3.6 Расчёт токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания (к.з.) в системах электроснабжения напряжением до 1000 В требуется для проверки работы электроаппаратов и проводников в режиме сверхтоков, а так же для проверки автоматического отключения линии в сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью при возникновении замыканий на корпус.

В соответствии с ПУЭ по режиму короткого замыкания в электроустановках до 1000 В проверяются только распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы. Стойкими при токах короткого замыкания являются те аппараты и проводники, которые при расчетных условиях выдерживают воздействие этих токов, не подвергаясь электрическим, механическим или иным разрушениям. Для проверки коммутационной способности аппаратов и предохранителей используют начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания I_n0, кА (t = 0):

_[9],

где U_ср.н – среднее номинальное напряжение ступени, на которой находится точка короткого замыкания (U_ср.н = 400 В);

r_Σ , x_Σ – суммарное активное и индуктивное сопротивление цепи короткого замыкания, мОм.

Схема замещения для расчета трехфазного короткого замыкания представлена на рисунке 5, в виде цепочки последовательно включенных сопротивлений, расположенных между точкой короткого замыкания и шинами высшего напряжения трансформатора, на которых приложено среднее номинальное напряжение U_ср.н, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора.

Zт Zт.т. Zпр Zав Zш Zк

К1

Рисунок 5 – Схема замещения электрической сети

В данной схеме обозначены:

- Zт – полное сопротивление понижающего трансформатора;

- Zт.т. – полное сопротивление первичной обмотки трансформатора тока;

- Zпр – полное сопротивление провода;

- Zав – полное сопротивление токовой катушки автомата;

- Zш – полное сопротивление участка шинопровода;

- Zк – суммарное сопротивление различных контактных соединений.

В соответствии с рисунком 5, активные и индуктивные сопротивления короткозамкнутой цепи определяются следующим образом:

,

где r_T и х_Т – активное и индуктивное сопротивления понижающего трансформатора; r_T.Т и х_Т.Т – активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки трансформатора тока; r_ПР и х_ПР – активное и индуктивное сопротивления провода; r_АВ и х_АВ – активное и индуктивное сопротивления токовой катушки автомата; r_Ш и х_Ш – активное и индуктивное сопротивления участка шинопровода; r_К – суммарное сопротивление различных контактных соединений.

а) сопротивление трансформатора

Значения r_T и х_Т , принимаются по таблицам или определяются по формулам:

б) сопротивление трансформатора тока принимаем по таблице равными:

_{в) сопротивление автоматического выключателя принимаем по таблице:}

_{г) сопротивление шин принимаем по таблице:}

_{(берем расстояние между фаз 100 мм).}

_{Для участка шин, по которому протекает ток к.з. (1 м):}

_{д) сопротивление провода:}

_{Для провода длиной 2 м:}

_{е) сопротивление контактных соединений.}

_{В соответствии с ПУЭ суммарное сопротивление контактов при к.з. около распределительного щита подстанции следует принять:}

_{Ток трехфазного к.з. будет равен:}

где

Для проверки коммутационной способности автоматов требуется знать наибольшее действующее значение полного тока к.з. I_Y:

k_У = 1,2 (для трансформаторов S = 100 – 400 кВА).

Для проверки электродинамической стойкости требуется расчет ударного тока к.з.:

Для существующей БКТП 2х250 кВА полученные значения превышают допустимые, исходя из этого можно сделать вывод о необходимости замены трансформаторов на более мощные, т.е. 2х400 кВА.