8 Расчёт токов короткого замыкания в характерных точках цеховой сети, проверка оборудования на воздействие токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и аварийные режимы их. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание. КЗ – называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землёй, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая допустимый ток продолжительного режима. Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, старение изоляции, ошибки персонала.

Рассчитаем токи КЗ в семи точках цеха 1 точка К1 на шинах ГПП:

(41),

где, – суммарное сопротивление системы на ГПП

U_б – базовое напряжение на ГПП

– мощность короткого замыкания на шинах ГПП

(42),

где, – ток трёхфазного короткого замыкания

– базовое напряжение на ГПП

– суммарное сопротивление системы на ГПП

(43),

где, – ударный ток

– ток трёхфазного короткого замыкания

– ударный коэффициент

Вторая точка К2 высоковольтный ввод:

(44),

где, – ток трёхфазного короткого замыкания

– базовое напряжение на ГПП

- активное сопротивление линии

- индуктивное сопротивление линии

(45),

где, – ток двухфазного короткого замыкания

– ток трёхфазного короткого замыкания

Третья точка К3 на шинах РУНН:

Рассчитаем ток трёхфазного короткого замыкания по формуле 44.

Рассчитаем ток двухфазного короткого замыкания по формуле 45.

Рассчитаем ударный ток по формуле 43.

Рассчитаем ток однофазного короткого замыкания по формуле:

(46),

где, – ток однофазного короткого замыкания

– номинальное напряжение сети

– активное сопротивление прямой последовательности

– активное сопротивление нулевой последовательности

– индуктивное сопротивление прямой последовательности

– индуктивное сопротивление нулевой последовательности

Аналогично рассчитываются остальные точки короткого замыкания, результаты расчетов сведены в таблицу 8.

Таблица 14 – Расчётные данные токов короткого замыкания

Контакты	Место короткого замыкания	Ток однофазного КЗ	Ток двухфазного КЗ	Ток трёхфазного КЗ	Ударный ток
1	2	3	4	5	6
К1	На шинах ГПП			16,51 к А	45,16 кА
К2	Высоковольтный ввод		4,34 кА	5,02 к А	7,07 кА
К3	На шинах РУНН	3,53 кА	10,59 кА	12,67 кА	25,01 кА
К4	Самый близкий ПР		10,05 кА	11,62 кА	19,98 кА
К5	Самый дальний ПР	2,18 кА		8,14 кА
К6	Самый дальний приёмник	0,57 кА		0,71 кА
К7	На ЯР	1,54 кА		2,68 кА

Проверка оборудования на динамическую стойкость, на отключающую способность, на чувствительность к действиям токов короткого замыкания

При коротком замыкании по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные усилия в шинных конструкциях и аппаратах электрических установок. Эти усилия изменяются во времени по значению, направлению и имеют колебательный характер.

Электродинамические усилия в токоведущих частях трудно поддаются расчёту, поэтому заводы-изготовители указывают предельный сквозной ток КЗ (амплитудное значение), который не должен быть меньше найденного в расчёте ударного тока КЗ. Таким образом, проверка аппаратов по электродинамической стойкости производится по условию:

(47),

где, – ток динамической стойкости указанный в паспорте завода-изготовителя.

. – ударный ток короткого замыкания.

Проверка на чувствительность оборудования к действиям токов короткого замыкания:

(48),

где, – ток плавкой вставки предохранителя

– групповой пиковый ток

(49),

где, – ток однофазного короткого замыкания

– кратность тока замыкания (равен 3 в помещениях с нормальной средой)

– ток плавкой вставки предохранителя

(50),

где, – ток срабатывания теплового расцепителя.

– расчётный ток приёмника.

(51),

где, – ток срабатывания теплового расцепителя.

– номинальный ток срабатывания теплового расцепителя.

– коэффициент срабатывания (= 1,25).

(52),

где, – ток однофазного короткого замыкания.

– ток срабатывания теплового расцепителя

Проверка оборудования на отключающую способность проверяется по условию:

(53),

где, - предельный ток отключения.

– ток трёхфазного короткого замыкания.

Произведём проверку вакуумного выключателя ВВ-10-20/630УЗ.

