Электроснабжение цехов промышленных предприятий

51

Кабельные линии W1, W2, W3: ААШв = 4 х 185; r0 = 0,208 мОм/м: х0 = 0,055 мОм/м, l1 = 50 м; l2 = 30 м; l3 = 40 м.

Решение. Рассчитаем параметры схемы замещения. 1. Сопротивление питающей системы

2. Сопротивления понижающего трансформатора Т1

Рис. 4.1. Исходная схема для расчета токов КЗ

3. Сопротивления магистрального шинопровода на отрезках:

0-1: rш = r0l1 = 0, 02 ×10 = 0, 2 мОм;

1-2: xш = x0l1−2 = 0, 02 ×10 = 0, 2 мОм;

52

2-3: rш = 0, 2 мОм; xш = 0, 2 мОм;

3-4: rш = 0,1мОм; xш = 0,1мОм.

4. Сопротивления кабельных линий:

rW 1 = r0l1 = 0, 208 ×50 = 10, 4 мОм; xW 1 = x0l1 = 0, 055 ×50 = 2, 75 мОм; rW 2 = 6, 24 мОм; xW 2 = 1, 65 мОм; rW 3 = 8, 32 мОм; xW 2 = 2, 2 мОм;

5. Сопротивления измерительных трансформаторов тока принимаем из гл. 6:

rТА1 = rТА2 = rТА3 = 0, 42 мОм;

xТА1 = xТА2 = xТА3 = 0, 67 мОм.

6. Сопротивления болтовых контактов принимаем из гл. 6:

шинопровод ШМА - автоматический выключатель QF2; QF3; QF4;

rк1 = rк2 = rк3 = 0, 0024 мОм;

автоматический выключатель - кабель QF2-W1 , QF3- W2, QF4- W3 ;

rк5 = rк6 = rк7 = 0, 0165 мОм.

Переходные сопротивления при соединении кабеля с шинопроводом найдем как среднее арифметическое переходных сопротивлений кабель -

кабель и шинопровод - шинопровод

7. Сопротивления автоматических выключателей принимаем из гл. 6:

QF1: Iном = 2500 А; rк.в1 =0,13 мОм; хк.в1 =0,07 мОм;

QF2, QF3, QF4: Iном = 400 А; rк.в2 = rк.в3 = rк.в4 = 0,65 мОм;

хк.в2 = хк.в3 = хк.в4 = 0,17 мОм.

8. Рассчитаем параметры синхронного двигателя:

53

=(220 - 234 ×140, 5 ×10−3 ×0, 585)2 (234 ×140, 5 ×10−3 ×0, 585)2 = 202, 567 В.

9.Рассчитаем параметры асинхронного двигателя

xАД'' = ZАД2 - rАД2 = 131, 5 2× 29,8 2 = 128, 08 мОм.

EфАД'' = (Uф cosϕном - IАДномrАД )2 + (Uф sin ϕном - IАДном xАД'' )2 =

= (220 ×0, 9 - 238 ×103 )2 + (220 ×0, 44 - 238 ×128, 08 ×103 )2 = 193, 4 В.

Составим схему замещения для расчета токов трехфазного КЗ (рис. 4.2).

При расчете тока КЗ в точке К1 расстояние между фазами проводников в КТП мощностью 1600 кВ · А составляет 120 мм, следовательно, длина дуги l= 120 мм. Напряженность в стволе дуги Uд = Едl = 1,6·120= 192 В.

Сопротивление дуги найдем после определения тока КЗ Iп0 в месте повреждения без учета дуги.

Выполним расчет тока трехфазного КЗ в точке К1 без учета подпитки двигателей.

Суммарные сопротивления до точки КЗ составят:

r∑1 = rт1 + rк.в1 + rк1 = 1, 03 + 0,13 + 0, 0024 = 1,163 мОм; x∑1 = xc + xт1 + xк.в1 = 0,8 + 5, 4 + 0, 07 = 6, 27 мОм.

