Кабельный журнал приведен в таблице 6.6.

7 Расчет токов короткого замыкания

_{Целью расчета токов к. з. в сетях до 1 кВ является проверка выбранных автоматов и шинопроводов на стойкость действия токов к. з., всех видов защитных аппаратов – по предельному току отключения и на чувствительность защит.}

_{Для проверки защитных аппаратов по предельному току к. з. определяют максимальное значение тока трехфазного к. з., а для проверки чувствительности защит определяют минимальное значение тока однофазного к. з.}

_{При расчёте токов КЗ возможны следующие допущения [44]:}

1) максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ и индивидуально учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;

2) не учитывать ток намагничивания трансформаторов;

3) не учитывать насыщение магнитных систем электрических машин;

4) принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения сетей, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 0,4; 0,23 кВ;

5) не учитывать влияния асинхронных электродвигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 1,0 % начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей;

6) не учитывать влияние на процесс короткого замыкания электроосветительных установок, а также механизмов с электродвигателями, работающими в кратковременном режиме.

Для расчета тока КЗ в заданных точках учитываем:

- индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, токовые катушки автоматических выключателей;

- активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;

- активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;

- для проверки электрооборудования и элементов электрической сети на электродинамическую стойкость, отключающую способность проведем расчет трехфазного короткого замыкания, поскольку в этом случае ток короткого замыкания будет наибольшим.

Расчет токов короткого замыкания выполняем по методике предоставленной [44].

Определим в точке 1К:

Сопротивление системы отнесенное к расчетному напряжению системы:

, (3.2.39)

где U_ср.нн - среднее напряжение на низшей ступени трансформации трансформатора соответственно, В;

U_ср.вн - среднее напряжение на высшей ступени трансформации трансформатора соответственно, кВ;

I_к.вн - ток, отключаемый выключателем на стороне высшего напряжения трансформатора, кА.

Определим сопротивление трансформатора:

. (3.2.40)

Индуктивное сопротивление трансформатора:

. (3.2.41)

Сопротивление катушек и контактов автомата ВА57-35 250 А табл. 21 [44]

,

Учитываем сопротивления соединений контактов, автомата, трансформатора тока, шины от трансформатора до автомата. Сопротивления переходных сопротивлений неразъемных контактов автоматов-шин-кабелей принимаем 0,1 Ом пункт 2.6 [44].

Сопротивления трансформаторов тока ТШЛ на 300 А:

Удельное сопротивление шинопровода ШРА 73 на 250А, таблица 3 [44]

r_1ш=0,21 мОм/м; х_1ш=0,21 мОм/м.

Определяем сопротивление нулевой последовательности шинопровода [44].

Длина шинопровода от трансформатора до выключателя l = 2 м. Сопротивление шинопровода:

Определим суммарное активное сопротивление до точки 1К:

;

Определим суммарное индуктивное сопротивление до точки 1К:

;

Начальное значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ в точке К1 без учёта подпитки от электродвигателей:

. (3.2.42)

Определим начальное значение периодической составляющей трехфазного тока к.з. без учёта подпитки от электродвигателей в точках К1-К12.

Сопротивление шинопроводов ШРА -73 КТП на номинальный ток 250А длиной 2 м [44]:

.

Рис 1.6 –Расчетные схемы для расчетов тока к.з .для наиболее удаленного потребителя

Сопротивления шинопровода распределительных щитов РП1 – РП4 для длины 1 м ШРА 73 на 250А r_1ш=0,21 мОм/м; х_1ш=0,21 мОм/м.

Расчёт сопротивлений и сверхпереходной ЭДС электродвигателей:

Пример расчета для вентилятора цеха с асинхронным двигателем АИР132S6.

Активное сопротивление статора двигателя:

(3.2.43)

где - номинальное скольжения двигателя.

Активное сопротивление ротора, приведённое к статору:

(3.2.44)

где, - кратность пускового момента двигателя, о.е.;

- кратность пускового тока двигателя, о.е.;

- механические потери в двигателе, кВт;

.

Суммарное активное сопротивление двигателя:

. (3.2.45)

Сверхпереходное индуктивное сопротивление двигателя:

. (3.2.46)

где, - номинальное фазное напряжение двигателя, В.

