10.Расчет токов короткого замыкания.

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания, для выбора установок релейной зашиты и автоматики. Расчет производится в именованных единицах. Считается, что периодическая составляющая тока короткого замыкания будет неизменна с течением времени.

В электроустановках могут возникать различные виды короткого замыкания, которые сопровождаются резким увеличением тока. Виды короткого замыкания.

1. Трехфазное (3 фазы соединяются между собой).

2. Двухфазное (2 фазы соединяются между собой).

3. Однофазное (1 фаза соединяется с землей).

4. Двухфазное на землю (2 фазы соединяются между собой и с землей).

Основные причины возникновения короткого замыкания является:

• Повреждение токоведущих частей.

• Повреждение изоляции отдельных частей установки.

• Неправильно действие обслуживающего персонала.

Для расчетов токов короткого замыкания составляется расчетная однолинейная схема электроснабжения, на ней указываются точки, в которой необходимо определить токи короткого замыкания также намечается точки для расчета тока короткого замыкания. На основе расчетной схемы составляются схема замещения, где все элементы схемы заменены сопротивлениями. На схеме замещения также намечаются точки для расчетов токов короткого замыкания.

ударный ток ι_у = √3*I_к*К_уд

К_уд – ударный коэффициент

К_уд = 1,8 при к.з на присоединении повышенного напряжения на подстанции

К_уд = 1,4 при к.з за кабельной линией 6-10 кВ

Однолинейная схема электроснабжения и схема замещения:

Расчет токов короткого замыкания и схемы замещения.

Точка-1.

I⁽³⁾= а

I⁽²⁾ =

ι_у = 2,55* = 2,55*7,12=18,56 кА

S_К.З= *

Точка-2

X_Т-2=X_С+ X_ВЛ =3+4=7 Ом

X_ВЛ= X₀*L=0,4*10=4 Ом

Х0=0,4 Ом/км

L=10км

I⁽³⁾= кА

I⁽²⁾ = 2,64кA

ι_у = 2,55* = 2,55*3,05=7,78кА

S_К.З= *

Точка-3

Xт-3=Xт-2+Xт-р=7+23=30 Ом

I⁽³⁾= кА

I⁽²⁾ = 2,64кA

ι_у = 2,55* =2,55*0,71=1,81кА

В точке 3 происходит преобразование напряжения с 37кВ на 10,5кВ.

X_{2 т-3}=X_т-3( Ом

Iк.з⁽³⁾= кА

Iк.з⁽²⁾ = кA

ι_у = 2,55* =2,55*2,51=6,40кА

S_К.З= *

Точка-4

X_{2 т-3}=X_т-3 +Xк.л=2,42+0,055=2,47

Xк.л=X0*L

X0=0,11 Ом/км

L=0,5

Для расчета кабелей на напряжение 10кВ нельзя активного сопративления поэтому необходимо Rк.л.

Rк.л.=R0*L=0,64 Ом

R0=1,28 Ом /км

L=0,5

=

=

Iк.з⁽³⁾= кА

Iк.з⁽²⁾ = кAι_у = 2,55* =2,55*2,37=6,04кАS_К.З= *

Наименование	Точки короткого замыкания
	U = 37кВ			U = 10,5кВ
	Т.К - 1	Т.К - 2	Т.К - 3	Т.К - 3	Т.К - 4
Реактивное сопротивление X(Ом)	3	7	30	2,42	2,47
Активное сопротивление R (Ом)	-	-	-	-	0,64
Полное сопротивление Z (Ом)	-	-	-	-	2,56
Ток 3-х фазного КЗ I (кА)	7,12	3,05	0,71	2,51	2,37
Ток 2-х фазного КЗ I (кА)	6,16	2,64	0,61	2,17	2,05

Выбор высоковольтного оборудования ГПП.

В соответствии с ПУЭ все электротехническое оборудование ячеек 6-10кВ должны быть выбраны по каталогу исходя из условий нормального длительного режима работы ЭУ.

Выбираем ячейку типа К-63 с ваккумным выключателем ВБПВ-10-630А (производство ОАО “ЭлектроКомплект” г.Минусинск – выключатель, а ячейка производства “УралМаш” г. Екатеринбург)

Проверка ячейки:

1).по расчетному току

Iном:яч ≥ Ip

630А ≥ 8,38А

2).по напряжению

Uяч ≥ Uест

10кВ=10кВ

3).По термической стойкости к токам короткого замыкая

Iк.з⁽³⁾ ≤ Iу. Яч

2,51≤21

Iу. Яч=21

4).по динамической стойкости к токам короткого замыкания

iу ≤ iу.яч

6,40 кА≤ 51кА

iу.яч=51кА

Вывод :выбрана ячейка К-63 с ваккумным выключателем ВБПВ-10-630А

подходит по всем условиям по этому окончательно выбираем её.

