Расчет токов короткого замыкания
Коротким замыканием называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при котором токи в ветвях резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.
В системе трехфазного переменного тока могут возникать замыкания между тремя фазами – трехфазные короткие замыкания, между двумя фазами – двухфазное короткое замыкание и чаще всего возникают однофазные короткие замыкания. Самое худшее – трехфазное. Причинами коротких замыканий могут быть механические повреждения изоляции, падение опор воздушных линий, старение изоляции, увлажнение изоляции и др.
Последствиями короткого замыкания являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте короткого замыкания, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару.
Для уменьшения последствий от коротких замыканий необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.
Расчет токов короткого замыкания позволяет определить:
1. Ударный ток короткого замыкания;
2. Установившийся ток короткого замыкания (термический ток);
3. Время переходного процесса.
Эти характеристики получаются при расчете трехфазного короткого замыкания.
Определим ток короткого замыкания в точках К1 и К2, рис. 2.
1. Выбираем базисные единицы. За базисное напряжение выбираем то, на котором произошло короткое замыкание (напряжение трансформатора) Uб = 0,4 кВт. За базисную мощность можно принять полную мощность трансформатора, находящегося перед точкой короткого замыкания.
Определяем базисный ток по формуле:
А
2. Составляем расчетную схему (рис. 3), на которой указываем все элементы, участвующие в формировании тока короткого замыкания. Напротив каждого элемента записываются паспортные и технические характеристики.
Рис. 2. Расчетная схема
3. Составляем схему замещения, в которой вместо элементов системы электроснабжения указываются активные и реактивные сопротивления в относительных единицах.
4. Определим сопротивление элементов в базисных единицах.
Линия электропередач (Кл1):
1,94*4*
0,113*4*
Трансформатор Т:
Кабельная линия до щитовой:
0,326*0,05*
0,0602*0,05*
Кабельная линия от щитовой до РП1:
5,17*0,035*
0,09*0,035*
Определим суммарное сопротивление до точки К1:
Ток в точке К1:
Определим ударный ток в точке К1:
Ударный ток в точке К1:
А
Определим суммарное сопротивление до точки К2:
Ток в точке К2:
Определим ударный ток в точке К2:
Ударный ток в точке К2:
А
Рис. 3. Схема замещения
Расчет и выбор аппаратов защиты
Автоматические выключатели – это аппараты защиты электрических сетей от короткого замыкания и перегрузки. Автоматический выключатель выбирается по Uн и Iн.
Принцип работы автоматических выключателей: при протекании тока выше номинального (перегрузка по току) через некоторое время срабатывает тепловое реле и отключает автомат. Время срабатывания зависит от того, насколько протекающий ток выше номинального.
Проверка по динамической и термической стойкости: Iтерм>Iкз, Iэл.дин>Iуд.
Рис. 4. Схема размещения выключателей
Выключатель
Q1:
Iкаб = 75А, ставим силовой предохранитель с кварцевым наполнителем ПУ1-10-20/16-20У3. Номинальное напряжение: 12кВ; номинальный ток отключения: 112 А
следовательно,предохранитель
прошел проверку на работоспособность
Выключатель QF1:
Iкаб = 136,78 A, ставим автоматический воздушный выключатель серии А3000: тип А3710Б; Iном = 160 – 630 А; U = 440 В. Токоограничивающий с полупроводниковыми или электромагнитными расщипителями.
Выключатели QF2, QF3, QF4, QF5, QF6:
Iкаб = 22,57 А и 2,96 А, ставим автоматический выключатель 3SM11 (NS) Iном = 300А.
Автоматические выключатели серии 3SM11 защищают от перегрузок, коротких замыканий средней силы и имеют токовую отсечку с постоянной установкой, часто применяются для защиты распределительных сетей при питании от силовых трансформаторов и генераторов. Автоматы 3SM11 рассчитаны на токи до 630А.
Рис. 5. Схема учебной мастерской