Р асчет отклонения напряжения в различных точках сети

Обозначение участка	1-2	2-3	3-4	4-5
Марка кабеля провода сечение, мм2 длина, м	ААБ 3х50 150	Sнт=1000кВА Uк= 5,5% Ркз= 12,2 кВт	АНРГ 3х95 + 1х50 50
Сопротивления: aктивное реактивное	r12=r012l12 x12=x012l12	Ua = Up =	r34=r034l34 x34=x034l34	r45=r045l45 x45=x045l45
Нагрузка в режимах: максимальный минимальный послеаварийный	S12 = P12 + j (Q12 - Qку3)	Р23 + J (Q3 - Qку3)	Р34 + J (Q34 - Qку4)	Р45 + J Q45
Потери напряжения, % в максимальном в минимальном послеаварийном	U12 = U12 = U12 =	U23 = U23 = U23 =	U34 = U34 = U34 =	U45 = U45 = U45 =
Отклонения напряжения U ,% максимальный минимальный послеаварийный	U1 = 5 U1 = 0 U1 = 5-10	U2 = U1 -U12	U3 = U2 -U23	U4 = U3 -U34 U5 = U4 -U45

Примечание: Q_ку4 - мощность КУ, подключенных к ШР, Q_ку3 - мощность КУ, установленных в сети 0,4 кВ данной ТП.

4.5. Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ

Этот расчет в сравнении с расчетом токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ обладает следующими особенностями:

- мощность системы (S_c ) принимается бесконечной, т.е. напряжение на шинах цеховых ТП считается неизменным при КЗ в сети до 1 кВ;

- учитываются активные и индуктивные сопротивления до точки КЗ всех элементов сети (силового трансформатора, проводов, контактов, трансформаторов тока, катушек максимального тока автоматов);

- расчет ведется в именованных единицах, напряжение принимается на 5% выше номинального напряжения сети (U = 1,05U_нсети = 400 В при U_нсети = 380 В). Будем иметь

(4.18)

где - суммарное полное сопротивление до точки КЗ, включая сопротивление силового трансформатора, равное

(4.19)

где Р_кз - кВт; S_нт - кВА; U_н - номинальное напряжение сети, В;

; К_у - ударный коэффициент (определяется, как и в сетях, выше 1 кВ).

Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока (ТТ) для различных коэффициентов трансформации, катушек автоматов и переходные сопротивления контактов автоматов, рубильников и предохранителей приведены в табл. 4.4, а также в [3, 18].

Таблица 4.4

Значения активных и индуктивных сопротивлений в [м Ом]

Наименование	Активное сопротивление R , [м Ом]	Индуктивное сопротивление X , [м Ом]	Переходное сопротивление контактов примерно, [м Ом]
Сопротивление катушек максимального тока автоматов при номинальном токе , А 50 70 100 140 200 400 600 1000	5,5 2,35 1,3 0,74 0,36 0,15 0,12 не	2,7 1,3 0,86 0,55 0,28 0,1 0,094 учитывается	1,3 1,0 0,75 0,65 0,6 0,4 0,25
Переходное сопротивление рубильников при номинальных токах, А 100 200 400 600 1000			0,5 0,4 0,2 0,15 0,08

Продолжение таблицы 4.4

Сопротивление первичных обмоток ТТ при коэффициенте трансформации 100/5 150/5 200/5 300/5 400/5 600/5  1000/5

1,70; 0,75 0,75; 0,33 0,42; 0,19 0,20; 0,08 0,11; 0,05 0,05; 0,02 не

2,70; 0,70 1,20; 0,30 0,67; 0,17 0,30; 0,08 0,17; 0,04 0,07; 0,02 учитывается

Асинхронные двигатели учитываются в том случае, если они непосредственно подключены к месту КЗ короткими ответвлениями до 5-6 м. Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ за первый период от асинхронного двигателя можно приближенно определить как

, (4.20)

где = 0,2 - относительное сверхпереходное индуктивное сопротивление двигателя; I_ндвиг - номинальный ток двигателя.

Полное мгновенное значение ударного тока КЗ от питающей сети и двигателей составит

Значение К_у в сетях напряжением до 1 кВ меньше, чем в сетях выше 1 кВ из-за большого активного сопротивления цепи КЗ. Значения К_у можно определить по кривым затухания или расчетом в зависимости от , или постоянной времени апериодической составляющей В приближенных расчетах при определении i_у на шинах цеховых ТП мощностью 400-1000 кВА можно принимать К_у = 1,3, а при более удаленных точках КЗ - К_у  1,0.

Особое внимание заслуживает расчет однофазных токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, какой является сеть с U_н = 0,38 кВ, когда ток однофазного КЗ может оказаться меньше значений, достаточных для надежного срабатывания защиты цеховых сетей (автоматических выключателей или предохранителей). В этой связи производится проверка цеховой сети 0,38 кВ по условиям срабатывания защиты при однофазных КЗ.

В электроустановках с глухозаземленной нейтралью (сеть 0,38 кВ) при замыкании фазы на корпус необходимо обеспечить быстрое автоматическое отключение поврежденного участка ближайшим к месту КЗ аппаратом защиты для обеспечения безопасного обслуживания и сохранности электрооборудования. Достигается это созданием высокой проводимости в петле «фаза - нуль» за счет системы зануления. По ПУЭ проводимость зануляющего проводника должна быть порядка 50% проводимости фазного проводника.

Требование по проводимости зануляющих проводников в сетях с напряжением меньше 1 кВ с глухозаземленной нейтралью трансформатора не освобождает от необходимости проверки на ток отключения аппаратов защиты линии.

