Меню

Методические указания расчета токов короткого замыкания

Переходные процессы в электрических системах: Методические указания для выполнения расчетов токов короткого замыкания

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Проанализировав участие каждого генератора в подпитке точки КЗ, задаться режимом его работы.

2. Составить схему замещения прямой последовательности, которая по конфигурации и сопротивлениям элементов за исключением генераторов полностью соответствует схеме при трехфазном КЗ.

Рисунок 8.1- Кривые для определения Et и Xt (спрямленные характеристики)

а) для турбогенераторов до 100 МВт с АРВ, Те = 0,57с б) для турбогенераторов 200 – 300 МВт с АРВ, Те = 0 0,3с.

Генераторы учитываются параметрами в соответствии с заданными режимами их работы. Нагрузка в схеме замещения учитывается сопротивлением и ЭДС = 0.

3. Свернуть схему замещения прямой последовательности к простейшему виду и определить эквивалентную ЭДС , и результирующее сопротивление прямой последовательности .

4. Составить схемы замещения обратной и нулевой последовательносте1, преобразовать их и найти результирующие сопротивление и .

Значения сопротивлений некоторых элементов, выраженные через сопротивления прямой последовательности приведены в таблице 8.1.

со стальными тросами

с хорошо проводящими тросами

без тросов (со стальными тросами)

с хорошо проводящими тросами

двухобмоточный с соединением обмоток

трехстержневой с соединением обмоток

трехстержневой с соединением обмоток

четырех- или пятистержневой с соединением обмоток

При составлении схемы необходимо руководствоваться следующим: в схему замещения не вводится трансформатор и следующие за ним элементы, если обмотка трансформатора со стороны точки короткого замыкания соединена в треугольник или в звезду с незаземленной нейтралью. Схема замещения заканчивается трансформатором, если его обмотка соединена по схеме , причем обмотка, соединенная в звезду с заземленной нейтралью обращена в сторону точки КЗ.

6. Рассчитать ток прямой последовательности особой фазы

где — дополнительное индуктивное сопротивление. Значения для различных видов КЗ приведены в таблице 8.2.

Двухфазное на землю

7.Найти критическое сопротивление и критический ток каждого генератора для заданного момента времени:

8. Развернув схему замещения прямой последовательности найти распределение тока прямой последовательности по ветвям схемы и определить ток от каждого генератора. Проверить правильность выбора режима, сравнивая вычисленный для данного генератора ток прямой последовательности с его критическим током.

В режиме подъема возбуждения , в режиме нормального напряжения . Если режим работы хотя бы одного генератора выбран неправильно, то необходимо перезадать режим его работы и расчет повторить.

9. Если режим работы всех генераторов выбраны правильно, рассчитать фазную величину периодической составляющей тока поврежденной фазы в месте несимметричного КЗ.

где -коэффициент, показывающий во сколько раз ток поврежденной фазы в месте КЗ больше тока прямой последовательности.

Значения коэффициентов для различных видов КЗ приведены в таблице 8.2.

10.Зная ток прямой последовательности, рассчитать напряжения всех последовательностей и токи обратной и нулевой последовательностей. Расчетные выражения для определения симметричных составляющих токов и напряжений приведены в таблицах 8.3 – 8.5.

11.Задав масштаб построить векторные диаграммы токов и напряжений в точке КЗ.

12. Используя таблицы 8.3 – 8.5 рассчитать комплексные значения фазных токов и напряжений при заданном несимметричном КЗ. Сравнить рассчитанные величины со значениями на векторных диаграммах.

Источник



Учебное пособие: Расчёт токов короткого замыкания

Цель методических указаний состоит в определении требований к оформлению пояснительной записки к курсовой работе и порядка выполнения расчетов токов короткого замыкания (КЗ), а также в представлении студентам табличных и графических зависимостей, необходимых при инженерных расчетах электромагнитных переходных процессов, и методической помощи в использовании вычислительной техники для этих расчетов.

1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Пояснительная записка по курсовой работе должна содержать:

1) титульный лист;

4) перечень условных обозначений;

6) основную часть;

8) список источников информации;

9) приложения (если они есть);

Пояснительная записка должна быть выполнена и оформлена в соответствии с требованиями ГОСТа.

Образец титульного листа приведен в приложении.

Реферат – краткое изложение содержания курсовой работы, включающее основные сведения, необходимые для первоначального ознакомления с работой.

