2.5 Расчет токов короткого замыкания

2.5.1 Расчет токов КЗ. Рассчитать токи КЗ (короткого замыкания)- это значит:

- по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;

- рассчитать сопротивления;

- определить в каждой точке 3-х фазные, 2-х фазные, 1-фазные тока КЗ, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».

Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электрическом приемнике. Необходимо выбрать три точки КЗ: первая точка находиться между трансформатором и шинами низкого напряжения (ШНН); вторая между ШНН и вторичным распределительным пунктом (шинопроводами: шинопроводом распределительным алюминиевым (ШРА) или шинопроводами магистральными алюминиевыми (ШМА)); третья точка КЗ располагается между шинопроводами и конечными электрическими приемниками (станки, вентиляторы, грузоподъемное электрооборудование и т.д.). Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника питания, т.е. от трансформатора.

После составления схемы замещения производиться расчет сопротивления и определение токов КЗ в следующем порядке:

Вычисляются сопротивления элементов:

А,                                                                                        (35)

где  - ток сети, А;

Sт- мощность трансформатора, КВА;

- напряжение сети, КВ.

 А,

После расчета тока сети Iс рассматривается участок от трансформатора до ШНН. Указывается ЛЭП от ЭСН до ГПП (марку провода, сечение и длительно токовую допустимую нагрузку) и определяется удельное индуктивное сопротивление х0.

ВААС-3 х 10/1,8; Iдоп=84 А;

х0=0,4 Ом/м.

Определяется сопротивление  (Ом):

А,                                                                                      (36)

где, х0-удельное индуктивное сопротивление;

Lc-протяженность линии.

Ом,

 Ом,                                                                                       (37)

 - удельное активное сопротивление, Ом/км;

S - сечение проводника, мм2;

 - удельная проводимость материала, м/Ом.

Принимается =30 м/(Ом·мм2) - для алюминия.

 Ом,

R Ом,                                                                                      (38)

RОм,

Сопротивление приводится к НН:

Ом,                                                                              (39)

 - сопротивление, приведенное к НН (умножить на 1000 для перевода из км в м);

 - сопротивление, приведенное к ВН.

Ом,

Ом,                                                                             (40)

- сопротивление, приведенное к НН (умножить на 1000 для перевода из км в м);

- сопротивление, приведенное к ВН;

 и - высокое и низкое напряжение.

Ом,

Определяется сопротивление трансформатора:

Rт=16,6 мОм;

Хт=41,7 мОм;

Zт=4 мОм;

Zт(1)=487 мОм.

Определяется сопротивление автоматов для всех трех участков:

1SF: R1SF=0,1мОм; X1SF=0,1 мОм; RН1SF=0,15 мОм.

SF1: RSF1=11,12 мОм; XSF1=0,13; RНSF1=0,25 мОм.

SF: RSF=0,4 мОм; XSF=0,5 мОм; RНSF=0,6 мОм.

Определяется сопротивление для кабельных линий

1.от ШНН до ШМА или ШРА;

2.от ШМА или ШРА до электрического приемника.

КЛ 1: r0=0,39 мОм; х0=0,0602 мОм.

КЛ 2: r0=0,447 мОм; х0=0,0612 мОм.

Если в схеме 1 кабель, то выполняются следующие расчеты:

мОм,                                                                                        (41)

 мОм,                                                                                (42)

 мОм,                                                                               (43)

 - сопротивление первой кабельной линий, мОм;

- длина кабельной линий, м.

 мОм,

 мОм,

Аналогично выполняются расчеты для второй кабельной линии.

Определяется сопротивление для шинопровода.

Выбор шинопровода производится по значению максимального тока Iм, который берется из таблицы «Сводная ведомость нагрузок».

Iм=100,7 А, выбирается ближайшее большее значение Iм=250 А.

r0=0,21мОм; х0=0,21 мОм.

r0п=0,42 мОм; х0п=0,42 мОм.

Z0п=0,59 мОм.

мОм,                                                                                   (44)

мОм,                                                                                  (45)

где ,  - индуктивное и активное сопротивления шинопровода, мОм;

- длина шинопровода, м.

 мОм,

мОм,

Определяется сопротивление для ступеней распределения:

Rс1=20 мОм;

Rс2=25 мОм.

После выбора сопротивлений, упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему:

 Ом,                                                       (46)

 Ом,                                                                     (47)

 Ом,                                                    (48)

 Ом,                                                                   (49)

Ом,                                                                     (50)

 Ом,                                                                           (51)

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Вычисляются сопротивления до каждой точки и заносятся в сводную ведомость токов КЗ.

