8.2.Наименьшие токи однофазного кз

За наименьший ток КЗ в сетях напряжением до 1000 В принимают ток однофазного КЗ в конце линии, защищаемой данным защитным аппаратом.

По ГОСТ 28249-93 ток однофазного КЗ в сетях напряжением до 1000 В должен вычисляться методом симметричных составляющих. Эта методика подробно изложена в [8, 9].

Нормами технологического проектирования электроснабжения промпредприятий [13] допускается определять ток однофазного КЗ методом петли «фаза-нуль» по упрощенной формуле

, (49)

где – номинальное фазное напряжение сети; – сопротивление петли «фаза-нуль»; – полное сопротивление трансформатора ТП; – сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности для трансформатора соответственно.

Численные значения для масляных трансформаторов напряжением 10(6)/0,4 кВ приведены в табл.12.

Сопротивление петли «фаза-нуль» рассчитывается с учетом сопротивлений всех фазных и нулевых проводников, по которым протекает ток . Учитываются сопротивления (активные и реактивные) шин, первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока, рубильников, автоматов, прочей аппаратуры, контактов разборных и неразборных соединений, дуги.

Векторная, геометрическая сумма активных и реактивных составляющих сопротивлений элементов петли «фаза-нуль» приближенно может быть заменена алгебраической суммой полных сопротивлений

, (50)

где , и , – активные и индуктивные сопротивления фазных и нулевых проводников в зависимости от их сечения; – суммарное активное сопротивление контактных соединений; – полное сопротивление петли «фаза-нуль» i-го элемента сети.

Приближенные значения полных сопротивлений масляных трансформаторов

,	, Ом, при схеме соединения обмоток
кВА
25	3,110	0,906
40	1,949	0,562
63	1,237	0,360
100	0,799	0,226
160	0,487	0,141
250	0,312	0,090
400	0,195	0,056
630	0,129	0,042
1000	0,081	0,027
1600	0,054	0,017

При приближенном учете сопротивлений контактов принимают: = 0,1 мОм - для контактных соединений кабелей; = 0,01 мОм - для шинопроводов; = 1,0 мОм - для коммутационных аппаратов.

Удельные сопротивления кабелей напряжением до 1000 В приведены в табл.7. При определении минимального значения тока КЗ рекомендуется учитывать увеличение активного сопротивления кабеля к моменту отключения цепи вследствие нагрева кабеля током КЗ. Значение активного сопротивления кабеля в миллиомах с учетом нагрева его током КЗ рассчитывают по формуле

, (51)

где – сопротивление кабеля в нормальном режиме работы; – коэффициент, учитывающий увеличение активного сопротивления кабеля к моменту отключения КЗ.

В приближенных расчетах значение коэффициента принимают равным 1,5.

Сопротивления комплектных шинопроводов приведены в табл.13.

При определении минимального значения тока КЗ рекомендуется учитывать сопротивление электрической дуги, возникающей в месте КЗ. В приближенных расчетах сопротивление дуги можно принимать по табл.14.

Во взрыво- и пожароопасных зонах дополнительно к нулевой жиле кабеля, для зануления и заземления применяют открыто проложенные, не изолированные стальные проводники (контур заземления). Их применяют с целью уравнивания потенциалов на заземленных, не токоведущих частях [3], для защиты от статического электричества [18], для повышения надежности цепей заземления и зануления. Активные и индуктивные сопротивления стальных проводников определяются по табл.15 с учетом нагрева током КЗ. Исходя из (52), следует оценить ожидаемый ток КЗ и ожидаемую плотность тока в стальном проводнике . По полученному значению J и заданным размерам стального проводника¹ в табл.15 следует найти удельные сопротивления и для каждого участка контура заземления. Умножить их на длину проводника . Найти суммарные искомые сопротивления стальных проводников , и включить их в цепь КЗ параллельно с сопротивлением нулевой жилы кабеля.

Параметры комплектных шинопроводов

Тип шинопровода	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Сопротивление фазы, мОм/м		Сопротивление нулевого проводника, мОм/м
			r1	x1
					rнп	xнп
ШМА4-1250	0,38/0,66	1250	0,034	0,016	0,054	0,053
ШМА4-1650	0,38/0,66	1600	0,030	0,014	0,037	0,042
ШМА4-3200	0,38/0,66	3200	0,010	0,005	0,064	0,035
ШМА68П	0,38/0,66	2500	0,020	0,020	0,070	0,046
ШМА68П	0,38/0,66	4000	0,013	0,015	0,070	0,045
ШРА73	0,38	250	0,210	0,210	0,120	0,210
ШРА73	0,38	400	0,150	0,170	0,162	0,164
ШРА73	0,38	630	0,1	0,13	0,162	0,164

