Практическое занятие №5
Расчёт токов короткого замыкания
Методика расчёта
Рассчитать токи короткого замыкания (КЗ) – это значит:
- по расчётной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;
- рассчитать сопротивления;
- определить в каждой выбранной точке 3 – фазные, 2 – фазные и 1 – однофазные токи КЗ, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».
· Схема замещения представляет собой вариант расчётной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприёмнике.
Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника.
· Для определения токов КЗ используются следующие соотношения:
а) 3-фазного, кА:
,
где V к – линейное напряжение в точке КЗ, кВ; Z к – полное сопротивление до точки КЗ, Ом;
б) 2 – фазного, кА:
в) 1 – фазного, кА:
,
где V кф – фазное напряжение в точке КЗ, кВ; Z п – полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, Ом; 
- полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, Ом;
г) ударного, кА
,
где К у – ударный коэффициент, определяется по графику (рис. 1),
К у = F 
.
Примечание. График может быть построен при обратном соотношении, т.е.
К у = F 
;
д) действующего значения ударного тока, кА:
I у = q 
,
Рис. 1. Зависимость К у = F
где q – коэффициент действующего значения ударного тока,
q = 
* Сопротивления схем замещения определяются следующим образом.
|
|
|
1. Для силовых трансформаторов по таблице 1 или расчётным путём из соотношений
;
;
,
где 
- потери мощности КЗ, кВт;
- напряжение КЗ, кВт;
V нн – линейное напряжение обмотки НН,кВ;
S т – полная мощность трансформатора, кВА.
2. Для токовых трансформаторов по таблице 1.9.2.
3. Для коммутационных и защитных аппаратов по таблице 1.9.3.
Сопротивления зависят от I н.а аппарата.
Примечание. Сопротивление предохранителей не учитывается, а у рубильников учитывается переходное сопротивление контактов.
4. Для ступеней распределения по таблице 1.9.4.
5. Для линий ЭСН кабельных, воздушных и шинопроводов из соотношений
R л = r 0 L л X л = x 0 L л,
где r 0 и x 0 – удельные активное и индуктивное сопротивления, мОм/м;
L л – протяжённость линии, м.
Удельные сопротивления для расчёта 3 – фазных и 2 – фазных токов КЗ определяются по таблицам 1 – 3.
При отсутствии данных r 0 можно определить расчётным путём:
r 0 = 
,
где S – проводника, мм 
;
- удельная проводимость материала, м/(Ом 
).
Принимается = 30 м/(Ом ) – для алюминия,
= 50 м/(Ом ) – для меди,
= 10 (Ом ) – для стали.
При отсутствии данных x 0 можно принять равным
x 0вл = 0,4 мОм/м – для воздушных линий,
x 0кл = 0,06 мОм/м – для кабельных линий,
x 0пр = 0,09 мОм/м – для проводов,
|
|
|
x 0ш = 0,15 мОм/м – для шинопроводов.
Удельное активное сопротивление петли «фаза – нуль» определяется для любых линий по формуле
r оп= 2 r о.
6. Для неподвижных контактных соединений значения активных
переходных сопротивлений определяют по таблице 1.9.8.
Примечание. При расчётах можно использовать следующие значения К у
К у = 1,2 – при КЗ на ШНН трансформаторов мощностью до 400 кВ 
;
К у = 1,3 – при КЗ на ШНН трансформаторов мощностью более 400 кВ 
;
К у = 1 – при более удалённых точках;
К у = 1,8 – при КЗ в сетях ВН, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.
· Сопротивления элементов на ВН приводятся к НН по формулам
R нн = R вн 
; X нн = X вн 
;
где R нн и X нн – сопротивления, приведенные к НН, мОм;
R вн и X вн – сопротивления на ВН, мОм;
V вн и Vвн – напряжения низкое и высокое, кВ.
Примечание. На величину тока КЗ могут оказать влияние АД мощностью более 100 кВт с напряжением до 1 кВ в сети, если они подключены вблизи места КЗ. Объясняется это тем, что при КЗ резко снижается напряжение в АД, вращаясь по инерции, генерирует ток в месте КЗ. Этот ток быстро затухает, а поэтому учитывается в начальный момент при определении периодической составляющей и ударного тока
|
|
|
,
где I н(ад) – номинальный ток одновременно работающих АД.
