РЫЛЬСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

гражданской авиации

РАСЧЕТ ТОКОВ

КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Учебное пособие по предмету

«Электроснабжение объектов аэропортов»

2002

Расчет токов короткого замыкания.

«Электроснабжение объектов аэропортов».

Учебное пособие. РАТК ГА, Рыльск, 2002.

В данном учебном пособии представлены методы расчета токов короткого замыкания по предмету «Электроснабжение объектов аэропортов».

Предназначено для курсантов очного и заочного отделений по специальности 1806 «Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования».

Составил: Мищенко В.А., преподаватель

Бедрик Н.В., зав. отделением

Рецензенты: Шабловский Е.С., председатель ЦК

Вольский А.М., преподаватель

Учебное пособие соответствует рабочей программе по предмету «Электроснабжение объектов аэропортов».

Одобрено методическим кабинетом РАТК ГА.

Редактор: Бедрик С.В.

Типография РАТК ГА

Тираж 20 экз.

307330, г. Рыльск Курской обл.,

ул. Дзержинского, 18.

© РАТК ГА, 2002

Содержание

1.	Расчет токов короткого замыкания	2
1.1.	Расчет токов короткого замыкания в сетях выше 1000 В	2
1.2.	Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 В, с учетом расчетов токов короткого замыкания в сетях высокого напряжения	8
1.3.	Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением	11
1.4.	Расчет токов в цепях постоянного тока	14
1.5.	Расчет токов короткого замыкания в контактной сети переменного тока	14
1.6.	Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах	15
	Литература

1. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением до и выше 1000 В может быть выполнен в абсолютных (именованных) или относительных единицах. В практике более широкое применение находит способ относительных единиц, так как значения расчетных величин в относительных единицах более удобны для оценки влияния того или иного участка схемы на результаты расчетов.

Для учебных целей применяется обычно метод именованных единиц. Используя этот метод, производим расчет токов короткого замыкания. Расчет токов короткого замыкания необходимо начать с вычерчивания однолинейной схемы электроснабжения от шин районной подстанции до потребителя.

На этой же схеме вычерчивается эквивалентная расчетная схема токов короткого замыкания с указанием величины индуктивных сопротивлений отдельных элементов, дается обозначение расчетных точек короткого замыкания (см. пример схемы на рис.1). Расчетные точки короткого замыкания на схеме указывает руководитель проекта при проверке правильности выполнения однолинейной схемы электроснабжения.

На схеме электроснабжения должна быть указана длина воздушных и кабельных линий (в километрах), наименование подстанций, величина напряжений на шинах подстанций. Условные обозначения электрических аппаратов, элементов схемы электроснабжения должны соответствовать действующим стандартам.

Для выполнения расчетов токов короткого замыкания в задании должны быть указаны мощность или ток короткого замыкания Sк (Iк) на шинах районной подстанции. При известной мощности Sк определяется в п. 1.1 ток короткого замыкания. При заданном токе короткого замыкания Iк расчеты следует начинать с п. 2, определяя сопротивление системы.

1.1. Расчет токов короткого замыкания в сетях выше 1000 в

1. Ток короткого замыкания на шинах районной подстанции

Iк =	Sк · 10³	,
	· U

где Iк – ток короткого замыкания на шинах районной подстанции, А;

Sк – мощность короткого замыкания, МВ · А;

U – напряжение на шинах подстанции, принимаемое по следующему ряду: 0,23; 0,4; 0,69; 6,3; 10,5; 37; 115; 154; 230 кВ.

1.1.2. Индуктивное сопротивление системы до шин подстанции

Xc =	Uном.	,
	· Iк

Рис.1. Исходная схема и схема замещения к расчетам

токов короткого замыкания

где Xс – сопротивление системы до шин 37, 115, 154 кВ районной подстанции, Ом;

Uном. – номинальное напряжение, В;

Iк – ток короткого замыкания, определенный в п.1 или заданный в задании, А.

1.1.3. Индуктивное сопротивление линии электропередачи от районной

подстанции до подстанции предприятия: Xлэп. = Xо · L,

где Xлэп. – индуктивное сопротивление, Ом;

Xо – индуктивное сопротивление одного километра линии электропередач, Ом/км, принимаемого

для воздушной линии 6…220 кВ Xо = 0,4 Ом/км;

для кабельных линий 3…10 кВ Xо = 0,08 Ом/км;

для кабельных линий 35 кВ и выше Xо = 12 Ом/км;

L – длина воздушных или кабельных линий, км.

1.1.4. Результирующее индуктивное сопротивление до шин подстанции на предприятии: X рез.1 = Xc + Xлэп. ,

где X рез.1 – результирующее сопротивление, Ом;

Xc, Xлэп. – индуктивное сопротивление системы и ЛЭП , Ом.

1.1.5. Ток короткого замыкания на шинах высокого напряжения подстанции предприятия:

Iк1=	1,05Uном.	,
	Xрез.1

где Iк1 – ток короткого замыкания на шинах, А;

1,05 – коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в системе на 5% от номинального;

Uном. – номинальное напряжение, принимаемое из ряда напряжений 6000,10000, 35000, 110000, 154000 В;

Xрез.1 – результирующее индуктивное сопротивление, Ом.

