Розрахунок струмів короткого замикання на об’єктах, які проектуються

Коротке замикання (КЗ) – це аварійний режим, це випадкове або непередбачене нормальним режимом праці електричне з'єднання різних частин електроустановки між собою або землею, при якому струми в електричних мережах різко підвищуються, перебільшуючи найбільший допустимий струм тривалого режиму,

В системі трифазного змінного струму можуть бути замкнення:

─ трифазні КЗ (1-7%);

─ двофазні КЗ – дві фази з'єднуються між собою без з'єднань з землею, або з'єднуються між собою та землею;

─ однофазні [КЗ (60-92%) – від загальної кількості КЗ] - одна фаза з'єднується з нейтралью джерела через землю.

Розрахунок струмів короткого замикання виконується для вибору основних апаратів та струмоведучих частин розподіляючих пристроїв підстанції, перевірки їх на стійкість дії струмів короткого замикання, для обґрунтування обраних засобів захисту елементів підстанції.

Розрахунок струмів короткого замикання в системі електропостачання промислових підприємств виконується спрощеним засобом з допущеннями:

─ рахують, що трифазна система є симетричною;

─ не ураховують насичення магнітних систем, тобто рахують, що індуктивні опори в процесі КЗ не змінюються;

─ приймається, що фази всіх ЕДС джерел не змінюються в процесі КЗ;

─ напругу на шинах джерел приймають не змінною, тому що крапки КЗ, знаходяться далеко від джерела;

─ аперіодична складова струму КЗ не рахується, тому що час дії КЗ у віддалених крапках КЗ перевищує 0,15с (аперіодична складова струму КЗ за цей час затухає).

1. Для розрахунку струмів КЗ складається розрахункова схема (рис. 1.1) спрощення однолінійна схема електроустановки, в котрій ураховуються всі джерела живлення (генератори, синхронні компенсатори, енергосистеми, трансформатори, повітряні та кабельні лінії, реактори).

По розрахунковій схемі складається схема заміщення, в котрій показується опір всіх, елементів та розставляються крапки для розрахунку струмів КЗ

2. Задаємося базовою потужністю S_Б = 100 МВА, та базовою напругою

3. Визначаємо опір елементів схеми у відносних одиницях:

─ повітряна лінія:

;

;

─ трансформатор:

;

─ струмообмежуючій реактор:

,

де: ;

─ кабельна лінія:

;

.

4.Визначаємо струми, кА, та потужність, МВА, КЗ для крапки «К».

Перевіряємо умову:

,

якщо умова виконується, то визначаємо і підставляємо в формулу:

.

Якщо ж умова не виконується, то визначаємо і підставляємо в формулу:

;

, або ;

, або ;

,

де: К _у – ударний коефіцієнт струму КЗ, який визначається по графіку [1] рис. 7.4, стор.358, (якщо Z_рез), то по таблиці 7.1 [1], стор.359, (якщо Х_рез).

5. Якщо до шини де розташовується КЗ, живляться двигуни напругою (6 – 10)кВ, з сумарною потужністю 1000кВА і більше, то треба урахувати її вплив на величину струмів КЗ.

При КЗ напруга підведена до двигунів, понижується і стає менше їх ЕДС, тому двигуни починають працювати в режимі генератора та генерують струм в місце КЗ.

Зверхпопередній струм асинхронних двигунів (АД), кА:

,

де: ,

де: η_АД = 0,86.

Ударний струм від АД:

;

Зверхперехідний струм синхронного двигуна (СД):

,

де: ,

де: η_СД = 0,9.

Ударний струм від СД: ;

Сумарний струм КЗ дорівнює:

;

.

Приклад:

1. Складаємо розрахункову схему короткого замикання.

Рисунок 1.8.1 - Розрахункова схема Рисунок 1.8.2 - Схема заміщення

Тому, що Sс = ¥, а Хс = 0, то приймаємо базову потужність S_б = 100 мВА.