Реферат должен содержать: сведения об объеме пояснительной записки, перечень ключевых слов, текст реферата.

В сведения об объеме пояснительной записки включают: количество страниц, количество иллюстраций, таблиц, источников информации и приложений.

Объем реферата не должен превышать одной страницы.

1.2 Содержание

Содержание включает структурные части записки в следующей последовательности: введение, наименования разделов и подразделов основной части записки, заключение, список источников информации, приложения. Слово страница или его сокращение не пишут.

1.3 Введение

Во введении необходимо сформулировать задачу расчёта электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах, а также охарактеризовать математический аппарат и основные допущения, принимаемые при расчётах.

1.4 Основная часть

В основную часть включают:

1) текст задания;

2) расчетную схему электрической системы и параметры ее элементов;

3) эквивалентную схему замещения электрической системы и расчет параметров ее элементов;

4) расчет симметричного КЗ;

5) расчет несимметричного КЗ;

6) векторные диаграммы;

7) результаты расчёта на персональном компьютере (ПК);

1.5 Заключение

В заключении должны быть приведены краткие выводы по результатам выполненной работы.

1.6 Список источников информации

Список источников информации – это перечень цитируемых, рассматриваемых и упоминаемых источников информации. Источники информации записывают в список источников информации по мере появления на них ссылок в тексте. Ссылки на источники информации обозначают порядковым номером, заключенным в квадратные скобки.

2 ТЕКСТ ЗАДАНИЯ

Курсовая работа состоит из трёх частей:

1) расчет токов и напряжений симметричного (трехфазного) КЗ;

2) расчет токов и напряжений несимметричного КЗ, вид которого указывается в задании;

3) расчет токов симметричного КЗ с использованием ПК.

2.1 Расчет токов и напряжений симметричного КЗ.

В первой части курсовой работы необходимо при трехфазном КЗ в заданной точке электрической системы определить:

1) действующие значения периодической составляющей тока и мощности в точке КЗ для начального момента времени;

2) действующее значение периодической составляющей тока в момент расхождения контактов выключателя;

3) действующее значение установившегося тока КЗ;

4) мгновенное значение апериодической составляющей тока в точке КЗ для заданного момента времени;

5) мгновенное и действующее значения ударного тока КЗ;

6) значение остаточного напряжения в указанной точке для начального момента времени КЗ.

2.2 Расчет токов и напряжений несимметричного КЗ.

При несимметричном КЗ в заданной точке электрической системы необходимо:

1) определить действующие значения периодической составляющей тока и напряжения в месте несимметричного КЗ для заданного момента времени;

2) построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте несимметричного КЗ для заданного момента времени;

3) определить действующие значения периодической составляющей тока КЗ в указанном сечении и напряжения в указанном узле для заданного момента времени;

4) построить векторные диаграммы токов в указанном сечении и напряжений в указанном узле;

5) определить ток, протекающий в нейтрали заданного трансформатора.

2.3 Расчёт токов КЗ с использованием ПК.

При трёхфазном КЗ в точках и рассчитать на компьютере:

1) действующее значение периодической составляющей тока КЗ для заданного момента времени;

2) ударный ток КЗ;

3) апериодическую составляющую тока КЗ для заданного момента времени;

4) тепловой импульс при трёхфазном КЗ.

Читайте также:  Принципиальная схема цепи переменного тока

3 РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Чтобы определить расчетный ток КЗ с целью проверки электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания, необходимо предварительно составить расчетную схему электроустановки.

В нее включают все элементы электроустановки, влияющие на величину тока КЗ. При этом необходимо учитывать удаленность точки КЗ от какого-либо источника ЭДС.

В приближенных расчетах для генератора или синхронного компенсатора КЗ допустимо считать удаленным, если расчетная точка КЗ находится по отношению к синхронной машине за двумя и более трансформаторами или за реактором, сопротивление которого превышает сверхпереходное сопротивление синхронной машины более чем в два раза.

Для синхронного или асинхронного электродвигателя КЗ допустимо считать удаленным, если расчетная точка КЗ находится за трансформатором или за реактором, сопротивление которого в два раза превышает сверхпереходное сопротивление электродвигателя.

Электродвигатели, для которых расчетное КЗ является удаленным, в расчетную схему не вводятся.

4 ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

4.1 Составление эквивалентной схемы замещения.

Схема замещения составляется на основе расчетной схемы электрической системы. При расчете симметричных режимов достаточно составить схему замещения прямой последовательности.