В соответствии с требованиями ПУЭ к занулению проводимость петли фаза - нуль (КТП -ЭП - КТП) должна быть такой, при которой ток однофазного КЗ на корпус ЭП превышал бы в определенное число раз ( к ) номинальный ток аппарата защиты сети (I_н.вст, I_н.расц)

. (4.21)

Значения к приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Вид защитного аппарата	Кратность тока КЗ для помещений со средой
	нормальная	взрыво- пожароопасная
Плавкий предохранитель I = Iн.вст
Автоматический выключатель с обратно зависимой от тока характеристикой I = Iн.расц
Автомат только с электромагнитным расцепителем (отсеч- кой) без зависимой части характеристики I = Iуст. сраб. авт

Для расчета по ПУЭ рекомендуется следующая упрощенная формула:

(4.22)

где U_ф - фазное напряжение сети; Z_Т/3 - сопротивление силового трансформатора при однофазном замыкании на корпус.

Значения Z_Т/3 приведены в табл. 4.6.

Таблица 4.6

	При мощности трансформатора, кВА
	160	250	400	630	1000
ZТ/3 , мОм	54	35	19	14	9

В табл. 4.6 значения Z_Т/3 приведены к напряжению 400 В при схеме соединения обмоток /_о .

Полное сопротивление петли: фазный - нулевой провод

(4.23)

где R_ф, R_н - суммарные активные сопротивления фазного и нулевого проводов всех участков рассчитываемой цепочки (ТП - ЭП - ТП).

Для проводов из цветных металлов R_ф и R_н равны омическому сопротивлению при f = 50 Гц ( ); R_д - сопротивление дуги в точке КЗ принимается равным 0,03 Ом; R_ТТ, Х_ТТ - активное и индуктивное сопротивление трансформатора тока R_ТТ = 0,00015 Ом; Х_ТТ = 0,00021 Ом; R_A, X_A - активное и индуктивное сопротивление автоматических выключателей;

R_A = 0,0004 Ом, X_A = 0,00099 Ом; X_c - сопротивление питающей системы, принимается равным 0,0032 Ом при мощности КЗ системы 100 и 200 МВА; X’ - внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль, принимается равным 0,6 Ом/км; X” - внутреннее индуктивное сопротивление проводов зануления. Учитывается только для проводов, выполненных из стали:

X”= 0,6 R_ст,

где R_ст - величина активного сопротивления для различных профилей стали, определяется по кривым 13 при токах кI. Некоторые данные по сопротивлению труб приведены в приложении (Табл.П.4.2 и П.4.2,а). Значение плотности тока в этих таблицах определяется как отношения тока, приведенные в табл.П.4.2 и П.4.2,а, к сечению трубы, в которой проложены провода. Например, плотность тока в трубе 3/4 , в которой проложен провод, защищенный плавкой вставкой с I_нвст = 100 А, будет равен

По табл. П.4.2 определяется удельное сопротивление трубы R_о = 1,59 Ом/км, Х_о = 0,95 Ом/км.

Примеры расчета тока КЗ в сети до 1 кВ приведены в 2, 13.

Из рассмотренной методики определения токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ следует:

- ток КЗ в сети напряжением до 1 кВ определяется сопротивлением (мощностью) трансформатора цеховой ТП, сопротивлениями элементов цеховой электрической сети и переходными сопротивлениями (включая сопротивление дуги в месте КЗ);

- поскольку цеховые ТП выпускаются комплектными, то все их оборудование (шкафы высокого и низкого напряжений с установленными в них автоматами, трансформаторами тока, шинами и другими элементами) рассчитано на длительный нормальный режим работы и отвечает требованиям устойчивости к токам КЗ в сети низкого напряжения трансформатора данной мощности;

- если в цеховой электрической сети применяются комплектные магистральные и распределительные шинопроводы, то выбор их по номинальному току позволяет, как правило, удовлетворять и требованиям устойчивости к действию тока КЗ.

Таким образом, во многих случаях отпадает необходимость в проверке оборудования напряжением до 1 кВ на устойчивость к токам КЗ.

В то же время расчет токов КЗ следует выполнять в случаях совместного питания силовых и осветительных нагрузок, если в осветительной сети применяются осветительные шинопроводы (ШОС), питающиеся от ШРА, так как динамическая стойкость ШОС составляет 5 кА, что ниже стойкости ШРА (15-35 кА).

Расчет токов КЗ в сети напряжением до 1 кВ является обязательным, если эта сеть выполнена кабелем или проводом в трубах, так как в этом случае необходима проверка сети и защитных аппаратов на термическую и динамическую стойкость, а также обязательно производится проверка цеховой сети 0,38 кВ по условиям срабатывания защиты при однофазных КЗ.

В табл.4.7 приведены коммутационные и защитные аппараты сети до

1 кВ и параметры, по которым они выбираются. Их технические данные приведены в 18-20.

Таблица 4.7

Факторы, учитываемые при выборе проводников и аппаратов до 1 кВ

Тип аппарата или устройства	Номинальное напряжение	Номинальный ток	Динамическая стойкость	Термическая стойкость	Нагрузка вторичных цепей	Коммутационная способность	Характеристика токоограничения
Предохранитель	+	+	-	-	-	+	+
Трансформатор тока	+	+	+	+	+	-	-
Автоматический выключатель	+	+	(+)	-	-	+	+
Контактор и магнитный пускатель	+	+	-	-	-	+	-
Рубильник	+	+	+	+	-	+	-
Кабельные линии и провода	+	+	-	+	-	-	-
Шинопроводы	+	+	+	+	-	-	-