2.5 Расчет петли "фаза - ноль"

1. Основные сведения по расчету

Расчет петли "фаза - ноль" - это расчет тока однофазного КЗ на корпус оборудования в низковольтных сетях с U_H0M < 1 кВ, в схемах с глухозаземленной нейтралью.

Ток однофазного КЗ может быть намного меньше тока трехфазного КЗ, в этом случае защитные аппараты могут не сработать при Щ

По требованиям техники и безопасности для надежного отключения поврежденного оборудования при однофазном КЗ на корпус должно выполняться условие, хотя оно не является нормой, но на него можно ориентироваться

Или

где номинальный ток ближайшей плавкой вставки;

номинальный ток разделителя ближайшего автомата; 3 - коэффициент запаса, для надежного выполнения неравенства при разбросе характеристик, также для того, чтобы предохранитель при большом токе КЗ сработал быстрее.

По ПУЭ (смотри п. 1.7.79) в системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать при номинальном фазном напряжении 220 В 0.4 с.

2. Расчетная схема

Согласно ПУЭ в случае питания ЭП до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчёте токов КЗ следует исходить из условия, что подведённое к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

Расчетная схема представлена на рисунке 2.5.2.1.

Рисунок 2.5.2.1 - Расчетная схема

2,5.3 Исходные данные

На высоком напряжении трансформатора подключается система бесконечной мощности, поэтому считать что , напряжение системы .

1) Трансформатор:

• Номинальная мощность - МВА

• Номинальное визшее напряжение –

• Номинальное низшее напряжение

• Напряжение КЗ - 4,5%.

• Потери мощности КЗ - Р_к =3,7 кВт,

  2. Автомат QF1 (вводной):

-Номинальный ток вводного автомата

• Активное сопротивление автомата Ом, с. 139/6/.

• Реактивное сопротивление автомата 0,0001 Ом, с. 139 /6/.

3. Автомат QF2:

I Номинальный ток автомата 200 А.

• Активное сопротивление автомата - R_AВ = 0,0011 Ом, с. 139 /6/.

• Реактивное сопротивление автомата - Х_АВ = 0,0005 Ом, с.132 /6/.

3. Линия (кабель L1):

• Материал жил - алюминий.

• Номинальное сечение кабеля - F_{H0M КЛ1}= 70 мм².

• Удельное активное сопротивление = 0,620 Ом/км.

• Удельное реактивное сопротивление

• Длина кабеля – L1 0,092 км.

3. Линия L2 (изолированный провод в трубе):

• Материал жил - алюминий.

• Номинальное сечение провода - F_HOM пр=6 ММ².

-Удельное активное сопротивление – R_уд пр = 5,170 Ом/км.

- Удельное реактивное сопротивление - Худ пр 0,1 Ом/км.

• Длина провода - L_np = 0,024 км.

4. Расчет однофазного тока КЗ

Составим комплексную схему замещения для однофазного КЗ, которая составляется для особой фазы. В данном случае особой фазой является поврежденная фаза.

Е_с Z_1T2 Z_1QF1 Z_1QF2 Z_1Л1 Z_1QF3 Z_1Л2

Н1 К1

Z_2T2 Z_2QF1 Z_2QF2 Z_2Л1 Z_2QF3 Z_2Л2

Н2 К2

Z_0T2 Z_0QF1 Z_0QF2 Z_0Л1 Z_0QF3 Z_0Л2

Н0 К0

Расчет сопротивления трансформатора

Активное сопротивление трансформатора (R_т, Ом)

Полное сопротивление трансформатора (Z_т, Ом)

Индуктивное сопротивление трансформатора (X_т, Ом)

Сопротивления нулевой последовательности трансформатора находим из таблицы 2.50

Для трансформатора мощностью 160 кВА со вторичным напряжением 0,4 кВ и со соединения обмоток

Сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей автоматов QF1, QF2 равны, так как справедливы соотношения

Сопротивления прямой и обратной последовательности линий:

-кабель L.1:

-изолированный провод в трубе L2:

Сопротивления нулевой последовательности находим, учитывая соотношения для кабеля L.1

Сопротивления нулевой последовательности для провода L2 находим, учитывая соотношения

Суммарные активное и реактивное сопротивления:

Полное суммарное сопротивление:

Действующие значение периодической составляющей тока однофазного КЗ:

Ударный коэффициент (К_уд):

Ударный ток в месте короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания удовлетворяет требованиям техники безопасности для надежного отключения поврежденного оборудования при однофазном КЗ на корпус, т.е. Результаты расчетов совпадает с результатами автоматизированного расчета программы TKZ.

PАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Типы последовательных элементов :

1 Источник

2 Реактоp

3 Тpансфоpматоp

4 Линия

5 Автомат

6 Дpугой элемент ( X и R,Ом )

Номеpа элементов 1 2 3 4 5 6 7

Типы элементов 1 3 5 5 4 5 4

ИCХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1) Источник : U = 10.00 кB , Sкз = 200.00 МВА

2) Тpансфоpматоp :

Sтp (МВА) , Uв (кВ) , Uн (кВ) , Uк (%) , Pкз (кВт)

0.16 10.00 0.40 5.50 2.70

3)Автомат : Iном = 400 A

4)Автомат : Iном = 200 A

5) Кабель

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 50 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

0.063 0.620 0.092

6)Автомат : Iном = 50 A

7) Изолированый провод в трубе

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 6 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

0.100 5.170 0.024

Обатная последовательность , источник: X2/X1= 1.00

Нулевая последовательность : X0/X1

7) Линия 4.00

6) Автомат 1.00

5) Линия 4.00

4) Автомат 1.00

3) Автомат 1.00

2) Тpансфоpматоp ( Y / Yo ) 8.00 R0/R1 = 12.00

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОДНОФАЗНОГО К.З.

Точка к.з. за последним элементом номеp N 7

Номинальное напpяжение сети (кВ) Uном 0.380

Пеpиодический ток к.з. (кА) Iп 0.260

Удаpный ток к.з. (кА) Iу 0.370

Удаpный коэффициент Ку 1.000