При расчете несимметричных режимов необходимо в общем случае составить три однолинейных схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательностей. Каждое сопротивление элемента схемы замещения обозначается в виде дроби — в числителе указывается порядковый номер сопротивления, в знаменателе — величина сопротивления.

При сворачивании схемы замещения в пояснительной записке следует приводить все промежуточные схемы преобразования, обозначая новые сопротивления возрастающими порядковыми номерами.

4.2 Расчет параметров элементов эквивалентной схемы замещения.

Расчет проводится в относительных единицах (о.е.) по формулам приближенного приведения. Произвольно задается базисная мощность (МВА) и базисное напряжение (кВ). Рекомендуется принять =1ОО МВА, = — равным среднему напряжению ступени.

Среднее напряжение для ступени определяется согласно следующей шкале: 1115; 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 27; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15 (кВ) [4].

Расчет сопротивлений элементов схемы замещения, приведенных к ступени КЗ, производится по формулам:

(1)

. (2)

Трехобмоточный трансформатор или автотрансформатор:

; ; (3)

где

Если напряжение КЗ какой-либо из обмоток получается равным нулю или меньше нуля, то сопротивление соответствующей обмотки трансформатора принимается равным нулю.

, (4)

где — среднее напряжение ступени, на которой установлен реактор.

. (5)

. (6)

―задание узла короткого замыкания и расчёт токов, а также, после расчёта, просмотр токов в произвольных ветвях при рассчитанном коротком замыкании

― чтение ранее подготовленного описания схемы из файла на магнитном носителе

― запись набранной на экране схемы и её параметров в файл для последующего использования

― завершение работы с программой или переход к новой схеме

при известной мощности короткого замыкания:

. (7)

при известной номинальной мощности и относительном сопротивлении:

(8)

при известном номинальном напряжении и сопротивлении в именованных единицах:

(9)

для системы бесконечной мощности:

Индексы, использованные в предыдущих формулах, означают:

» » – значение, приведенное к основной ступени напряжения (ступени КЗ) и к базисным условиям,

«» – значение, приведенное к номинальным условиям.

В дальнейших расчетах индексы можно не указывать.

При расчетах необходимо приводить формулы в общем виде с последующей подстановкой в них численных значений и указанием полученного результата и размерности. Расчеты выполнять с точностью до второго десятичного знака для значений >1, или до третьего знака для значений 3 периодическая составляющая тока КЗ считается неизменной и определяется:

,

.

-периодическая составляющая тока КЗ в кА от системы бесконечной мощности для любого момента времени определяется:

,

где — результирующее сопротивление от системы до точки КЗ.

Для расчетной схемы представленной на рис.5.3 найти действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в точке “K1” для момента времени t= 0,1 c.

Сопротивления элементов схемы замещения рассчитаны в примере 1. Нагрузочную ветвь не учитываем. После преобразования получаем схему представленную на рис. 5.20.

С помощью коэффициентов токораспределения преобразуем схему к двух лучевому виду рис.5.21.

Так как напряжение на шинах системы во время короткого замыкания в точке “K1”не изменяется, то действующее значение периодической составляющей тока КЗ от системы для любого момента времени будет постоянно и равно:

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора для момента времени t=0,1 с. находим по расчетным кривым рис.5.10.

В именованных единицах:

Ток в точке “K1”через 0,1с. после КЗ будет равен:

kA.

5.3.2. Метод типовых кривых.

Типовые кривые учитывают изменение действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания, если отношение действующего значения периодической составляющей тока генератора в начальный момент КЗ к его номинальному току равно или больше двух. При меньших значениях этого отношения следует считать, что действующего значения периодической составляющей тока КЗ не изменяется во времени, т.е.

Расчёт действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронного генератора (СГ) или нескольких однотипных СГ находящихся в одинаковых условиях относительно точки КЗ следует вести в следующем порядке:

1) По исходной расчетной схеме составить эквивалентную схему замещения для определения начального значения периодической составляющей тока КЗ от генератора или группы генераторов. Синхронные машины следует учесть сверхпереходными сопротивлениями и ЭДС выраженными в относительных единицах при выбранных базисных условиях. Нагрузки в схеме замещения не учитывают за исключением тех, которые подключены к шинам, где произошло КЗ.