Таблица 1. Сопротивление трансформаторов 10/0,4 кВ
Мощность, кВ 
| R т, мОм | X т, мОм | Z т, мОм | , мОм
|
| 153,9 | 243,6 | |||
| 31,5 | 64,7 | |||
| 16,6 | 41,7 | |||
| 9,4 | 27,2 | 28,7 | ||
| 5,5 | 17,1 | |||
| 3,1 | 13,6 | |||
| 8,5 | 8,8 | |||
| 5,4 | 5,4 |
Таблица 2. Значение сопротивлений первичных обмоток катушечных трансформаторов тока ниже 1 кВ
| К тт трансформа- тора тока | Сопротивление, мОм класса точности | |||
| X тт | r тт | X тт | r тт | |
| 20/5 | ||||
| 30/5 | 8,2 | |||
| 40/5 | 4,2 | 4,8 | ||
| 50/5 | 2,8 | |||
| 75/5 | 4,8 | 1,2 | 1,3 | |
| 100/5 | 1,7 | 2,7 | 0,7 | 0,75 |
| 150/5 | 1,2 | 0,75 | 0,3 | 0,33 |
| 200/5 | 0,67 | 0,42 | 0,17 | 0,19 |
| 300/5 | 0,3 | 0,2 | 0,08 | 0,09 |
| 400/5 | 0,17 | 0,11 | 0,04 | 0,05 |
| 500/5 | 0,07 | 0,05 | 0,02 | 0,02 |
Таблица 3. Значениесопротивлений автоматических выключателей, рубильников, разъединителей до 1кВ
| I н.а, А | Автомат | Рубильник | Разъединитель | ||
| R а, мОм | X а, мОм | R п, мОм | R, мОм | R, мОм | |
| 5,5 | 4,5 | 1,3 | - | - | |
| 2,4 | - | - | |||
| 1,3 | 1,2 | 0,75 | 0,5 | - | |
| 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,45 | - | |
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,4 | - | |
| 0,15 | 0,17 | 0,4 | 0,2 | 0,2 | |
| 11,12 | 0,13 | 0,25 | 0,15 | 0,15 | |
| 0,1 | 0,1 | 0,15 | 0,08 | 0,08 | |
| 0,08 | 0,08 | 0,1 | - | 0,06 | |
| 11,07 | 0,08 | 0,08 | - | 0,03 | |
| 0,06 | 0,07 | 0,07 | - | 0,03 | |
| 0,05 | 0,07 | 0,06 | - | 0,02 | |
| 0,04 | 0,05 | 0,05 | - | - |
|
|
|
Таблица 4. Значениепереходныхсопротивлений на ступенях распределения
| Ступень | Место | R ст, мОм | Дополнительные сведения |
| Распределительные устройства подстанции | Используются при отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях в сетях, питающихся от цеховых трансформаторов, мощностью до 2500 кВА включительно | ||
| Первичные распределительные цеховые пункты | |||
| Вторичные распределительные цеховые пункты | |||
| Аппаратура управления электроприёмников, получающих питание от вторичных РП |
Таблица 5. Значенияудельных сопротивлений кабелей, проводников
| S, мм
жилы
| r 0, мОм/м при 20  С жилы
| x 0, мОм/м | ||
| Al | Cu | кабель с бумажной поясной изоляцией | три провода в трубе или кабель с любой изоляцией (кроме бумажной) | |
| - | 18,5 | - | 0,133 | |
| 1,5 | - | 12,3 | - | 0,126 |
| 2,5 | 12,5 | 7,4 | 0,104 | 0,116 |
| 7,81 | 4,63 | 0,095 | 0,107 | |
| 5,21 | 3,09 | 0,09 | 0,1 | |
| 3,12 | 1,84 | 0,073 | 0,099 | |
| 1,95 | 1,16 | 0,0675 | 0,095 | |
| 1,25 | 0,74 | 0,0662 | 0,091 | |
| 0,894 | 0,53 | 0,0637 | 0,088 | |
