Электроснабжение инструментального цеха

 

 

5.Расчет токов короткого замыкания.

 

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы электроснабжения или электроустановок  по сравнению с их значением в нормальном режиме работы. В свою очередь, это вызывает снижение напряжений в системе, которое особенно велико вблизи места КЗ.

В трехфазной сети различают следующие виды КЗ: трехфазные, двухфазные, однофазные.

Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное КЗ. Однако для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики требуется определение и несимметричных токов КЗ.

В зависимости от назначения расчета токов КЗ выбирают расчетную схему сети, определяют вид КЗ, местоположение точек КЗ на схеме и сопротивления элементов схемы замещения.

Методика расчета. Рассчитать токи короткого замыкания (КЗ) – это значит: по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ, рассчитать сопротивления, определить в каждой точке 3-фазные, 2-фазные и 1-фазные токи КЗ, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».

Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприемники. Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника.

Для определения токов Кз используются следующие соотношения:

а) 3-фазного, кА:

Где:

Uк – линейное напряжение в точке КЗ, кВ;

Zк – полное сопротивление до точки КЗ, Ом;

б) 2-фазного, кА:

в) 1-фазного, кА:

Где:

Ку – ударный коэффициент, определяемый по графику рис.1.9.1[1].

д) действующего значения ударного тока, кА:

Где:

q - коэффициент действующего значения ударного тока,

Сопротивления схем замещения определяются следующим образом:

- для силовых трансформаторов  по таблице 1.9.1[1];

- для коммутационных и защитных  аппаратов по таблице 1.9.3[1];

- для ступеней распределения  по таблице 1.9.4[1];

- для линий ЭСН кабельных, воздушных  и шинопроводов из соотношений:

 

Где:

r0 и x0 – удельные активное и индуктивное сопротивление, мОм/м;

Lл – протяженность линии, м.

Удельные сопротивления для расчета 3-фазных и 2-фазных токов КЗ определяются по таблицам 1.9.5 – 1.9.7[1].

При расчете 1-фазных токов КЗ значение удельных индуктивных сопротивлений петли «фаза - нуль» принимается равным:

x0п = 0,15мОм/м – для КЛ до 1кВ и проводов в трубах;

x0п = 0,2мОм/м – для шинопроводов.

Удельное активное сопротивление петли «фаза - нуль» определяется для любых линий по формуле:

- для неподвижных контактных  соединений значения активных  переходных сопротивлений определяются  по таблице 1.9.8[1].

Сопротивления элементов на ВН приводятся к НН.

Расчетная схема ЭСН цеха до двигателя М16 с пронумерованными точками КЗ представлена на рис.5.1.

Рис.5.1. Расчетная схема ЭСН цеха до двигателя М1.

 

5.1.Составляем схему замещения (Рис.5.2.) и нумеруем точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.

 

Рис.5.2. Схема замещения.

 

5.2.Вычисляем сопротивления элементов.

5.2.1.Для системы.

Принимаем для наружной ВЛ АС - 3×10/1,8; Iдоп = 84А.

Сопротивления системы приводятся к НН:

5.2.2.Для трансформатора.

Принимаем значения удельных сопротивлений по таблице 1.9.1.[1].

Для трансформатора мощностью – 100кВА, 10/0,4кВ:

 

5.2.3.Для автоматов.

Принимаем значения сопротивлений по таблице 1.9.3.[1].

  

  

  

  

5.2.4.Для кабельной линии.

Принимаем значения удельных сопротивлений по таблице 1.9.5.[1].

КЛ10:

5.2.5.Для шинопровода ШРМ 100.

Принимаем значения удельных сопротивлений по таблице 1.9.7.[1].

5.2.6.Для ступеней распределения.

Принимаем значения удельных сопротивлений по таблице 1.9.4.[1].

- первичный распределительный силовой пункт.

 

5.3.Упрощаем схему замещения, вычисляя эквивалентные сопротивления на участках между КЗ и наносим на схему(рис.3.).

 

Рис.5.3. Схема замещения упрощенная.

 

5.4.Вычисляем сопротивление до каждой точки КЗ.

 

 

 

5.5.Определяем коэффициент Ку по рис.1.9.2. [1] и q.

 

5.6.Определяем 3-фазные и 2-фазные токи КЗ.

 

 

 

5.7.Составляем схему замещения для расчета 1-фазных токов КЗ (рис.5.4.) и определяем сопротивления.

5.7.1.Для шинопровода ШРМ 100.

5.7.2.Для ступеней распределения.

- первичный распределительный  силовой пункт.

5.7.3.Для кабельной линии.

Рис.5.4.Схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ.

 

5.8.Вычисляем сопротивление до каждой точки 1-фазного КЗ.

 

5.9. Определение 1-фазных токов КЗ.

Для остальных точек короткого замыкания расчеты проводятся аналогично. На рис.5.5 представлены схема ЭСН расчетная для первой секции. Результаты расчета приведены в «Сводной ведомости токов КЗ» (табл.5.1).

Таблица №5.1.

Сводная ведомость токов КЗ.

Точка КЗ	Rк, мОм	Xк, мОм	Zк, мОм	Rк/Xк	Ку	q	IК(3), кА	iу, кА	IК(2), кА	Zп, мОм	IК(1), кА
К1	39,4	66,2	77	0,59	1,15	1,02	3	4,9	2,61	0	0,88
К2	46,2	70,7	84,5	0,65	1,14	1,02	2,7	4,3	2,3	0	0,85
К3	77,2	79,4	110,7	0,97	1	1	2,1	3	1,8	29,6	0,76
К4	141,5	84,4	165	1,68	1	1	1,4	2	1,2	143,7	0,54