2) Найти отношение , характеризующее удаленность точки КЗ от генератора (группы генераторов),

где — номинальный ток СГ (группы генераторов), приведенный к той ступени напряжения, где рассматривается кз, в кА,

— номинальная мощность СГ или суммарная мощность генераторов, МВА, -среднее напряжение той ступени, где произошло К3.

3) По кривой (рис. 5.9-5.16) соответствующей найденному значению , для заданного момента времени найти отношение токов .

4) Определить действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (группы генераторов) в момент времени t в кА:

.

Если источники электрической энергии разнотипные или с разной удаленностью относительно точки КЗ, то действительную схему замещения нужно привести к радиальной (если это возможно). Каждый луч в такой схеме соответствует выделенному источнику или группе однотипных источников и связан с точкой КЗ. Достаточно выделить три-четыре луча. Источники, непосредственно связанные с точкой КЗ, а также источники бесконечной мощности следует рассматривать отдельно от остальных источников.

Расчет действующего значения периодической составляющей тока КЗ каждого луча проводится в порядке изложенном выше.

Действующее значение периодической составляющей тока в точке КЗ в заданный момент времени t определяется как сумма соответствующих токов всех лучей. Если группа генераторов и система связана с точкой КЗ через общее сопротивление (рис.5.22), то расчет периодической составляющей необходимо вести в следующем порядке:

1. Найти результирующее сопротивление и результирующую ЭДС , и определить начальное значение периодической составляющей тока в точке КЗ

2. Вычислить начальное значение периодической составляющей тока в ветви генератора

3. Определить отношения

.

Источник

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

Читайте также:  Пороговая плотность тока это

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

  • Uф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
  • Zф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

петля фаза-нуль

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

сопротивление петли фаза-ноль

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

  • Rл — Активное сопротивление линии, Ом;
  • Xл — Реактивное сопротивление линии, Ом;

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

  • Lфо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, Ом;
  • p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм 2 /м;
  • S — Сечение проводника, мм 2 .

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:

сопротивление питающего трансформатора при однофазном коротком замыкании

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

  • Uф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
  • Zтр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
  • Z пл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.

    Пример расчета тока кз

    Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:

    пример однолинейной схемы для расчета тока кз

    1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

    Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

    Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

    1. Определяем сопротивление трансформатора

    Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

    1. Рассчитываем ток короткого замыкания

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Источник

    Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков

    При проектировании любой энергетической системы специально подготовленные инженеры электрики с помощью технических справочников, таблиц, графиков и компьютерных программ выполняют ее анализ на работу схемы в различных режимах, включая:

    2. номинальную нагрузку;

    3. аварийные ситуации.

    Особую опасность представляет третий случай, когда в сети возникают неисправности, способные повредить оборудование. Чаще всего они связаны с «металлическим» закорачиванием питающей цепи, когда между разными потенциалами подводимого напряжения подключаются случайным образом электрические сопротивления размерностью в доли Ома.

    Такие режимы называют токами коротких замыканий или сокращенно «КЗ». Они возникают при:

    сбоях в работе автоматики и защит;

    ошибках обслуживающего персонала;

    повреждениях оборудования из-за технического старения;

    стихийных воздействиях природных явлений;

    диверсиях или действиях вандалов.

    Токи коротких замыканий по своей величине значительно превышают номинальные нагрузки, под которые создается электрическая схема. Поэтому они просто выжигают слабые места в оборудовании, разрушают его, вызывают пожары.

    Осциллограмма переменных токов

    Осциллограмма постоянных токов

    Кроме термического разрушения они еще обладают динамическим действием. Его проявление хорошо показывает видеоролик:

    Чтобы при эксплуатации исключить развитие подобных аварий с ними начинают бороться еще на стадии создания проекта электрического оборудования. Для этого теоретически вычисляют возможности возникновения токов коротких замыканий и их величины.

    Эти данные используются для дальнейшего создания проекта и выбора силовых элементов и защитных устройств схемы. С ними же продолжают постоянно работать и при эксплуатации оборудования.

    Токи возможных коротких замыканий рассчитывают теоретическими методами с разной степенью точности, допустимой для надежного создания защит.

    Какие электрические процессы заложены в основу расчета токов короткого замыкания

    Первоначально заострим внимание на том, что любой вид приложенного напряжения, включая постоянное, переменное синусоидальное, импульсное или любое другое случайное создает токи аварий, которые повторяют образ этой формы или изменяют ее в зависимости от приложенного сопротивления и действия побочных факторов. Все это приходится предусматривать проектировщикам и учитывать в своих расчетах.