Значения активного сопротивления дуги

Расчетные условия КЗ	Активное сопротивление дуги (rд), мОм, при КЗ за трансформаторами мощностью, кВ×А
	250	400	630	1000	1600	2500
КЗ вблизи выводов низшего напряжения трансформатора:
- в разделке кабелей напряжением:
0,4 кВ	15	10	7	5	4	3
0,525 кВ	14	8	6	4,5	3,5	2,5
0,69 кВ	12	7	5	4	3	2
- в шинопроводе типа ШМА напряжением:
0,4 кВ	-	-	-	6	4	3
0,525 кВ	-	-	-	5	3,5	2,5
0,69 кВ	-	-	-	4	3	2
- КЗ в конце шинопровода типа ШМА длиной 100 - 150 м напряжением:
0,4 кВ	-	-	-	6-8	5-7	4-6
0,525 кВ	-	-	-	5-7	4-6	3-5
0,69 кВ	-	-	-	4-6	3-5	2-4

Чувствительность аппарата защиты проверяется по соотношению

, (52)

где – наименьшая допустимая кратность тока однофазного КЗ к току срабатывания защиты .

Для невзрывоопасных установок и автоматов с тепловым расцепителем численные значения следует принимать [3]:

3,0 - для плавких вставок и автоматов;

1,4 - для автоматов с номинальным током до 100 А, имеющих только электромагнитный расцепитель;

1,25 - для автоматов с номинальным током более 100 А, имеющих только электромагнитный расцепитель.

Для взрывоопасных установок:

4,0 - для плавких вставок;

6,0 - для автоматов с тепловым расцепителем.

Для автоматов с электромагнитным расцепителем кратность тока однофазного КЗ такая же, как и для невзрывоопасных зон.

Активные и внутренние индуктивные сопротивления стальных проводников

при переменном токе 50 Гц, Ом/км

Размеры или	Сече-	Плотность тока J, А/мм2
диаметр се-	ние, F,	0,5		1,0		1,5		2,0
чения, мм	мм2
	Полоса прямоугольного сечения
20х4	80	5,24	3,14	4,20	2,52	3,48	2,09	2,97	1,78
30х4	120	3,66	2,20	2,91	1,75	2,38	1,43	2,04	1,22
30х5	150	3,38	2,03	2,56	1,54	2,08	1,25	-	-
40х4	160	2,80	1,68	2,24	1,34	1,81	1,09	1,54	0,92
50х4	200	2,28	1,37	1,79	1,07	1,45	0,87	1,24	0,74
50х5	250	2,10	1,26	1,60	0,96	1,28	0,77	-	-
60х5	300	1,77	1,06	1,34	0,80	1,08	0,65	-	-
	Проводник круглого сечения
5	19,63	17,0	10,2	14,4	8,65	12,4	7,45	10,7	6,40
6	28,27	13,7	8,20	11,2	6,70	9,40	5,65	8,00	4,80
8	50,27	9,60	5,75	7,50	4,50	6,40	3,84	5,30	3,20
10	78,54	7,20	4,32	5,40	3,24	4,20	2,52	-	-
12	113,1	5,60	3,36	4,00	2,40	-	-	-	-
14	150,9	4,55	2,73	3,20	1,92	-	-	-	-
16	201,1	3,72	2,23	2,70	1,60	-	-	-	-

Проверка чувствительности аппаратов защиты к токам наименьшего однофазного КЗ (52) выполняется для невзрывоопасных зон только для проводников, защищаемых от токов КЗ и только в тех случаях, если допустимый ток выбранного по нагреву сечения проводника не соответствует уставке срабатывания защиты (34). Во взрывоопасных зонах B-I и B-II проверка чувствительности должна выполняться для всех защит, в зонах B-Iа, B-Iб, B-Iг и B-IIа, для 10% общего количества, наиболее удаленных по сети.

Если проверку условия чувствительности защит к наименьшим токам КЗ следует выполнять не для всех электроприемников, то возникает задача выбора точек КЗ в сети электроснабжения, в которых условие (52) выполняется наихудшим образом. Решим эту задачу приближенно.

Ток однофазного КЗ (49) обратно пропорционален сопротивлению петли «фаза-нуль». Тогда , где – сумма отношений протяженности к сечению фазной жилы всех кабельных линий от зажимов электроприемника до шин 0,4 кВ ТП. Нулевая жила кабеля пропорциональна фазной как по протяженности, так и по сечению (табл.6), поэтому ее не учитываем. Наименьший ток КЗ будет возникать в наиболее удаленных, в смысле электрического сопротивления, точках сети, для которых сумма – наибольшая. Ток уставки защит ответвлений к электроприемникам пропорционален номинальному току приемника . Приближенно, пропорционален его мощности .

При принятых упрощениях условие наихудшей чувствительности защиты будет эквивалентно условию

.

Или с математической точки зрения

. (53)

Таким образом, если по ПУЭ [3] проверку чувствительности срабатывания защит (52) следует выполнять не для всех электроприемников, то выбор расчетных точек КЗ целесообразно выполнить по условию (53), найдя по таблицам выбора сечений кабельных линий электроприемники с наибольшими значениями параметра .