Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов к.з. требуется для правильного разрешения ряда практических вопросов, возникающих при проек­тировании и эксплуатации электрических систем, таких как:

1) проверка электрической аппаратуры и токоведущих элементов по условиям их работы при к.з.;

2) проектирование и анализ работы релейной защиты;

3) расчет заземляющих устройств;

4) выбор средств ограничения токов к.з.

На I этапе расчета токов к. з. на основе однолинейной рас­-

четной схемы (на которой указывают основные параметры: номинальные мощности (токи), номинальные на­пряжения, величины сопротивлений и др.) составляется эквивалентная схема замещения сети (где все элементы связаны между собой электрически), пример которой представлен на рисунке 4.2.

На II этапе расчет токов к. з. ведется:

1. для оценки чувствительности защит электрических сетей – по минимальным токам к.з. в самой удаленной точке электрической сети;

2. для проверки оборудования на термическую стойкость – по максимальным токам к.з. в месте установки оборудования.

Токоведущие элементы электрических установок и сетей под влиянием токов к.з., превышающих во много раз рабочие токи, быстро нагреваются. Зависимость температуры нагрева проводника при к.з. от его материала представлена на рис. 4.3.

3. для проверки оборудования на электродинамическую стойкость – по максимальным токам к.з. в месте установки оборудования.

Механические усилия, возникающие между токоведущими

частями аппаратов и элементов распределительных устройств

сетей, достигают при протекании токов к.з. весьма больших

значений. Наиболее опасным является начальный момент к.з., когда возникшие механические усилия определяются ударным током к.з., или его амплитудным значением:

, (4.1)

где – ударный коэффициент, –

постоянная времени, с.

Трехфазный ток к.з.:

, (4.2)

где U_б = 1,05 ×U_ном – базисное напряжение, В; – полное сопротивление схемы замещения ЛЭП от центра питания до точки к.з., Ом; – суммарное значение активного сопротивления схемы замещения ЛЭП от центра питания до точки к.з., Ом; – суммарное значение реактивного сопротивления схемы замещения ЛЭП от центра питания до точки к.з., Ом; – реактивное сопротивление сети, Ом; S_к.з.ш. – мощность короткого замыкания на шинах центра питания, МВА.

Двухфазный ток к.з.:

. (4.3)

Однофазный ток к.з. в сети 0,38 кВ:

, (4.4)

где Z_ф-0 – сопротивление короткозамкнутой петли фаза – ноль, Ом; z _Т⁽¹⁾ – сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании, Ом.

Однофазный ток к.з. в высоковольтной сети:

, (4.5)

где , , – сопротивления соответственно прямой, нулевой и обратной последовательностей, Ом.

ГЛАВА 5. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА ОТ НИХ

При нормальных режимах напряжение в электроустанов-ках близко к номинальному и не превосходит его более чем на 10%. Однако возможны кратковременные повышения напряжения, которые называются перенапряжениями. В зависимости от причины возникновения они разделяются на атмосферные и коммутационные.

I. Атмосферные перенапряжения – наиболее опасный вид перенапряжений, вызванных грозой, порождающей молнии

(линейные, шаровые).

Тяжелые последствия бывают при прямом ударе молнии – разрушаются опоры и траверсы, возникают пожары; волна перенапряжения в миллионы вольт пробивает любую изоляцию.

II. Коммутационные перенапряжения, возникающие из-за электростатического и электромагнитного полей во время грозы, индуктирующих напряжения до сотен тысяч вольт на всех элементах электрической сети, находящихся вблизи места удара.

Молниезащита зданий и сооружений выполняется в соответствии с требованиями «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», утвержденной Минэнерго России 30.06.2003 г., ведомственными нормативными документами.

Необходимость устройства молниезащиты определяется опасностью ударов молнии для самого объекта и его окру-жения, с учетом среднегодовой продолжительности гроз в часах (карта районирования РФ представлена в ПУЭ).

1. Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя:

а) Устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система (МЗС)), состоят из следующих элементов: молниеприемников, соединенных токоотводами с устройством повторного заземления нулевого провода на ВЛЭП (или на вводе в здание) и с дополнительным заземлителем (рисунок П2.29 Приложения 2).

Молниеприемником может быть:

- стальной стержень расчетной длины, установленный на крыше дома (с креплением на трубу) или на отдельной мачте;

- трос на стойках, натянутый над кровлей на высоте не ниже 0,25 м;

- металлическая кровля здания;

- стальная сетка, уложенная на плоскую кровлю здания.

Молниеприемники могут быть изолированы от сооруже-ния (отдельно стоящие молниеприемники, рисунок 5.1), также

могут быть соседними сооружениями, выпол-няющими функции ес-тественных молниеот-водов.

Токоотводами могут быть оцинкованные стальные проволоки d =10мм, стальные поло-сы 4х40 мм.

Дополнительные за-землители – стальные уголки 50х50х5 мм.

Рис. 5.1.

б) Устройства защи-ты от вторичных воз-действий молнии (внут-

ренняя МЗС). Предназначены для ограничения электромаг-нитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

2. Комплекс средств молниезащиты электроборудованияВЛ включает в себя:

– воздушных искровых промежутков;

– разрядников, трубчатых или вентильных (рисунок П2.16 Приложения 2);

– ограничителей перенапряжения, включенных на каждую фазу и соединенных с землей.

Их задача состоит в гашении электрического разряда молнии (при наружной установке разрядника на ЛЭП) или электрической дуги, возникающей из-за волны пере-напряжения от ненормальной работы электроустановки (при внутренней установке разрядника в ТП).

Объекты по требованиям к устройству их молниезащиты подразделяются на обычные и специальные (таблица 1.9 Приложения 1).

ГЛАВА 6. СЕЛЬСКИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Дата добавления: 2014-01-07