    Оценку возникновения м действия токов коротких замыканий позволяют выполнить:

    величина силовой характеристики мощности, приложенной от источника напряжения;

    структура используемой электрической схемы электроустановки;

    значение полного приложенного сопротивления к источнику.

    Действие закона Ома

    За основу расчета коротких замыканий взят принцип, определяющий, что силу тока можно вычислить по величине приложенного напряжения, если поделить ее на значение подключенного сопротивления.

    Он же действует и при расчете номинальных нагрузок. Разница лишь в том, что:

    во время оптимальной работы электрической схемы напряжение и сопротивление практически стабилизированы и изменяются незначительно в пределах рабочих технических нормативов;

    при авариях процесс происходит стихийно случайным образом. Но его можно предусмотреть, просчитать разработанными методиками.

    Мощность источника напряжения

    С ее помощью оценивают силовую энергетическую возможность совершения разрушительной работы токами коротких замыканий, анализируют длительность их протекания, величину.

    Электрическая мощность переменного тока

    Рассмотрим пример, когда один и тот же кусок медного провода сечением полтора квадратных мм и длиной в полметра вначале подключили напрямую на клеммы батарейки «Крона», а через некоторое время вставили в контакты фазы и нуля бытовой розетки.

    В первом случае через провод и источник напряжения потечет ток короткого замыкания, который разогреет батарейку до такого состояния, что повредит ее работоспособность. Мощности источника не хватит на то, чтобы сжечь подключенную перемычку и разорвать цепь.

    Во втором случае сработают автоматические защиты. Допустим, что они все неисправны и заклинили. Тогда ток короткого замыкания пройдет через домашнюю проводку, достигнет вводного щитка в квартиру, подъезд, здание и по кабельной или воздушной линии электропередач дойдет до питающей трансформаторной подстанции.

    В итоге к обмотке трансформатора подключается довольно протяженная цепь с большим количеством проводов, кабелей и мест их соединения. Они значительно увеличат электрическое сопротивление нашей закоротки. Но даже в этом случае высока вероятность того, что она не выдержит приложенной мощности и просто сгорит.

    Конфигурация электрической схемы

    При питании потребителей к ним подводится напряжение разными способами, например:

    через потенциалы плюсового и минусового выводов источника постоянного напряжения;

    фазой и нулем однофазной бытовой сети 220 вольт;

    трехфазной схемой 0,4 кВ.

    В каждом из этих случаев могут произойти нарушения изоляции в различных местах, что приведет к протеканию через них токов короткого замыкания. Только для трехфазной цепи переменного тока возможны короткие замыкания между:

    всеми тремя фазами одновременно — называется трехфазным;

    двумя любыми фазами между собой — междуфазное;

    любой фазой и нулем — однофазное;

    фазой и землей — однофазное на землю;

    двумя фазами и землей — двухфазное на землю;

    тремя фазами и землей — трехфазное на землю.

    Виды КЗ в трехфазной сети

    При создании проекта электроснабжения оборудования все эти режимы требуется просчитать и учесть.

    Влияние электрического сопротивления цепи

    Протяженность магистрали от источника напряжения до места образования короткого замыкания имеет определенное электрическое сопротивление. Его величина ограничивает токи короткого замыкания. Наличие обмоток трансформаторов, дросселей, катушек, обкладок конденсаторов добавляют индуктивные и емкостные сопротивления, формирующие апериодические составляющие, искажающие симметричную форму основных гармоник.

    Существующие методики расчета токов короткого замыкания позволяют их вычислить с достаточной для практики точностью по заранее подготовленной информации. Реальное электрическое сопротивление уже собранной схемы можно измерить по методике петли «фаза-ноль». Оно позволяет уточнить расчет, внести коррективы в выбор защит.

    Замер сопротивления петли фаза-ноль

    Основные документы по расчету токов коротких замыканий

    1. Методика выполнения расчета токов КЗ

    Она хорошо изложена в книге А. В. Беляева “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, выпущенной Энергоатомиздат в 1988 году. Информация занимает 171 страницу.

    последовательность расчета токов КЗ;

    учет токоограничивающего действия электрической дуги на месте образования повреждения;

    принципы выбора защитной аппаратуры по значениям рассчитанных токов.

