Кабышев А.В Электроснабжение объектов Ч2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

А.В. Кабышев

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОБЪЕКТОВ Часть 2. Расчет токов короткого замыкания в электроустановках до 1000 В

Рекомендовано в качестве учебного пособия

Издательство Томского политехнического университета

2009

УДК 621.31.031(075.8) ББК 31.279.1я73

К12

Кабышев А.В.

К12 Электроснабжение объектов. Ч. 2. Расчет токов короткого замыкания в электроустановках до 1000 В: учебное пособие / А.В. Кабышев. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009 – 168с.

Изложены основные положения построения электрических сетей напряжением до 1000 В и методы расчета в них токов симметричных и несимметричных коротких замыканий, необходимых для выбора аппаратуры, защит и проводников. В сетях данного класса напряжения эти вопросы неразрывно связаны и должны решаться совместно. Системы заземления электрических сетей рассмотрены с учетом требований ПУЭ седьмого издания. Для лучшего усвоения материала основные положения иллюстрируются численными примерами.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 140200 – «Электроэнергетика» (магистерские программы «Оптимизация развивающихся систем электроснабжения» и «Возобновляемые источники энергии»), специальности 140211 – «Электроснабжение».

ББК 31.279.1я73 УДК 621.31.031(075.8)

Рецензенты

Технический директор ОАО «Томский электроламповый завод», г. Томск

А.И. Прудников

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИИ высоких напряжений

Ф.В. Конусов

©А.В. Кабышев, 2009

©Томский политехнический университет, 2009

©Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2009

2

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Электрические сети напряжением 0,4 кВ являются наиболее распространенными. Они применяются на всех производственных объектах и во многом определяют надежность работы электроустановок и предприятия в целом. Построение этих сетей определяется технологией производства, требованиями надежности электроснабжения приемников, удобством и безопасностью обслуживания, технико-экономическими показателями, а также требованиями защиты и автоматики.

Многочисленные и разнообразные местные производственные факторы в большой степени определяют систему проводки сети 0,4 кВ, влияют на ее конфигурацию и схему.

Широкая номенклатура современного электротехнического оборудования и проводниково-кабельной продукции определяет уровень технической оснащенности таких сетей. В настоящее время получили распространение понижающие трансформаторы 10(6)/0,4 кВ большой мощности (1000, 1600, 2500 кВА), что привело к увеличению токов короткого замыкания (КЗ) и опасности поражения электрическим током при авариях. Внедряются новые типы защитных аппаратов, способных отключать эти токи, а также ограничивать их максимальное значение, уменьшать термическое и электродинамическое действие на защищаемые сети и аппаратуру.

Требования к техническим мерам защиты регламентируются двумя основополагающими нормативными документами: правилами устройства электроустановок и комплексом стандартов ГОСТ Р 50571. Согласно этим документам безопасное и надежное функционирование электроустановок в сетях 0,4 кВ зависит от способа заземления нейтрали трансформатора на подстанции и открытых проводящих частей у потребителя, от устройства нейтрального проводника в электроустановке. Эти факторы определяют: условия безопасности работы в электрических сетях (защита от поражения электрическим током), значения перенапряжений и способы их ограничения, электромагнитную совместимость в нормальном режиме работы и при коротких замыканиях, пожаробезопасность (вероятность возникновения пожаров при коротких замыканиях), токи при однофазных замыканиях на землю, повреждаемость и выбор оборудования, бесперебойность электроснабжения потребителей, проектирование и эксплуатацию сети. Выбору и принятию технических решений по реализации перечисленных позиций должен предшествовать расчет токов в нормальном режиме эксплуатации и при коротких замыканиях.

5

Точность определения последних будет определяться принятыми допущениями, учтенными сопротивлениями элементов цепи короткого замыкания, режимом работы схемы.

Цель данного пособия – оказать обучающимся практическую помощь при построении схем сетей 0,4 кВ и расчету в них токов короткого замыкания, необходимых для выбора аппаратуры, защит и проводников. В сетях данного напряжения эти вопросы неразрывно связаны и должны решаться совместно.

Пособие содержит два раздела и охватывает вопросы распределения электроэнергии в промышленных сетях 0,4 кВ с учетом концентрации нагрузок, мощности и характера работы отдельных электроприемников, а также методы определения токов симметричных и несимметричных коротких замыканий. Наличие данного пособия не освобождает студентов от необходимости использования другой технической литературы при детальной проработке отдельных вопросов изложенных тем.

В первом разделе приведены сведения о режимах заземления нейтрали в сетях до 1000 В, их преимуществах и существенных недостатках, даны краткие рекомендации по выбору сети с тем или иным типом системы заземления. Рассмотрены схемы силовых и осветительных сетей, схемы питания передвижных электроприемников, система уравнивания потенциалов на вводе в здания и выполнение сетей защитного заземления.

Второй раздел посвящен определению токов короткого замыкания в сетях и электроустановках до 1000 В. Даны методы расчета коротких замыканий при различных условиях и режимах работы систем электроснабжения. Показано, как учесть токоограничивающее действие электрической дуги в месте повреждения, какие значения токов принять для выбора аппаратуры и защит. Рассмотрен анализ несимметричных режимов трехфазных электрических цепей и параметры элементов, составляющих распределительные сети, по отношению к токам прямой, обратной и нулевой последовательностей. Включен материал о влиянии нагрузки на токи короткого замыкания и распределение тока КЗ по параллельно включенным элементам системы электроснабжения.

Рассматриваемые в пособии вопросы проиллюстрированы практическими расчетами и примерами, способствующими усвоению материала. С целью закрепления и углубленного самостоятельного изучения теоретического материала по каждому из разделов приведены тестовые, расчетные и графические задания. По вопросам, которые изложены только частично, по тексту даются ссылки на соответствующую литературу.

6