Электроснабжение завода

1.6 Расчет токов короткого замыкания.

Токи короткого замыкания рассчитываются в следующих случаях: проверка аппаратуры, проводов, кабелей опорных изоляторов в электроустановках напряжением выше 1 кВ в режиме короткого замыкания, проверка устойчивости энергосистемы и т.д.

Для расчета токов короткого замыкания необходимо знать сечение линии 10 кВ по формуле (17) определяем:

 

Из таблицы /4/ по значению эквивалентной мощности выбираем сечение проводников А16. но согласно ПУЭ по механической прочности для линии 10 кВ минимальное сечение 35 мм2. следовательно принимаем провод А35.

Определяем потерю напряжение на линии 10кВ по формуле (18):

Проверяем по условию (13)

Условие выполняется следовательно провод выбран верно.

Токи КЗ в сложных электрических цепях с несколькими ступенями трансформации рассчитывают методом относительных величин, в сравнительно простых схемах без ступеней трансформации и в схемах 0,4 кВ – методом именованных величин.

Пользуясь схемой сетей 0,38кВ  составляем расчетную схему токов короткого замыкания.

Рисунок 6 Расчетная схема цепи короткого замыкания.

Далее на основании расчетной схемы составляем схему замещения (рисунок 7), в которой для каждого элемента указывается его сопротивление.

Расчет в относительных единицах.

Принимаем базисную мощность Sб = 100 мВА.

Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

Для нашего случая Sк = 850мВА. Тогда сопротивление системы определяется как:

                                                (20) 
Получаем

Сопротивление линии z*л определяется по следующей формуле:

                                                (21) 
где  r*л – активное сопротивление линии, Ом;

            x*л – индуктивное сопротивление линии, Ом.

               r*л и x*л  определяются следующим образом:

                                           (22) 
                                                  (23) 
где r0, x0 – удельное активное и индуктивное сопротивления линии, Ом/км;

l – длина линии, км;

Uб – среднее напряжение, принимается Uб = 1,05.Uн=1,05.10 = 10,5кВ.

Рассчитываем сопротивления линии 10кВ:

        ,

            

Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К1. Они определяются следующим образом:

• ток 3-х фазного короткого замыкания:

                                                     (24) 
где  Iб – базисный ток, А:

                                                     (25)  
Получаем:

• ток 2-х фазного короткого замыкания:

 

                                            (26) 

Получаем:

• ударный ток:

                                            (27) 
где  kд – ударный коэффициент, принимаем для сети 10кВ kд = 1 /6/.

Получаем:

Определяем полную мощность короткого замыкания:

                                                (28) 
Получаем:

Расчет в именованных единицах.

Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление системы определяется по следующей формуле:

                                                        (29) 
где Uб – базисное напряжение сети 0,38кВ, принимаем Uб =1,05.Uн =0,38.1,05=0,4кВ;

Получаем:

Сопротивления линии 10кВ приведенной к 0.4кВ, r*л и x*л определяется по следующим формулам:

                                               (30) 
                                                     (31) 
где r0, x0 – удельное активное и индуктивное сопротивления линии, Ом/км;

l – длина линии, км;

Uср – среднее напряжение линии 0,38 кВ, принимается

  Uср=1,05.Uн=1,05.0,38=0,4кВ.

Рассчитываем сопротивления линии 0,38 кВ:

              

Сопротивления трансформатора определяются следующим образом:

• полное сопротивление:

                                                       (32) 
где  Uк – напряжение короткого замыкания, %, для выбранного  
                        трансформатора Uк = 4,5% /5/;

Uн – номинальное напряжение на трансформаторе, Uн = 0,4кВ;

Sн – номинальная мощность трансформатора, Sн = 250кВА;

Получаем:

• активное сопротивление:

                                                (33) 
где Pк – потери короткого замыкания трансформатора, Вт /5/;

Имеем:

• индуктивное сопротивление:

                                                  (34) 
Получаем:

Применительно к точке К2 рассчитываем результирующие сопротивления:

• активное:

                                                             (35) 
Рассчитываем:

          

• индуктивное:

                                                  (36) 
Рассчитываем:

• полное:

                                                    (37) 
Рассчитываем:

Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К2. Они определяются следующим образом:

• ток 3-х фазного короткого замыкания:

                                                  (38) 
Получаем:

• ток 2-х фазного короткого замыкания определяем по  
                 формуле (26), получаем:

• ударный ток рассчитываем по формуле (27)  
                 (принимаем Ку = 1 для сети 0,38кВ), получаем:

Определяем полную мощность короткого замыкания по формуле (28), получаем:

Определяем сопротивления фазных проводов линии 0,38кВ. Полученные данные сводим в таблицу 8.

Таблица 8 Сопротивления фазных проводов линии 0,38кВ.

N участка	l, км	r0, Ом/км	x0, Ом/км	rлф, Ом	xлф, Ом
Линия 2
0-2	0,0214	1,14	0,345	0,024	0,0075
2-3	0,045	1,14	0,345	0,051	0,016
Суммарное				0,075	0,0234
Линия 1
0-1	0,054	0,6	0,35	0,032	0,019
Линия 3
0-6	0,0567	1,14	0,345	0,066	0,02
6-8	0,052	1,14	0,345	0,059	0,018
8-9	0,057	1,14	0,345	0,065	0,02
Суммарное				0,19	0,058

Определяем сопротивления нулевых проводов линии 0,38кВ. Полученные данные сводим в таблицу 9.

Таблица 9 Сопротивления нулевых проводов линии 0,38кВ.

N участка	l, км	r0, Ом/км	x0, Ом/км	rлф, Ом	xлф, Ом
Линия 2
0-2	0,0214	1,14	0,345	0,024	0,0075
2-3	0,045	1,14	0,345	0,051	0,016
Суммарное				0,075	0,0234
Линия 1
0-1	0,054	0,83	0,35	0,045	0,018
Линия 3
0-6	0,0567	1,14	0,345	0,066	0,02
6-8	0,052	1,14	0,345	0,059	0,018
8-9	0,057	1,14	0,345	0,065	0,02
Суммарное				0,19	0,058

Определяем результирующие сопротивления для точки К3:

• фазных проводов:

• нулевых проводов:

Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К3:

• ток 3-х фазного короткого замыкания определяем по  
                формуле (38), получаем:

• ток 3-х фазного короткого замыкания определяем по  
                 формуле (26), имеем:

• ток однофазного короткого замыкания определяется по следующей формуле:

                                          (39) 
где Uф – номинальное фазное напряжение сети, Uф = 380 В;

zтр – сопротивление трансформатора току однофазного короткого  
                  замыкания, Ом. Для данного трансформатора zтр = 0,312 Ом /5/;

zп – полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом.

• ударный ток рассчитываем по формуле (1.6.8), получаем:

Определяем полную мощность короткого замыкания по формуле (28), получаем:

Все полученные значения сводим в таблицу 10.

Таблица 10 Сводная таблица расчета токов короткого замыкания.

N п/п	Место к/з	Iк(3), кА	Iк(2), кА	Iк(1), кА	iу, кА	Sк, кА
	К1 К2	1,65 0,42	1,44 0,37	— —	2,33 0,59	28,5 0,29
Л2	К3	2,46	2,14	0,815	3,5	1,62
Л1	К3	3,3	2,9	1,03	4,67	2,17
Л3	К3	4,6	4	0,62	6,5	3,03