    В книге публикуется справочная информация по:

    автоматическим выключателям и предохранителям с анализом характеристик их защитных свойств;

    выбору кабелей и аппаратуры, включая установки защиты электродвигателей, силовых сборок, вводных устройств генераторов и трансформаторов;

    недостаткам защит отдельных видов автоматических выключателей;

    особенностям применения выносных релейных защит;

    примерам решения проектных задач.

    2. Руководящие указания РД 153—34.0—20.527—98

    Этот документ определяет:

    методики расчетов токов КЗ симметричных и несимметричных режимов в электроустановках с напряжением до и выше 1 кВ;

    способы проверок электрических аппаратов и проводников на термическую и электродинамическую стойкость;

    методы испытания коммутационной способности электрических аппаратов.

    Указания не охватывают вопросы расчета токов КЗ применительно к устройствам РЗА со специфическими условиями эксплуатации.

    3. ГОСТ 28249-93

    Документ описывает короткие замыкания, возникающие в электроустановках переменного тока и методику их расчета для систем с напряжением до 1 кВ. Он действует с 1 января 1995 года на территориях Беларуси, Кыргызстана. Молдовы, России, Таджикистана, Туркменистана и Украины.

    Государственный стандарт определяет общие методы расчетов токов КЗ в начальный и любой произвольный временной момент для электроустановок с синхронными и асинхронными машинами, реакторами и трансформаторами, воздушными и кабельными ЛЭП, шинопроводами, узлами сложной комплексной нагрузки.

    Технические нормативы проектирования электроустановок определены действующими государственными стандартами и согласованы Межгосударственным Советом по вопросам стандартизации, метрологии, сертификации.

    Скачать ГОСТ 28249-93 (2003). Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ можно здесь: ГОСТ по расчету токов КЗ

    Очередность действий проектировщика для расчета токов короткого замыкания

    Первоначально следует подготовить необходимые для анализа сведения, а затем провести из расчет. После монтажа оборудования к процессе ввода его в работу и при эксплуатации проверяется правильность выбора и работоспособность защит.

    Сбор исходных данных

    Любую схему можно привести к упрощенному виду, когда она состоит из двух частей:

    1. источника напряжения. Для сети 0,4 кВ его роль исполняет вторичная обмотка силового трансформатора;

    2. питающей линии электропередачи.

    Под них собираются необходимые характеристики.

    Данные трансформатора для расчета токов КЗ

    величину напряжения короткого замыкания (%) — Uкз;

    потери короткого замыкания (кВт) — Рк;

    номинальные напряжения на обмотках высокой и низкой стороны (кВ. В) — Uвн, Uнн;

    фазное напряжение на обмотке низкой стороны (В) — Еф;

    номинальную мощность (кВА) — Sнт;

    полное сопротивление током однофазного КЗ (мОм) — Zт.

    Данные питающей линии для расчета токов КЗ

    К ним относятся:

    марки и количество кабелей с указанием материала и сечения жил;

    общая протяженность трассы (м) — L;

    индуктивное сопротивление (мОм/м) — X0;

    полное сопротивление для петли фаза-ноль (мОм/м) — Zпт.

    Эти сведения для трансформатора и линии сосредоточены в справочниках. Там же берут ударный коэффициент Куд.

    Последовательность расчета

    По найденным характеристикам вычисляют для:

    трансформатора — активное и индуктивное сопротивление (мОм) — Rт, Хт;

    линии — активное, индуктивное и полное сопротивление (мОм).

    Эти данные позволяют рассчитать общее активное и индуктивное сопротивление (мОм). А на их основе можно определить полное сопротивление схемы (мОм) и токи:

    трехфазного замыкания и ударный (кА);

    однофазного КЗ (кА).

    По величинам последних вычисленных токов и подбирают автоматические выключатели и другие защитные устройства для потребителей.

    Расчет токов короткого замыкания проектировщики могут выполнять вручную по формулам, справочным таблицам и графикам или с помощью специальных компьютерных программ.

    Компьютерная программа расчетов токов КЗ

    На реальном энергетическом оборудовании, введенном в эксплуатацию, все токи, включая номинальные и коротких замыканий, записываются автоматическими осциллографами.

    Снятие осциллограммы токов

    Такие осциллограммы позволяют анализировать ход протекания аварийных режимов, правильность работы силового оборудования и защитных устройств. По ним принимают действенные меры для повышения надежности работы потребителей электрической схемы.

    Источник

Adblock
detector