5. Розрахунок струмів короткого замикання

Вихідною величиною для розрахунку струмів короткого замикання є потужність короткого замикання на шинах 10 кВ РТП-35/10 кВ.

Струм трифазного к. з. на шинах 10 кВ РТП обчислюють за формулою:

(Формула 5.1. [9; ст.10])

де S_КЗ – потужність к. з., МВА;

U_Б – базисна напруга, кВ (U_Б = 10,5 кВ).

Ударний струм:

. (Формула 5.2. [9; ст.10])

Діюче значення ударного струму короткого замикання:

=2,2 (Формула 5.3. [9; ст.10])

де К_У – ударний коефіцієнт ( 1 < К_У < 2 ).

Струм трифазного короткого замикання в інших точках мережі

(Формула 5.4. [9; ст.10])

де Z_КЗ – опір кола короткого замикання до розрахункової точки, Ом.

. (Формула 5.5. [9; ст.11])

Ом

Опір системи:

. (Формула 5.6. [9; ст.11])

хс= Ом

Повні активний та індуктивний опори лінії

; , (Формула 5.7. [9; ст.11])

де r_0i, x_0i – питомі активний та індуктивний опори 1 км проводу лінії, Ом/км

L_і – довжина ділянки лінії 10 кВ, км.

rл=0,59 Ом

хл= Ом

Струм двофазного короткого замикання визначається:

(Формула 5.8. [9; ст.11])

6. Вибір електричної апаратури розподільного пристрою 10 кВ (комірки лінії 10 кВ) районної трансформаторної підстанції

Апаратуру вихідної комірки лінії електропередачі 10 кВ і заданої споживчої підстанції вибирають за номінальною напругою, струмом та конструктивним виконанням (зовнішнє, внутрішнє або інше), класом точності (для трансформаторів струму) і струмом вимикання (для вимикачів).

Таблиця 9. Умови вибору апаратів (вимикачів)

Параметри	Умова вибору	Розрахункові дані	Розрахункові формули	Найменування обладнання
Номінальна напруга	UНВ > UН	10 кВ	UНВ ≥ UН	ВММ-10-320-У3
Номінальний струм	ІНВ > ІР.МАКС	52.7 А	ІР.МАКС =I0-1/ Uн
Допустимий струм вимикання	ІД.ВИМ > IР.ВИМ	3.3 кА	ІР.вим=
Струм динамічної стійкості	іМАКС > іУ	5.1 А	Іу=Ку
Струм термічної стійкості	tН > ( )2tК	5.6	tН > ( )2tК

(Формула 6.1. [9; ст.11])

t_К = t_СВ +t_РЗ + Т_а = 0,2+0,6+0,185 = 0,985 с (Формула 6.2. [9; ст.11])

t_СВ – час спрацювання вимикача ( t_СВ = 0,2 с) ;

t_РЗ – час спрацювання релейного захисту , с

Т_а – постійна часу затухання аперіодичної складової струму короткого замикання (для сільських мереж рекомендується Т_а = 0,185 с).

Вибрану апаратуру перевіряють на термічну та динамічну стійкість при дії струму к.з. При виборі апаратури рекомендується складати таблицю, порівнюючи розрахункові та паспортні дані апаратів. Для вимикачів і роз'єднувачів теж необхідно вибирати привод. Я вибрав вимикач типу ВММ-10-320

Вибір роз'єднувачів виконується аналогічно (не враховується тільки допустимий струм вимикання).

Таблиця 10. Умови вибору апаратів (роз’єднувачів)

Параметри вимикача	Умови вибору	Катало жні дані	Розрахункові дані	Розрахунки	Найменування
Номінальна напруга Номінальний струм Струм динамічної стійкості	UНВ > UН ІНВ > ІР.МАКС іМАКС > іУ	10 400 29	10 52.7 5.1	10≥10 400≥ 52.7 29 ≥ 5.1	РВ-10-400-У3

Таблиця 11. Вибір трансформаторів струму

Параметри трансформатора струму	Умови вибору
Номінальна напруга Номінальний первинний струм Номінальний вторинний струм Клас точності Номінальна вторинна потужність Кратність струму: термічної стійкості Кt=Іt/ІН1 динамічної стійкості КД = іМАКС/( ІН1)	UНТ > UН ІН1 > ІР.МАКС ІН2 = 5 А 0,5 SН2 >S2 (КtІН1)2>( )2tК ІН1КД>іУ	10 >10 75 > 52.7 5 А 0,5 10 > 10 8100 > 5,6 27 > 5,1

Клас точності трансформаторів струму, до яких приєднують лічильники електричної енергії для комерційного розрахунку, повинен бути 0,5; для технічного обліку електроенергії допускається клас точності 1,0. Для приєднання реле і різноманітних пристроїв достатніми є класи точності 3,0 і 10,0.

Щоб забезпечити задану точність вимірювання, потужність S₂ приладів, приєднаних до вторинної обмотки трансформатора, не повинна перевищувати

зазначене в паспорті трансформатора струму номінальне вторинне навантаження S_Н2. Залежно від класу точності знаходять номінальну вторинну потужність S_Н2.

Навантаження трансформаторів струму

S₂ = S_ПР + (R_ПРОВ + R_КОН), (Формула 6.3. [9; ст.12])

S₂ = 3+25(0,18+0,1)=10 кВА

де – номінальний вторинний струм (у більшості випадків 5 А);

S_ПР – сумарна потужність послідовно ввімкнених приладів (лічильників, амперметрів), ВА;

R_ПРОВ – опір з'єднувальних провідників, Ом;

R_КОН – опір контактів (R_КОН = 0,1 Ом).

Допустимий опір провідників обчислюється, виходячи з умови S₂ = S_Н2:

. (Формула 6.4. [9; ст.12])

R_ПРОВ = (10-3-25·0,1)/25=0,18 Ом.

Отже, необхідний переріз з'єднувальних провідників:

, (Формула 6.5. [9; ст.12])

F_пр=(0,0178·3)/0,18=0,29

де ρ – питомий опір металу з'єднувальних проводів, (Ом·мм²)/м;

L_Р – розрахункова довжина проводів, м (2,5...3м).

За результатом розрахунку приймають ближчий стандартний перетин, але не менше 2,5 мм² для мідних проводів, або 4мм² для алюмінієвих.

У комірках лінії 10 кВ РТП-35/10 кВ, як правило, встановлюється один двоелементний лічильник активної енергії, наприклад, типу СА4УИ675 (S_ПР = 3 ВА). Для вимірювання струму використовують один амперметр типу Е-335 (S_ПР = 0,5 ВА) або Е-378 (S_ПР = 0,1 ВА). Я вибрав трансформатор струму типу ТПЛ-10.