Выбор и расчет сетей высокого напряжения высоковольтный кабель U >1000В.

Выбираем по 4 условиям:

1).По допустимому току нагреву

Ip ≤ Iдоп

2). По экономической плотности тока

Sэ=

Где: 𝛾- 2 и 3 сменная работа=1,7

3).По потери напряжения в сетях

4). По термической устойчивости к токам К.З.

Для А1кабеля С=91

Для Си кабеля С=130

к.

1).

Выбираем кабель ААБ-10-3x10м

2).

Sэ=

т.к сечение 10м >4,93 то кабель по экономической плотности тока проходит.

3)

т.к 0,055<3% то кабель ААБ-10-3x10м проходит по падению напряжения в сети

4).

Окончательно выбираем кабель марки ААБ-10-35 .

11. Релейная защита

Релейной защитой называется специальное устройство, обеспечивающее автоматическое отключение повреждённой части электроустановки и сетей.

Защита, установленная на силовом трансформаторе должна обеспечивать его отключение при межфазных и витковых КЗ, а также при замыкании на землю или подавить сигнал о ненормальном режиме работы трансформатора.

Основные требования:

1. Селективность защиты - это способность защиты отключить при КЗ только защитный повреждённый участок сети.

2. Защита должна обладать достаточной чувствительностью значения, которые для разных токов защиты реле указываются в ПУЭ.

3. Надёжность - требование надёжности состоит в том, что защита должна надёжно работать при КЗ в пределах, установленных для них.

Время срабатывания защиты характеризуется выдержкой, обеспечивающей избирательность действий защиты.

t = t_выд + t_реле, где

t_выд = 0,01 - 0,1сек

t_реле = 0,05 - 0,12сек

Реленая защита выбирается по условиям

1. Защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому объекту максимального тока нагрузки.

2. Защита должна надежно действовать при к.з на защищаемом участке, имея коэффициент чувствительности при к.з в конце участка не менее 1,5.

3. Защита должна действовать при к.з на смежном участке, осуществляя резервирование и имея коэффициент чувствительности не ниже 1,2.

Максимально токовая защита с ограниченной зонной действия называется токовой отсечкой

Максимально-токовая защита

Ток срабатывания защиты, А

_- где I_р – номинальный расчетный ток линии

К_над – коэффициент надёжности, учитывающий погрешность реле (1,1-1,25)

К_сзп – коэффициент само запуска, который зависит от вида нагрузки (2-3)

К_возвр – коэффициент возврата (0,8-0,85)

Ток срабатывания реле

I_ср =

n_т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

К_сх – коэффициент схемы, определяемый схемой соединений трансформаторов тока

К_сх = 1 для схем соединенных в звезду

К_сх = - для схем соединенных в треугольник или на разносль токов двух фаз.

Выбранный ток срабатывания защиты проверяется на чувствительность.

Выбор уставок по времени действия МТЗ

Т_{с.з.посл} = Т_{с.з пред} + ΔТ

ΔТ – ступень селективности = 0,5 сек

Т_{с.з.посл} время срабатывания последующей защиты

Т_{с.з пред} – время срабатывания предыдущей защиты

Токовая отсечка без выдержки времени

Ток срабатывания отсечки I_со

- отстройка от короткого замыкания в конце линии I_со = К_н * I_кз.max

I_кз.max - максимальный ток короткого замыкания в конце линии трехфазный

К_н – коэффициент надёжности: 1,2- 1,3 (РТ - 40); 1,5 – 1,6 (РТ - 80); 1,4 – 1,5 (РТМ) отстройка от бросков токов намагничивания силовых трансформаторов

- сумма номинальной мощности всех силовых трансформаторов питающихся по линии

U_н – среднее номинальное напряжение

Ток срабатывания реле I_ср =

I_co – ток срабатывания отсечки

- коэффициент схемы

n_т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

• Определяется ток уставки реле I_уст

• Уточняется I_со

• Определяется чувствительность отсечки

К_ч = > 1.2 (ПУЭ т.к. отсечка дополнительная защита)

– ток короткого замыкания в месте установки отсечки

Уставки реле

Привод ПП – 67 Привод ВМПП – 10

РТМ – I (5; 7,5; 10; 15) РТМ – I (5;9)

РТМ – II (10; 15; 20;25) РТМ – II (9;15)

РТМ – III (30; 40; 50;60) РТМ – III (15;25)

РТМ – IV (75; 100; 125;150) РТМ – IV (25;40)

РТМ – V (40;80)

РТМ – VI (80;200)

Ток срабатывания защиты, А

По справочнику выбираем трансформатор тока по расчетному току линии

I_р = 22,94 А

Выбираем тип трансформатора ТПЛ 10 – 75/5А

Ток срабатывания реле

Выбираем реле РТ – 40/10

Токовая отсечка

Проверяем МТЗ и ТО на чувствительность

МТЗ чувствительна так как 39,78>1,5