Расчёт токов двухфазного короткого замыкания



При электроснабжении электроустановок напряжением до 1 кВ от энерго­системы через понижающий трансформатор начальное значение периодической состав­ляющей тока двухфазного КЗ ( ) в килоамперах следует определять по формуле:

где

Вэлектроустановках с автономными источниками энергии начальное зна­чение периодической составляющей тока двухфазного КЗ следует рассчитывать по формуле:

                                                      .

Начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ с учетом асинхронных электродвигателей ( ) в килоамперах следует определять по фор­муле:

где эквивалентная сверхпереходная ЭДС (фазное значение) асинхронных электродвигателей и источника питания, В;

 и  соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности расчётной схемы относительно точки КЗ (с учётом параметров асинхронных электродвигателей), мОм;

Начальное действующее значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ с учетом синхронных электродвигателей в килоамперах определяют аналогично.

Расчёт апериодической составляющей тока короткого замыкания

  Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае следует считать равным амплитуде периодической составляющей тока в начальный момент КЗ:

В радиальных сетях апериодическую составляющую тока КЗ в произволь­ный момент времени следует определять по формуле:

где  время, с;

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с, равная:

где  и  результирующие индуктивное и активное сопротивления цепи КЗ, мОм;

синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, независимые друг от друга ветви, то апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент вре­мени следует определять как сумму апериодических составляющих токов отдельных ветвей.

      4.5 Расчёт ударного тока короткого замыкания

Ударный ток трёхфазного КЗ в электроустановках с одним источником энер­гии (энергосистема или автономный источник) рассчитывают по формуле:

                          

где ударный коэффициент, который может быть определён по кривым рисунок 4.1 [3];

Рисунок 4.1 – Кривые зависимости ударного коэффициента  от отношения  и

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

время от начала КЗ до появления ударного тока, с, равное:

При необходимости учета син­хронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки ударный ток КЗ следует определять как сумму ударных токов от автономных источни­ков и от электродвигателей или от комплексной нагрузки.

Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, независимые друг
от друга ветви, то ударный ток КЗ допустимо определять как сумму ударных то­ков отдельных ветвей по формуле:

где число независимых ветвей схемы;

начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в ой ветви, кА;

время появления ударного тока в ой ветви, с;

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в ой ветви, с.

Пример[3].

Требуется определить максимальное и минимальное значения тока в начальный момент КЗ в точке К1 (рисунок 4.2) и к моменту отключения КЗ ( ).

Рисунок 4.2 – Исходная расчётная схема

Система С:

Трансформатор ТСЗС-1000/6,0:

   

Автоматические выключатели:

      

Шинопровод Ш1: ШМА-4-1600;

Кабельные линии:

КБ1: АВВГ-3х185+1х70;

КБ2: АВВГ-3х35+1х16;

Болтовые контактные соединения:

Решение

Значение параметров схемы замещения прямой последовательности: сопротивление системы , рассчитывается по выражению:

активное и индуктивное сопротивления трансформатора  и , определяются:

активное и активное сопротивления шинопровода:

активное сопротивление болтовых контактных соединений:

активное и индуктивное сопротивления кабельных линий:

КБ1:                                            

КБ2:

Значения параметров схемы замещения нулевой последовательности:

Суммарное сопротивления относительно точки КЗ К1:

                  

Начальное значение периодической составляющей тока при металлическом КЗ:

.

Начальное значение периодической составляющей тока дугового КЗ определяется с учётом сопротивления дуги. Активное сопротивление дуги в начальный момент КЗ определяется:

где: коэффициент

Среднее начальное значение тока дугового КЗ составляет:

Максимальный и минимальный токи определяются с учётом соответствующих значений коэффициента :

Коэффициент увеличения активного сопротивления кабеля КБ1 при металлическом КЗ без учёта теплоотдачи составляет:

где:  конечная температура при адиабатическом нагреве.

Она составляет:

где

Конечная температура жил кабельной линии КБ1 с учётом теплоотдачи:

где: коэффициент определяется по кривым рисунок 4.3.

