8 Расчет токов короткого замыкания
Основная причина аварийных режимов в электрических установках – это трехфазные, двухфазные, двухфазные на землю и однофазные КЗ.
Расчеты аварийных режимов при проектировании электроустановки нужны для выбора аппаратуры подстанции и проверки токоведущих частей на их термическую и электродинамическую стойкость, и кроме того для расчета релейной защиты и заземляющих устройств.
Все элементы сети необходимо представить схемами замещения. На данных схемах приводим активные и индуктивные сопротивления элементов, по которым могут протекать токи КЗ.
Составляем схему замещения (рисунок 8.1). На схеме отмечаем точки КЗ. После этого преобразуем схему к упрощённому варианту. Рассчитываем токи в этих точках.
Рисунок 8.1 - Схема замещения сети
Суммарное сопротивление в точке К1. Сопротивление энергосистемы до силового трансформатора принимается равным нулю, вследствие его малости относительно сопротивления трансформатора ТП и элементов сети 0,4 кВ. В сети напряжением ниже 1000 В следует учитывать и индуктивные и активные сопротивления.
Полное сопротивление трансформатора ТП:
,
(8.1)
.
активное сопротивление трансформатора
,
(8.2)
;
индуктивное сопротивление трансформатора
(8.3)
.
Согласно [1] для РУ ЦТП переходное сопротивление контактов равно rК=0,015 Ом. Данное сопротивление переводим в относительные единицы
(8.4)
Суммарное активное сопротивление
r = rТ + rК; (8.5)
r = 14,10 + 93,75 = 107,85;
суммарное индуктивное сопротивление
х = хТ12 = 86,15; (8.6)
полное сопротивление
(8.7)
Мощность КЗ в точке короткого замыкания К1:
SКЗ1 = SБ / zΣ, (8.8)
SКЗ1 = 1000 / 138,0 = 7,2 МВА.
Ток КЗ определяем по выражению:
IК1
= IП,0
= IПt
=
,
(8.9)
IК1
= IП,0
= IПt
=
= 10,5 кА.
Ударный ток в точке К1
(8.10)
где kуд – ударный коэффициент, kуд = 1,6
Так как номинальный ток отключения выбранных автоматических выключателей составляет Iоткл.ном = 35 кА, что больше тока КЗ на сборных шинах 0,4 кВ подстанции IК1 = 10,5 кА. А значит, все выбранные автоматические выключатели проходят проверку по электродинамической стойкости.
Согласно исходным данным ток КЗ на сборных шинах 10 кВ ГПП равен 12,2 кА.
Проверка выбранного кабеля на термическую стойкость:
(8.11)
где
С – коэффициент, С = 92
ВК – тепловой импульс,
(8.12)
где Iпо - ток короткого замыкания на шинах 10 кВ ГПП, согласно исходным данным,
Та время протекания апериодической составляющей тока короткого замыкания;
tоткл – время отключения тока КЗ, tоткл = 0,8 с;
Выбирается кабель АПвП-10-3х150 [31].
Заключение
В данной работе выполнены следующие мероприятия:
1) описан технологический процесс предприятия;
2) рассчитаны электрические нагрузки цеха;
3) рассчитано электрическое освещение цеха;
4) выбраны силовые трансформаторы и компенсирующие устройства, выбрана схема и конструктивное исполнение цеховой ТП;
5) рассчитана питающая кабельная линия;
6) выбраны питающие и распределительные линии;
7) выбрана коммутационно-защитная аппаратура;
8) рассчитаны токи короткого замыкания.
В результате работы разработан готовый проект системы электроснабжения механического цеха металлургического завода.