3. Визначення струмів короткого замикання в сільських мережах напругою вище 1 кВ

Якщо сільська мережа високої напруги живиться від сільської електростанції, то сила струму короткого замикання в ній може бути визначена по розрахунковим кривим для гідроелектростанцій, причому необхідно враховувати активний опір проводів ліній і, таким чином, знаходити модульні значення загального опору в ланцюзі короткого замикання.

Однак майже всі сільські мережі живляться від потужних державних енергосистем. У цих випадках опір від генераторів електростанцій до точки короткого замикання у відносних одиницях у багато разів більше. Тому розрахунковими кривими тут не користуються, а визначають значення струму короткого замикання за законом Ома.

Якщо струм короткого замикання в точці приєднання до енергосистеми невідомий, то, знаючи тип вимикача, установленого в цьому місці, можна довідатися по каталогу його гранично припустиму, відключається потужність і прийняти її з деяким запасом за потужність короткого замикання в місці приєднання.

У мережах, приєднаних до енергосистеми, струм короткого замикання в значній мірі залежить від опору проводів повітряних ліній.

Для проводів з кольорових металів необхідно враховувати їхній активний опір залежно від перетину, а потім визначати модульне значення загального опору. У сільських повітряних лініях напругою вище 1 кВ застосовують сталеві багатодротові проведення ПС25. У раніше побудованих лініях можна зустріти багатодротові сталеві проведення ПС35 і більших перетинів.

Активні й внутрішні індуктивні опори сталевих проводів залежать від сили струму, що протікає по них. Якщо ми маємо найпростішу схему, коли лінія, виконана сталевими проводами, живиться від шин з незмінною напругою U = const, то точно визначити струм КЗ можна методом послідовного наближення (ітерації). Задамося значенням струму КЗ і по кривих малюнка знайдемо внутрішнє індуктивне й активне r₀ i опору 1 км лінії. Зовнішній індуктивний опір х можна прийняти рівним xq = 0,4 Ом/км і не залежним від струму й перетину проводів. Тоді загальний індуктивний опір:

Для цього струму знаходимо г₀₂ і х₀₂, визначаємо 1КЗ і т.д.

Розрахунки можна виконати графоаналітичним способом. Для цього задаються різними значеннями струму, визначають для них Zr і будують криву залежності: (рис. 15.6). При перетинанні кривої з ординатою, відповідної до номінальної напруги мережі, знаходимо значення струму КЗ.

Рис. 15.6. Графік для визначення струму КЗ у лінії зі сталевими проводами

Якщо цікавить найбільше можливе значення струму КЗ у лінії зі сталевими проводами, то можна приблизно прийняти значення їх опорів при робочому струмі.

Як уже вказувалося раніше, до внутрішнього індуктивного опору x_q потрібно додати зовнішній індуктивний опір проводів x_q, яке може бути прийняте рівним X_q = 0,4 Ом/км.

4. Визначення струмів короткого замикання в сільських мережах напругою 380 в

Сільські електричні мережі напругою 380 В виконують із глухозаземленною нейтраллю. Тому в них можливі трьох-, двох- і однофазні короткі замикання.

Струми КЗ при трьох- і двофазних коротких замиканнях визначають методами, наведеними раніше. Крім того, необхідні значення струмів КЗ для перевірки надійності спрацьовування релейного захисту, якщо вона є котушок, що відключають, автоматів і плавких запобіжників. У цьому випадку необхідно визначати найменші значення струму КЗ. Для мереж напругою 380/220 В - це струми однофазних КЗ. Далі викладений порядок їх визначення. Очевидно, що найменше значення струму буде при короткому замиканні в найбільш вилученій точці повітряної лінії, яку вибирають у якості розрахункової.

Електрична схема мережі в цьому випадку показано на рис. 15.7, а, а схема її заміщення – на рис. 15.7, б. Опором лінії напругою 10 кВ можна зневажити й прийняти Z_i0 = 0. Тоді струм однофазного КЗ.

де Z - повний опір трансформатора току замикання на корпус.

Значення залежать від потужності

Рис. 15.7. Електрична схема мережі

Індуктивний опір петлі «фазний - нульове проведення лінії для проводів з кольорових металів ухвалюють 0,6 Ом/км, при сталевих проводах активне й внутрішнє індуктивне опору визначають залежно від струмів КЗ, а зовнішній індуктивний опір ухвалюють рівним 0,6 Ом/км.

Для надійного автоматичного відключення аварійної ділянки струм однофазного КЗ повинен не менш чому в 3 рази перевищувати номінальний струм плавкої вставки запобіжника або розчеплювача автомата. Для автоматів, постачених тільки електромагнітним расцепителем, цей струм повинен становити не менш 1,4 уставки струму електромагнітного розчеплювача автомата. Опору сталевих проводів слід брати для цих значень струмів.

Повні опори трансформаторів струму замикання на корпус фазний і нульовий проведення різного перетину, то повний опір петлі

де r_оф і х₀ - опір фазного проведення; r - опірз нульового проведення.

Коли перетин проводів уздовж лінії різні, потрібно знайти повний опір кожної ділянки й усі результати скласти.

Якщо струм КЗ недостатній для спрацьовування захисту, то треба збільшити перетин проводів або побрати трансформатор більшої потужності.

Лекція 16

Тема: Релейний захист систем електропостачання сільського господарства