2. Індуктивний опір лінії, у відносних одиницях:

Х^*_л1 = х₀ × l × =0,42 · 25 ·

кабелі до 10кВ з паперовою ізоляцією

і алюмінієвими жилами……………………………85

кабелі і провода з поліхлорвініловою

ізоляцією, алюмінієвими жилами…………………75

теж с поліетиленовою ізоляцією…………………. 65

В_к – тепловий імпульс струму при коротким замиканні, А²∙с:

,

де: І’_к.з – струм короткого замикання, (дивись розділ 1.8 даних «Методичних вказівок»), А;

Т_а – постійна затухаюча аперіодичної складової, [1] стор.359, таб. 7.1;

t_відкл. – час відключення короткого замикання, с:

,

де: t_зах – час дії основного захисту, с. На шинах цехової підстанції час спрацювання захисту:

;

t_в – повний час відключення вимикача, с. Для вимикачів типу ВМПЭ – 10:

;

Перевіряємо обрані шини на електродинамічну стійкість струмом к.з. Для цього розраховується механічне напруження в матеріалі шин (σ_роз) та зрівнюється з допустимим значенням (σ_доп). Умова перевірки:

.

Значення допустимого напруження в матеріалі шин подані в [5] стор.168.

Наприклад:

─ для міді σ_доп = 140МПа;

─ для алюмінію σ_доп = 75 МПа.

Порядок визначення розрахунковою величини напруження в матеріалі шин для однополюсних шин слідуючий.

Визначається сила, діюча на шину середньої фази при трифазному к.з.:

,

де: К_ф – коефіцієнт форми шин, для прямокутних шин, так як відстань між фазами значно більше периметра шин, він дорівнює:

;

І¹_у – ударний струм, (дивись розділ 1.8 даних «Методичних вказівок»), А;

а – відстань між осями фаз, визначається для прийнятого до установки типу ячейки розподіляючого пристрою підстанції U = (6÷10)кВ, при відсутності таких даних можна прийняти:

;

l – відстань між сусідніми опорами ізоляторами, які дорівнює розміру ячейки КРУ по фасаду; для КРУ типів

К – ХІІ l = 900мм, КМ – 1Ф l = 750мм, або 1125мм.

Шина роздивляється як багато прольотна балка, лежача на опорах.

Ізгібаючий момент шини, Н∙мм:

де:

─ потужністю 630кВА і більше установлюється незалежно від наявності швидкодіючого захисту.

Вибрати та розрахувати захист.

Приймаємо до установки слідуючи види захисту:

─ максимально струмову відсічку від міжфазних к.з., виконану по схемі неповної зірки з двома реле;

─ максимальний струмовий захист з витримкою часу, виконану по схемі неповної зірки з двома реле;

─ спеціальний захист нульової послідовності на стороні 0,4кВ, установлений в нейтралі трансформатора;

─ газовий захист працюючий на вимикання.

1. Визначаємо струм короткого замикання:

─ опір системи: ;

─ опір трансформатора: ;

─ струм трифазного короткого замикання на шинах 6кВ: ;

─ струм трифазного короткого замикання на стороні 0,4кВ приведений до сторони високої напруги: ;

─ струм однофазного короткого замикання на стороні 0,4кВ, рахується без урахування опору живлячої лінії: ,

де: U_ф – фазна напруга мережі:

U_ф = 220В;

Z_тр, Z_о.тр – повні опори відповідно прямої та нульової послідовності трансформатора (дивись таб. 1.10);

Таблиця 1.11.1 - Повні опори відповідно прямої та нульової послідовності трансформатора.

Sном.тр., кВА	Повний опір трансформатора, Ом
Zтр	Zо.тр	Zтр	Zо.тр	Zтр	Zо.тр
	0,287	3,11	0,302	0,906	-	-
	0,28	1,949	0,1875	0,562	-	-
	0,114	1,237	0,119	0,36	-	-
	0,072	0,779	0,075	0,226	-	-
	0,045	0,487	0,047	0,141	-	-
	0,0287	0,312	0,03	0,090	-	-
	0,018	0,195	-	-	0,018	0,056
	0,014	0,129	-	-	0,014	0,042
	0,0088	0,081	-	-	-	0,027
	-	0,054	-	-	-	0,0165
	-	0,036	-	-	-	0,01

─ струм однофазного короткого замикання на стороні 0,4кВ приведений до сторони 6кВ: .

2.Визначаємо номінальні струми трансформатора: ;

.

Дата добавления: 2014-11-25