| 0,625 | 0,37 | 0,0625 | 0,085 | |
| 0,447 | 0,265 | 0,0612 | 0,082 | |
| 0,329 | 0,195 | 0,0602 | 0,081 | |
| 0,261 | 0,154 | 0,0602 | 0,08 | |
| 0,208 | 0,124 | 0,0596 | 0,079 | |
| 0,169 | 0,1 | 0,0596 | 0,78 | |
| 0,13 | 0,077 | 0,0587 | 0,077 |
Таблица 6. Значенияудельных сопротивлений троллейных шинопроводов до 1 кВ
| Тип | I н, А | Сопротивление, мОм/м | ||
| r 0 | x 0 | Z о | ||
| ШТМ | 0,315 0,197 | 0,18 0,12 | 0,36 0,23 | |
| ШТА | 0,474 0,217 | 0,15 0,13 | 0,496 0,254 |
Таблица 7. Значенияудельных сопротивлений комплектных шинопроводов
| Параметры | Тип комплектногошинопровода | ||||||
| ШМА | ШРА | ||||||
| I н, А | |||||||
| r 0, мОм/м | 0,034 | 0,03 | 0,017 | 0,015 | 0,21 | 0,15 | 0,1 |
| x 0, мОм/м | 0,016 | 0,014 | 0,008 | 0,007 | 0,21 | 0,17 | 0, |
| r 0п(ф-о), мОм/м | 0,068 | 0,06 | 0,034 | 0,03 | 0,42 | 0,3 | 0,2 |
| x 0п(ф-о), мОм/м | 0,053 | 0,06 | 0,075 | 0,044 | 0,42 | 0,24 | 0,26 |
| Z оп(ф-о), мОм/м | 0,086 | 0,087 | 0,082 | 0,053 | 0,59 | 0,38 | 0,33 |
Таблица 8. Значениеактивных переходныхсопротивлений неподвижных контактных соединений
| S, мм кабеля
| R н, мОм | I н, А | R п, мОм | ||
| 0,85 0,064 0,056 0,043 0,029 0,027 0,024 0,021 0,012 | ШРА | 0,009 0,006 0,0037 | |||
| ШМА | 0,0034 0,0024 0,0012 0,0011 | ||||
Пример
Дано:
Расчётная схема (рис. 2)
L вн = 3 км
L кл1 = 5 м (длина линии ЭСН от ШНН до ШМА1)
L ш = 2 м (участок ШМА1 до ответвления)
L кл2 = 20 м (длина линии ЭСН от ШМА1 до потребителя)
Требуется:
· составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ;
· рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения;
· определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ».т
Решение:
· 1. Составляется схема замещения (рис. 3) и нумеруются точки КЗ в соответствии с расчётной схемой.
· 2. Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.
· Для системы
= 23,1 А.
| Рис. 2. Схема ЭСН расчётная | Рис. 3. Схема замещения | Рис. 4. Схема замещения упрощенная |
Наружная ВЛ АС - 3 
10/1,8; I доп = 84 А;
x 0 = 0,4 Ом/км;
X с 
= x 0 L c = 0,4 
= 1,2 Ом;
r 0 = 
Ом/км;
= 
= 
Сопротивления приводятся к НН:
R с = = 
= 16 мОм;
X с = X с = 
= 1,9 мОм;
· Для трансформатора по таблице 1:
R т = 5,5 мОм; X т = 17,1 мОм; = 195 мОм;
· Для автоматов по таблице 3:
· Для кабельных линий по таблице 5:
КЛ1: 
= 0,33 мОм; x 0 = 0,08 мОм.
Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то
КЛ2: r 0 = 0,63 мОм/м; x 0 = 0,09 мОм/м.
· Для шинопровода ШРА 630 по таблице 7:
r 0 = 0,1 мОм/м; x 0 = 0,13 мОм/м;
r 0п = 0,2 мОм/м; x 0п = 0,26 мОм/м;
· Для ступеней распределения по таблице 1.9.4:
R с1 = 15 мОм; R с2 = 20 мОм.
3. Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему (рис. 4):
= 16 + 5,5 + 0,11 + 0,2 + 15 = 36,8 мОм;
= 1,9 + 17,1 + 0,12 = 19,12 мОм;
= 1,15 + 0,4 + 0,55 + 0,2 + 20= 21,3 мОм;
= 0,17 +0,4 + 0,26 = 0,83 мОм;
= 2 + 0,9 + 0,55 + 12,6 = 15,5 мОм;
= 1,8 +1,8 = 3,6 мОм.
4. Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ и заносятся в «Сводную ведомость» (таблица 9):
R к1 = R э1 = 36,8 мОм; X к1 = X э1 = 19,12 мОм;
= 36,8 + 21,3 = 58,1 мОм;
= 19,12 + 0,83 = 19,95 мОм;
= 58,1 + 15,5 = 73,6 мОм;
= 19,95 + 3,6 =23,25 мОм;
5. Определяются коэффициенты К у (рис. 2) и q:
К у1 = F 
.
К у2 = F 
.
К у3 = F 
.
q 2 = q 3 = 1.
6. Определяются 3-фазные и 2-фазные токи КЗ и заносятся в «Ведомость»:
I ук1 = q 1 
= 5,6 кА;
I ук2 = q 2 
= 3,6 кА;
I ук3 = q 3 
= 2,8 кА;
Таблица 9. Сводная ведомость токов КЗ
| Точка КЗ | R к, мОм | X к, мОм | Z к, мОм | 
| К у | q | 
кА
| i у, кА | 
кА
| 
кА
| Z п, мОм | 
кА
|
| К1 | 36,8 | 19,12 | 41,5 | 1,9 | 1,0 | 5,6 | 7,9 | 5,6 | 4,9 | 2,9 | ||
| К2 | 58,1 | 19,95 | 61,4 | 2,9 | 1,0 | 3,6 | 5,1 | 3,6 | 3,1 | 36,9 | 2,2 | |
| К3 | 73,6 | 23,55 | 77,3 | 3,1 | 1,0 | 2,8 | 4,0 | 2,8 | 2,4 | 62,3 | 1,7 |
7. Составляется схема замещения для расчёта 1-фазных токов КЗ (рис. 5) и
определяются сопротивления.
Рис. 5. Схема замещения для расчёта 1-фазных токов КЗ
Для кабельных линий
Z п1 = 15 мОм;
= 15 + 1,1 + 0,4 +20 = 36,5 мОм;
=0,75 + 0,52 = 1,3 мОм;
= 36,5+ 25,5 = 61,7 мОм;
= 1,3 + 3 = 4,3 мОм;
Ответ: Результаты расчёта тока КЗ представлены в «Сводной ведомости токов КЗ» (таблица 9).
Таблица 10 Варианты индивидуальных занятий для РПЗ – 9
| Вари- ант | № эл.пр. | L вн, км | L кл1, м | L кл2, м | L ш, м | L ш, м | L кл2, м | L кл1, м | L вн, км | № эл. пр. | Вари- ант |
| 1,5 | 5,5 | ||||||||||
| 4,5 | 1,8 | ||||||||||
| 4,5 | 5,5 | 1,6 | |||||||||
| 1,5 | 1,5 | ||||||||||
| 7,5 | 4,5 | 1,4 | |||||||||
| 0,5 | 1,2 | ||||||||||
| 10,5 | 3,5 | ||||||||||
| 1,5 | 2,5 | ||||||||||
| 13,5 | 2,5 | 2,4 | |||||||||
| 2,5 | 2,3 | ||||||||||
| 1,5 | 2,2 | ||||||||||
| 16,5 | 3,5 | 2,1 | |||||||||
| 0,5 | 0,8 | ||||||||||
| 19,5 | 4,5 | 0,6 | |||||||||
Примечание. Длина шинопровода L ш до ответвления используется в том случае, если при распределении нагрузки, указанной номером, электроприёмник подключен к шинопроводу. В остальных случаях принимать L ш = 0.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!