Сверхпереходная ЭДС двигателя:

. (3.2.47)

Рассчитаем ток от всех асинхронных двигателей, токи нескольких двигателей станков суммируем, при этом сопротивления индивидуальных проводов силового щита станка, пускателей не учитываем вследствие малого значения по сравнению с сопротивлением двигателей. Определим ток КЗ от электродвигателей. Расчеты сопротивлений и сверхпереходной ЭДС электродвигателей сведем в таблицу 3.2.7.

Рассчитаем сопротивление от электродвигателя вентилятора до точки 1К:

Определим суммарное сопротивление от системы до электродвигателя вентилятора точка К1:

Ток вызванный противо-ЭДС двигателя вентилятора М1:

Начальное значение периодической составляющей трехфазного тока короткого замыкания без учёта подпитки от электродвигателей в точке К1-1:

Суммарный ток к.з в точк к1

Рассчитаем ударный ток:

,

где – ударный коэффициент определяем по черт. 1 [44]

В точке К1 . (3.2.48)

Ударный коэффициент в точке К1-1:

кА, (3.2.49)

Ударный ток от асинхронного двигателя вентилятора:

(3.2.50)

где Тр – расчетная постоянная времени затухания периодической составляющей тока статора, с;

Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока статора, с.

(3.2.51)

где – синхронная угловая частота рад/с;

R1, R2– соответственно активное сопротивление статора и активное сопротивление ротора, приведенное к статору.

Ударный ток от двигателя М1

, .

Суммарное значение ударного тока в точке К1-1 с учетом ударного тока электродвигателей

Рассчитаем суммарный ток от двигателей с учетом всех двигателей в точке 1К путем суммирования токов АД от РП1, РП2, РП3:

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в точке К1

Рассчитаем ударный ток:

,

где – ударный коэффициент определяем по [44]

В точке К1 .

Ударный коэффициент в точке К1:

кА,

Ударный ток от асинхронных двигателей в точке 1К рассчитаем как сумму ударных токов двигателей в точках К1, К2, К3:

Таблица 3.2.7

Рассчитаем однофазные токи коротко замыкания.

Начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы ( ) в килоамперах определяется:

(7.14)

где и суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности, мОм;

и - суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки КЗ, мОм.

У начального значения периодической составляющей тока однофазного КЗ будем учитывать сопротивления дуги (r_д ).

Учет электрической дуги в месте КЗ рекомендуется производить введением в расчетную схему активного сопротивления дуги Rд.

Сопротивление прямой последовательности в точке 1К:

Сопротивление нулевой последовательности в точке К1, для соединения обмоток трансформатора треугольник-звезда сопротивление трансформатора нулевой последовательность равны сопротивлению прямой последовательности п.2.1.1 [44]:

;

Суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности до точки К1:

;

Определим однофазный ТКЗ для точки 1К без учета тока дуги:

Сопротивление дуги определяется по формуле:

(7.15)

Определим активное сопротивление с учетом дуги:

Ток КЗ в точке 1К с учетом сопротивления дуги:

Проверка выключателей на коммутационную способность по условию [44]:

,

где I_cs - отключающая способность выключателя равная току, который может отключить выключатель после чего гарантируется его дальнейшая работоспособность, кА.

Проверка выключателей на динамическую стойкость по условию [44]:

,

Так как у выключателей ВА 57 не задан ток динамической стойкости принимаем его равным :

Проверка вводного выключателя:

На отключающую способность:

Ток короткого замыкания в точке 1К 1QF _.

Отключающая способность вводного выключателя I_cs = 35 кА.

На динамическую стойкость:

Ток ударный в точке 1К (секция шин) .

Ток динамической стойкости вводного выключателя:

,

Проверка выключателей на чувствительность к однофазным токам короткого замыкания:

Выключатели должны отключить ток однофазного короткого замыкания за время меньше максимально допустимого для сетей с номинальным фазным напряжением 220 В равное 0,4с.

Проверка вводного выключателя:

Ток однофазного КЗ на секции шин

Времятоковая характеристика выключателя ВА57-35 на 250 А с уставкой электромагнитного расцепителя 1000А на рисунке 7.4.

Кратность тока короткого замыкания по отношению к номинальному току выключателя:

.

Рисунок 7.4 – Времятоковые характеристики выключателя ВА57-35

Выключатель отключится за время 0,02с.

а) б)

Рисунок 7.2 – Времятоковые характеристики выключателей ВА 57-35 на 63; 80 А (а); 16; 25; 31,5;40 (б).

Все выключатели способны отключить ток однофазного короткого замыкания за время меньше максимально допустимого для сетей с номинальным фазным напряжением 220 В равное 0,4с.