По паспортным данным завода-изготовителя предельный сквозной ток этого выключателя равен – 52кА, условие (47) соблюдено(52кА ≥ 45,16 кА), следовательно, вакуумный выключатель прошёл проверку.

Произведём проверку вакуумного выключателя ВВ-10-20/630УЗ по условию (54). По паспортным данным завода-изготовителя предельный ток отключения равен 40 кА. 40кА ≥ 16,51кА, условие (53) соблюдено, вакуумный выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку выключателя нагрузки ВНП-10/630-20зпУЗ (К2). По паспортным данным завода-изготовителя предельный сквозной ток этого выключателя равен – 51кА, условие (47) соблюдено(51кА≥7,07 кА), следовательно, вакуумный выключатель прошёл проверку.

Произведём проверку выключателя нагрузки ВНП-10/630-20зпУЗ по условию (53). По паспортным данным завода изготовителя предельный ток отключения равен 20 кА. 20кА≥5,02 кА, условие (53) соблюдено, выключатель нагрузки отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку рубильника РЕ19-71(т. К2). По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток рубильника равен- 20кА, условие (47) соблюдено(20кА≥7,07 кА), следовательно, рубильник прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя ВА55-41-344730 (т. К3). По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток автоматического выключателя равен- 55кА, условие (47) соблюдено(55 кА ≥ 25,01 кА), следовательно, автоматический выключатель прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя ВА55-41-344730 (т. К3) по условию (53). По паспортным данным завода изготовителя предельный ток отключения равен 25кА. 25кА≥12,67 кА,- условие соблюдено, автоматический выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку рубильника РЕ-19-41 (т. К3). По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток рубильника равен- 85кА≥25,01 кА условие(47) соблюдено, следовательно, рубильник прошёл проверку.

Произведём проверку рубильника Р-63УЗ (т. К4). По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток рубильника равен – 20кА≥19,98 кА условие(47) соблюдено, следовательно, рубильник прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя ВА52-37-340010 (т. К4) с номинальным током расцепителя 400 А. Автоматический выключатель не должен срабатывать от максимального рабочего тока приёмника и должен сработать при однофазном токе короткого замыкания. Произведём расчёт по условию:

500 А ≥ 349А,- условие (50) соблюдено, следовательно автоматический выключатель не сработает.

10.05 кА ≥ 3*500 А, условие (52) соблюдено, следовательно, прошёл проверку.

25 кА ≥ 11,62 кА, условие (53) соблюдено, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя А3721ФУЗ (т. К5) с номинальным током расцепителя 250А. Автоматический выключатель не должен срабатывать от максимального рабочего тока приёмника и должен сработать при однофазном токе короткого замыкания. Произведём расчёт по условию:

312,5 А ≥ 205 А,- условие (50) соблюдено, следовательно, автоматический выключатель не сработает.

2,18 кА ≥ 3*312,5 А, условие (52) соблюдено, автоматический выключатель сработает, следовательно, прошёл проверку.

17 кА ≥ 8,14 кА, условие (53) соблюдено, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя А3712ФУЗ (т. К6) с номинальным током комбинированного расцепителя 80А. Произведём проверку по условию (50):

100А ≥ 21,1*1,25 А,- условие (50)соблюдено, автоматический выключатель не сработает, следовательно, прошёл проверку.

0,57 кА ≥ 3*100А,- условие (52) соблюдено, автоматический выключатель сработает, следовательно, прошёл проверку.

12 кА ≥ 0,71 кА, условие (53) соблюдено, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя А3716ФУЗ (т. К7) с номинальным током комбинированного расцепителя 80А. Автоматический выключатель не должен срабатывать от максимального рабочего тока приёмника и должен сработать при однофазном токе короткого замыкания. Произведём расчёт по условию:

100А ≥ 3*4.68 А,- условие (50) соблюдено, следовательно, автоматический выключатель не сработает.

1,54 кА ≥ 3*100 А, условие (52) соблюдено, автоматический выключатель сработает, следовательно, прошёл проверку.

12 кА ≥ 2,68 кА, условие (53) соблюдено, следовательно, прошёл проверку.