7. Расчет токов короткого замыкания

Необходимость расчета токов КЗ обусловлена выбором сечений кабелей питающих линий и других высоковольтных аппаратов, а также необходимостью проверки выбранных аппаратов по условиям электродинамической и термической стойкости.

Расчетным видом КЗ является трехфазное, т. к. при нем обычно получаются большие значения сверхпереходного и ударного токов, чем при двухфазном и однофазном. Для вычисления токов КЗ составим расчетную схему сети. На схеме приведем основные параметры оборудования. Расчетными точками КЗ являются шины РП предприятия и концы кабельных линий заводской сети 10 кВ. После расчетной схемы производится составление схемы замещения сети и расчет ее параметров.

Рис. 7.1 Схема электроснабжения предприятия

Расчет токов КЗ производим в относительных величинах. Зададимся базисными условиями. Базисное напряжение U_б=10,5кВ, базисная мощность S_б=100МВА.

Сопротивление системы x_с, .рассчитаем по формуле:

, (7.1)

Сопротивление трансформатора x_т, найдем по формуле:

, (7.2)

где U_к% - напряжение короткого замыкания, %;

S_нт – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Сопротивление кабельных линий:

, (7.3)

где X₀ –удельное сопротивление кабельной линии.

Для опредления сопротивления необходимо предварительно выбрать сечение кабеля.

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока выбирают по условию:

F_э=I_рл/j_э, (7,4)

где I_рл – расчётный ток линии в нормальном режиме работы, А;

j_э – экономическая плотность тока, А/мм², принимаем j_э=1,7А/мм² при Т_м=4300ч.

Базисный ток I_б,кА, рассчитаем по формуле:

; (7,5)

Ток трехфазного короткого замыкания определяем по формуле:

, (7,6)

где X_∑ - суммарное сопротивление последовательно соединенных элементов до точки короткого замыкания.

Максимальные расчётные токи линии I_рmax, А, рассчитаем по номинальной мощности трансформатора:

.

Допустимая перегрузка кабеля на 23%, к_пк=1,23, для двухтрансформаторных подстанций допускается перегрузка одного из трансформаторов, при выходе из строя другого, на 40%, к_пт=1,4

Проверка кабеля по перегрузочной способности производится по условию:

к_п∙I_допк_пт∙I_{рmax .} (7,7)

Условие соблюдается, значит кабель проходит по уловию нагрева.

После выбора кабеля прозводим проверку термической стойкости кабеля.

Сечение кабеля проверяем по односекундному току короткого замыкания:

, (7,8)

где I1c– значение односекундного тока для кабеля данного сечения, кА.

k- поправочный к-т, для продолжительности короткого замыкания, отличающегося от 1 с:

. (7,9)

t_отк – время отключения КЗ, с, принимаем при КЗ на шинах РП t_отк=1,6с, КЗ в конце линии заводской сети t_отк=0,6с.

Из двух найденных сечений принимается большее.

Приведем пример расчета тока КЗ для точки К1 и выбор кабеля для от п/ст до РП.

.

Определим сопротивления системы, реактора и трансформатора:

;

.

По (7.4) выберем сечения кабеля для завода. Выбор производим по току наиболее загруженной секции РП(1). F_э=289,5/1,7=170,3 мм²

По [1] выбираем кабель типа АПвВ – 3(1х185/25-10), с I_доп=360 А, x₀=0,103 Ом/км.

Произведем проверку кабеля по условию (7,7). При выходе из строя одного кабеля по другому будет протекать ток всего завода:

360<521,9/1,23А

Берем кабель большего сечения АПвВ – 3(1х300/25-10), с I_доп=475 А, x₀=0,096 Ом/км.

Произведем проверку кабеля по термической стойкости:

;

;

.

Т.о кабель соответствует условиям термической стойкости.

Выберем кабель от РП до ТП5.

F_э=76,5/1,7=45мм²

По [1] выбираем кабель типа АПвВ–3(1х50/16-10) с I_доп=170А, x₀=0,126 Ом/км.

1,23∙170=209,3>77∙1,4=107,8А.

Произведем проверку кабеля по термической стойкости:

;

;

.

Кабель не соответствует условиям термической стойкости.

Берем кабель большего сечения АПвВ – 3(1х70/35-10), с I_доп=210 А, x₀=0,119 Ом/км и производим проверку кабеля по термической стойкости:

;

;

.

Кабель не соответствует условиям термической стойкости.

Расчет токов КЗ и выбор кабелей для остальных ТП производим аналогично. Данные сводим в таблицу7.1:

Расчет токов КЗ и выбор кабелей Таблица 7.1

№ ТП по плану	,А	Fэ, мм2	Марка кабеля	Iдоп, А	I­p.max, А	х0, Ом/км	,кА	k∙Ik1с, А
1	38,5	22,6	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	80,9	0,119	6,754	8,5
2	39,8	23,4	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	80,9	0,119	6,632	8,5
3	36,3+39,8=79,3	44,7	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	161,8	0,119	6,632	8,5
4	28,7+25,3+45,1= 99,1	58,3	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	130,6	0,119	6,745	8,5
5	28,7+25,3=54	31,8	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	72,8	0,119	6,656	8,5
6	28,7	16,9	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	36,4	0,119	6,656	8,5
7	38	22,4	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	80,9	0,119	6,821	8,5
8	38,5+38=76,5	45	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	161,8	0,119	6,754	8,5
9	41,9	24,6	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	57,8	0,119	6,821	8,5