Определим ток КЗ без учета сопротивления дуги

56

В общем виде iуд = 2Iп0kуд , где ударный коэффициент определяют по формуле

kуд =1+ e−0,01/ Та , Та = x1∑ / r1∑ .

Значения kуд следующие:

на шинах подстанции без учета подпитки от двигателей

Ударный ток в точке K1

iуд ∑ = 2(1, 2×25, 69×1,35×1,37 + 2×1, 25×1, 42) = 36, 23кА.

4.4. Расчет токов однофазного короткого замыкания

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ Iп(1)0 , кА, определяют по формуле:

57

где x1т , x2т иr1т + r2т - индуктивные и активные сопротиапения прямой и обратной последовательностей силового трансформатора ( x1т = x2т , r1т = r2т );

x0т , r0т - индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности

силового трансформатора; xс - индуктивное сопротивление системы,

приведенное к сети низшего напряжения; rпер - сопротивление переходных

контактов.

Пример расчета тока однофазного КЗ.

Для схемы, приведенной на рис.4.1, рассчитать ток однофазного КЗ с

целью проверки чувствительности автоматического выключателя QF1.

Используем справочные данные гл. 6.

Решение. Наименьшее значение ток однофазного КЗ имеет в случае,

если КЗ произойдет в конце шинопровода ШMA.

Ток однофазного КЗ в точке К2 определяем по формуле (4.14) с учетом

места КЗ, т.е.

Определим сопротивление дуги rд .

Значение a для шинопровода ШМА составляет 10 мм2. Длину дуги

определяем по формуле

где r∑ , x∑ - суммарные активные и реактивные сопротивления до точки КЗ: r∑

= 2,97 мОм; x∑ = 9,53 мОм;

58

59

Глава пятая

Выбор и проверка защитной аппаратуры

5.1. Общие положения

Аппаратом зашиты называют аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь от КЗ или перегрузок, которая, как правило, состоит из электроприемника и электрической сети.

Электроприемником может быть один или группа синхронных или асинхронных электродвигателей, трансформаторы, электрические печи,

преобразователи, электрическое освещение и т.д. Электрическая сеть может состоять из шин, шинопроводов, кабелей, проводов. Далее, в качестве примера, рассмотрим варианты защиты электрической цепи с электродвигателями, как наиболее широко используемым электроприемником и создающим наибольшие проблемы для выбора защитного аппарата. Согласно [2] АД должен обеспечиваться защитами: от перегрузки, от внутренних КЗ, от понижения напряжения. Для синхронных электродвигателей кроме этого применяют защиту от выпадения из синхронизма.

Рис. 5.1. Схемы зашит асинхронного двигателя:

а - автоматическим выключателем QF с комбинированным расцепителем; б - автоматическим выключателем QF c комбинированным расцепителем и тепловой зашитой КК; в - плавким предохранителем FU и

тепловой защитой КК

60

В зависимости от режима работы электропривода может быть применена одна из схем (рис. 5.1). При малой частоте включений (от трех до шести включений в час, длительный режим работы) можно защитить АД автоматическим выключателем с комбинированным расцепителем (рис. 5.1.

а). При большой частоте включений (до 600 включений в час) по технико-

экономическим соображениям применяют варианты, представленные на рис.

5.1, б или в.

5.2. Защита плавкими предохранителями

Плавкие предохранители считают одним из наиболее простых, дешевых и надежных аппаратов защиты максимального тока в сетях НН и ВН (до 110

кВ). В то же время предохранитель является наиболее ослабленным звеном электрической цепи. Чтобы представить разнообразие предохранителей, на рис. 5.2 приведена их классификация по принципу действия, материалу плавкой вставки и конструкциям. Защитные свойства плавких предохранителей не регулируются и определяются типом предохранителя,

габаритом патрона, номинальным током плавкого элемента, а также дополнительными факторами: температурой окружающей среды, способом монтажа, степенью старения плавкого элемента и т.п.

Рис. 5.2. Классификации предохранителей