Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением менее 1 кВ

Особенности расчетов токов короткого замыкания для релейной защиты в электрических сетях напряжением менее 1 кВ

Расчеты токов короткого замыкания (КЗ) выполняются для:

- выбора и проверки электрооборудования по электродинамической и термической стойкости;

- определения уставок и обеспечения селективности срабатывания защиты в схеме электроснабжения.

При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов, включая силовые трансформаторы, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей и проводники. Необходимо также учитывать:

- изменение активного сопротивления проводников в цепи вследствие их нагрева при коротком замыкании;

- сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания.

При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ - в данном случае сети 380 В. Расчеты токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется производить в именованных единицах, а активные и индуктивные сопротивления - выражать в миллиомах (мОм).

При расчетах токов КЗ допускается:

- максимально упрощать всю внешнюю сеть напряжением 10 кВ и более по отношению к месту КЗ, представив ее системой бесконечной мощности с сопротивлением ХС, и учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;

- принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 10,5; 6,3; 0,4; 0,23 кВ.

В электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, принято считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы.

Расчет токов трехфазного КЗ

Под трехфазным КЗ подразумевается короткое замыкание между тремя фазами в электрической системе.

Расчет токов трехфазного КЗ заключается в определении:

1. Начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ.

2. Апериодической составляющей тока КЗ в начальный и произвольный момент времени.

3. Ударного тока КЗ.

При питании потребителя от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ без учета подпитки от электродвигателей рассчитывается по формуле

, (1.14)

где UСР.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ;

- полное сопротивление цепи КЗ, мОм;

R1К и Х1К - суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, равные соответственно

R1К = RТ + RР + RТТ + RАВ + RШ + RК + RКЛ + RВЛ + RД;

Х1К = ХС + ХТ + ХР + ХТТ + ХАВ + ХШ + ХКЛ + ХВЛ,

где ХС - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, приведенное к ступени низшего напряжения;

RТ и ХТ - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора;

RР и ХР - активное и индуктивное сопротивления реакторов;

RТТ и ХТТ - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока;

RАВ и ХАВ - активное и индуктивное сопротивления автоматических выключателей, включая сопротивления токовых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов;

RШ и ХШ- активное и индуктивное сопротивления шинопроводов;

RК - суммарное активное сопротивление различных контактов;

RКЛ, RВЛ и ХКЛ, ХВЛ - активные и индуктивные сопротивления кабельных и воздушных линий;

RД – активное сопротивление дуги в месте КЗ.

Наибольшее значение апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент КЗ

. (1.15)

Апериодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени рассчитывается по формуле

, (1.16)

где t – время, с; Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с, равная

, (1.17)

где ХΣ и RΣ –результирующие индуктивное и активное сопротивления цепи тока КЗ;

ωс – синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником питания (энергосистема) рассчитывается по формуле

, (1.18)

где - ударный коэффициент, определяемый по кривым, приведенным на рис. П.5;