 Ом;  Ом,                                                                 (52)

Ом,                                                                            (53)

Ом,                                                                                (54)

Ом,                                                                             (55)

Ом,                                                                            (56)

Ом,                                                                               (57)

Ом,                                                                             (58)

Ом,                                                                            (59)

 Ом; Ом,

Ом

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

;;;

;;

Определяются коэффициенты Ку и q:

; ;  

,

,

,

,                                                                             (60)

 ,

q2=q3=1,

Определяется 3-х фазные и 2-х фазные токи КЗ в трех точках и заносятся в «Сводную ведомость токов КЗ»:

КА,                                                                                  (61)

КА,                                                                                  (62)

 КА,                                                                                 (63)

КА,

КА,

КА,

КА,                                                                                    (64)

КА,                                                                                   (65)

КА,                                                                                   (66)

КА,

КА,

 КА,

КА,                                                                                        (67)

КА,                                                                              (68)

КА,                                                                              (69)

КА,

КА,

КА,

КА,                                                                                  (70)

КА,                                                                               (71)

КА,                                                                               (72)

КА,

КА,

КА,

Таблица «Сводная ведомость токов КЗ»

Определяются сопротивления для кабельных линий:

 Ом,                                                                               (73)

 Ом,                                                                                (74)

Ом,                                                                                  (75)

 Ом,                                                                                (76)

 Ом,                                                                                        (77)

 Ом,                                                                                        (78)

 Ом,

Ом,

Ом,

 Ом,

Ом,

Ом,

Ом,                                                                                       (79)

 Ом,                                                              (80)

Ом,                                                                            (81)

Ом,                                                                            (82)

 Ом,                                                                            (83)

Ом,                                                                            (84)

Ом,                                                                            (85)

=20 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

Ом,

 КА,                                                                          (86)

 КА,                                                                          (87)

 КА,                                                                          (88)

 КА,

 КА,

 КА,

2.5.2 Проверка линий электрического снабжения. Согласно условиям по токам КЗ линии электрического снабжения проверяются:

Проверка линий на надежность срабатывания:

,                                                                               (89)

,                                                                               (90)

,                                                                                 (91)

где I(1)к- однофазный ток КЗ, кА (рассчитывается в п.2.4.1);

Iн.р – номинальный ток расцепителя автомата, КА (выбирается в п. 2.3.1).

При соблюдений данных условий надежность срабатывания автоматов обеспечена.

,

Проверка линий на отключающую способность:

,

,

,

где Iоткл- ток отключения автомата по каталогу, кА (выбирается в п. 2.3.1);

I(3)к1∞ - трехфазный ток КЗ в установившемся режиме, кА (рассчитывается в п. 2.4.1).

При соблюдении данных условий автомат при КЗ отключается не разрушаясь.

,

,

,

Проверка линий на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе для каждого автомата:

(для ЭД)

(для РУ)

Согласно условиям проводники проверяются:

Проверка проводников на термическую стойкость:

,

,                                                                              (92)

где, - термический коэффициент, принимается:

=6 – для меди;

=11- для алюминия;

= 15 – для стали.

 - установившейся 3-фазный ток КЗ, кА;

- приведенное время действия тока КЗ, сек.

Необходимо проверить как минимум два участка:

1.     ШНН - ШМА;

2.     ШМА - электроприемник.

Определяется термическая стойкость для участка ШНН-ШМА:

,

,

Определяется термическая стойкость для ШМА- электрический приемник:

,

,

При соблюдений условия по термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.

Проверка линий на соответствие выбранному аппарату защиты. Это условие учтено при выборе сечения проводника:

Iдоп ≥ кзщIу(н)

2.6 Расчет и выбор элементов защиты цехового трансформатора

Рассчитать реле защиты (РЗ) – это значит:

- выбрать вид и схему;

- выбрать токовые трансформаторы (ТТ) и токовые реле;

- определить чувствительность защиты.

1. Составляется схема РЗ и носятся данные;

2. Выбираются токовые трансформаторы.

Определяется номинальный ток в линии электроснабжения I1,А:

А,                                                                                                 (93)

где SТ-мощность выбранного трансформатора, КВА;

U1 – напряжение низкой стороны, КВ.

А,

По полученному значению тока выбирается трансформатор тока.

ТВЛМ-10

Определяется коэффициент трансформации:

,                                                                                             (94)

Примечание для всех трансформаторов I2=5А.

А,

Выбирается реле токовой отсечки (ТО) типа реле токовое максимальное (РТМ).ТО обеспечивает защиту в зоне короткого замыкания, максимальная токовая защита (МТЗ) – в зоне перегрузки.

А,                                                                        (95)

где Iср.р – ток срабатывания защиты токовой отсечки, А;

Кн – коэффициент надежности отстройки, учитывающий погрешность реле и ТТ;

Ксх – коэффициент схемы включения реле. В зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и вида короткого замыкания принимаются следующие значения коэффициентов схемы, Ксх=1,73 – во всех случаях при трехфазном КЗ;

КТ – коэффициент трансформации;

Iк2.мин – минимальный ток на расчетном участке, А.

А,

После выполненных расчетов выбирается реле:

РТМ-20-60

Определяется коэффициент чувствительности Кч(то) и надежность срабатывания ТО при наименьшем токе КЗ в начале линии электроснабжения:

,                                                                                         (96)

где Кч – коэффициент чувствительности, защита надежно срабатывает при значений Кч≥1,2…1,5;

Iк.мин- минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка, А:

Iк.мин=А,                                                                       (97)

где Iк(2), Iк(3)- токи КЗ, значение которых берем из таблицы 2.11.

Iсз – ток срабатывания защиты, А:

А,                                                                                     (98)

А,

,

2,6≥1,2, следовательно ТО срабатывает надежно.

Выбирается реле МТЗ типа РТВ.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6