6. Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи. Вследствие короткого замыкания (КЗ) в электрических цепях возникают опасные для элементов сети токи, которые могут привести эти элементы к выходу из строя. Поэтому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет токов КЗ.

В сельских электрических сетях (СЭС) токи КЗ рассчитывают для проверки токоведущих частей и аппаратуры на термическую и динамическую стойкость, для выбора грозозащитных разрядников, релейных защит и заземляющих устройств.

В СЭС 0,38 кВ сопротивлением элементов электроустановок до шин 10 кВ можно пренебречь. Расчет токов КЗ в этих сетях проводят при условии, что на шинах высокого напряжения понизительного трансформатора напряжение неизменно и равно номинальному значению. Поэтому при определении результирующего сопротивления необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления лишь трансформатора и проводов линии 0,38 кВ. Обычно расчет проводят для двух значений: для максимального тока трехфазного КЗ ( I k(3) ) , по которому проверяют устойчивость аппаратуры и согласование действия защит трансформатора и линии 0,38 кВ, и для однофазного тока КЗ ( Ik(1) ) в наиболее удаленной точке линии, по которому осуществляется проверка эффективности системы зануления.

Токи КЗ рассчитывают в следующей последовательности.

1. Составляют упрощенную схему до точки КЗ в однолинейном изображении, вводя в нее все элементы, влияющие на силу тока КЗ. На схеме указывают основные параметры элементов, отмечают точки КЗ.

2. Составляют эквивалентную схему замещения по расчетной, при этом сопротивления приводятся к базисным условиям.

3. Определяют сопротивления элементов схемы замещения.

Для определения сопротивления элементов схемы необходимо знать суммарное сопротивление участков линии и трансформатора . Сопротивление линии определяется по табл. 7, а сопротивление трансформатора – по табл. 11.

Таблица 11. Расчетные сопротивления трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ, приведенные к напряжению 0,4 кВ ( по данным института « Сельэнергопроект» )

Ном. сопр. мощн. кВА	Схемы соед. обмоток	Сопротивление прямой последовательн., мОм			Расчетное 1/3Zт(1) при ном. КЗ, мОм
		Rт	Xт	Zт
25 25 40 40 63 63 100 100 160 160 250 250	Y/ Yн Y/Zн Y/Yн Y/Zн Y/ Yн Y/ Zн Y/ Yн Y/ Zн Y/ Yн Y/ Z н Y/ Yн Y/ Zн	154 184 88 100 53 61 33 37 16,7 19,5 9,5 10,8	244 245 157 159 101 103 70,6 74 42 42,7 26,8 28,2	288 307 180 188 114 119 72 75 45 47 28,9 30	1040 222 650 137 411 88 260 55 162 47 104 30

Для трансформаторов большей мощности сопротивления R и X вычисляют по выражениям [8]:

Z _т = ukUб ² / (100 S_т ), R_т = РкзUб ²/ S_т² , X_т = (Zт² – Rт² ),

где uk – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Uб – среднее номинальное напряжение, В;

S_т – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Ркз – потери короткого замыкания, кВт (принимаются из каталожных данных, либо ГОСТ 11920-85).

Полное сопротивление петли фазный – нулевой провод определяют по выражению [8]:

______________________________________________

Zп = L  ( rуд.ф.+ r уд.н. ) ² + ( х _{уд.ф.внутр.} + х _{уд.н.внутр.} + х _{уд.п.внеш.} ) ² ,

где L – протяженность рассматриваемого участка сети;

r _уд.ф., r _уд.н. – удельные активные сопротивления соответственно фазного и нулевого проводов, принимаемые по табл. 6;

х_{уд.ф.внутр.} , х_{уд. н. внутр.} - удельные внутренние индуктивные сопротивления соответственно фазного и нулевого проводов (табл. 6);

х_{уд. п. внеш.} – удельное внешнее индуктивное сопротивление петли фазный-нулевой провод, принимаемое для проводов из любого материала равным 0,6 Ом/км.

Если фазный и нулевой провод выполнены из цветного материала, то их внутренним индуктивным сопротивлением пренебрегают, т.е.

Х_{уд.ф.внутр.} = Х_{уд.н.внутр.} = 0.

Если линия выполнена проводами разных марок и сечений, то сначала определяют сопротивление петли для каждого участка, а затем суммированием находят полное сопротивление Z_п.

Кроме того, значение Z_п можно определить по данным института « Сельэнергопроект» (табл. 12).

Таблица 12. Полное погонное сопротивление Z_о.п., мОм/м, петли