Рисунок 4.3 – Зависимость для кабелей с ПВХ и бумажной пропитанной изоляцией и алюминиевыми жилами

Коэффициент увеличения активного сопротивления кабеля КБ1 с учётом теплоотдачи  Соответственно для кабеля КБ2:

                          и

Поэтому значение периодической составляющей тока трёхфазного КЗ к моменту отключения КЗ с учётом нагрева кабелей:

.

Сопротивление электрической дуги к моменту отключения КЗ составляет:

где  так как

Среднее значение периодической составляющей тока КЗ к моменту отключения с учётом влияния нагрева и электрической дуги равно:

Значение  и  определены с учётом влияния теплоотдачи и активного сопротивления дуги по кривым рисунок 4.4 для

Максимальное и минимальное значения тока  определены с учётом коэффициента :

для максимального значения тока КЗ:

для минимального значения тока КЗ:

Рисунок 4.4 – Зависимости коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей различных сечений с алюминиевыми жилами от тока дугового устойчивого КЗ с учётом теплоотдачи при продолжительностях КЗ 0,2 с (сплошные кривые) и 0,6 с (пунктирные кривые)

Задания для самостоятельного решения [6]

Выполнить расчёт токов короткого замыкания в каждой точке (рисунок 4.5). Основные данные для расчёта представлены на рисунке 4.5 и в таблице 4.1. 

Таблица 4.1 – варианты для самостоятельного решения

Вариант   LВН,км   LКЛ1, м   LКЛ2, м   LШ, м
1 3 4 5 6
1 1,5 15 20 6
2 3 20 25 4,5
3 4,5 25 20 3
4 6 30 15 1,5

 

5 7,5 35 10 1
6 9 40 5 4
7 8 45 6 2,7
8 10 50 9 1,1
9 12 35 10 1,9
10 14 25 14 1,7
11 8,5 20 12 2
12 9,5 15 10 2,5
13 10,5 36 11 3,5
14 12 32 12 4
15 16 34 12 3,5
16 12 45 10 4,5
17 13 47 11 5
18 14 48 12 4,9
19 12 46 11 4,4
20 13 45 10 4,3
21 6,5 37 8,5 3,3
22 7,8 31 7,8 3,2
23 8,9 29 8,2 2,6
24 7,4 28 6,3 1,8
25 6,7 25 8,1 4,2
26 8,5 27 4,9 3,8
27 14 37 5,1 2,7
28 15 35 4,5 3,2
29 13 32 4,8 3,9
30 8,3 31 3,4 2,7
31 8,9 23 2,2 1,6

          

Рисунок 4.5 – Исходная расчётная схема

Приложение 1

 

Рисунок 4.6 – Схема замещения двухобмоточных трансформаторов

 

 

Рисунок 4.7 Схемы замещения трёхобмоточных трансформаторов

 

       Схема замещения двухобмоточного трансформатора, у которого обмотка низшего напряжения расщеплена на две ветви, также представляет собой трехлучевую звезду (табл. 4.1).

  Таблица 4.1 Схемы замещения трансформаторов, автотрансформаторов и    сдвоенных реакторов

Наименование Исходная схема Схема замещения Расчетные выражения
Трехобмоточный трансформатор
Автотрансформатор
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на две ветви
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на n ветвей
Автотрансформатор с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на две ветви
Автотрансформатор с обмоткой низшего напряжения, расщепленной на n ветвей
Сдвоенный реактор

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. Изд.2. – М.: Высшая школа, 1970. – 472 с.

2. Куликов Ю.А. переходные процессы в электрических системах: Учеб пособие. – Новосибирск, НГТУ, М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003. – 283 с.

3. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебник для электроэнергетических и электротехнических вузов и факультетов. 2-е издание, стереотипное. – М.: ООО «ТИД «АРИС», 2010. – 520 с.

4. Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам в электрических системах. – М.: Энергия, 1969. – 456 с.

5. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях: Учебное пособие для вузов/Веников В.А. и др., Под ред. Веникова В.А. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 504 с.

 

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 430;