1.1.6. Индуктивное сопротивление трансформаторов, работающих на подстанциях:

	U2 ном. · Uк %
Xт =		. 10-5	,
	Sт

где Xт – индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, Ом;

Uном. – номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, В (принимается по паспортным данным);

Sт – мощность принятого к установке на подстанции трансформатора, кВ·А.

1.1.7. Результирующее сопротивление до шин 6 кВ подстанции

Xб.рез.2 = (Xрез.1 + Xт)	U2 б	,
	U2 ном.

где Xб.рез.2 – базисное результирующее сопротивление до шин 6/35 кВ подстанции, Ом;

Xрез.1 – результирующее сопротивление в точке 1, Ом;

Xт - индуктивное сопротивление обмоток трансформаторов на подстанции, Ом, обычно трансформаторы на подстанции работают каждый на свою систему шин, поэтому принимается то значение, которое получено в п. 1.1.6. При работе двух трансформаторов на общую систему шин (параллельная работа двух трансформаторов) значение Xт, полученное в п. 1.1.6, необходимо уменьшить вдвое;

Uб – базисное напряжение на шинах 6/35 кВ (Uб принимается 6.3 или 37кВ);

Uном. – номинальное напряжение на шинах высшего напряжения, кВ (Uном. принимается 35, 110, 150 кВ).

1.1.8. Ток короткого замыкания на шинах 6 кВ подстанции

Iк2=	1,05Uном.	,
	Xрез.2

где Iк2 – ток короткого замыкания на шинах 6 кВ подстанции, А.

1.1.9. Результирующее индуктивное сопротивление до шин КТП, коммутационных аппаратов КТП, РП, РУ на фабриках и других объектах, ТП в городе: Xрез. = Xб.рез.2 + Xлэп.1 ,

где Xрез.3 – результирующее индуктивное сопротивление Ом;

Xлэп. - индуктивное сопротивление воздушной или кабельной линии, Ом, идущей от шин 6 кВ подстанции до КТП, РП, ТП (определяется по формуле, см. п. 1.1.3).

1.1.10. Ток короткого замыкания на шинах КТП, РП, ТП

Iк3 =	1,05Uном.	,
	Xрез.3

где Iк3 – ток короткого замыкания в точке 3, А.

1.1.11. Ток короткого замыкания в точке 3 при большой мощности трансформаторов на подстанции и коротких воздушных или кабельных линиях к потребителю может иметь значительную величину и при выборе высоковольтной коммутационной аппаратуры подстанции (в РП, ТП и т.д.) она может не пройти проверку на электродинамичность и термическую стойкость при коротком замыкании. В этом случае необходимо ограничить величину тока короткого замыкания. Обычно это делают с помощью реакторов, которые устанавливаются на подстанции на отходящих линиях или на вводах в РП. Необходимо определить величину тока короткого замыкания, до которой ток короткого замыкания должен быть ограничен в точке за реактором: Iко = …А.

1.1.12. Суммарное индуктивное сопротивление до точке за реактором:

XΣ =	1,05Uном.	,
	Iко

где XΣ - суммарное индуктивное сопротивление до точки за реактором, Ом;

Uном. – номинальное напряжение, В;

Iко – ток короткого замыкания с учетом ограничения в точке за реактором, А.

1.1.13. Расчетное индуктивное сопротивление реактора

Xр.расч .= XΣ -Xрез.3 ;

Xр.расч. - индуктивное сопротивление реактора, Ом;

XΣ - суммарное индуктивное сопротивление в точке за реактором, Ом;

Xрез.3 – результирующее индуктивное сопротивление до точки 3,Ом.

1.1.14. По технической характеристике реактора принимаем индуктивное сопротивление реактора, ближайшее к расчетному значению:

Xр. = …Ом.

1.1.15. Результирующее индуктивное сопротивление до шин КТП, РП и т.д. с учетом установки реактора: Xрез.3 + Xр. ,

где Xрез.3 - результирующее индуктивное сопротивление до шин КТП, РП с учетом индуктивного сопротивления выбранного реактора, Ом.

1.1.16. Ток короткого замыкания на шинах КТП, РП и т.д.:

Iк.3.1 =	1,05Uном.	,
	Xрез.3.1

где Iк.3.1- ток короткого замыкания, А.

1.1.17. . Результирующее индуктивное сопротивление до ввода высоковольтного двигателя, силового трансформатора в ТП и т.д.: Xрез.4 = Xрез.3 + Xлэп.2,

или с учетом установки реактора: Xрез.4 = Xрез.3.1 + Xлэп.2,

где Xрез.4 - результирующее индуктивное сопротивление, Ом;

Xлэп.2 – индуктивное сопротивление линии, Ом, определяемое в п.п.1.1.3. и 1.1.9.

1.1.18. Ток короткого замыкания на зажимах вводного шкафа:

Iк.4 =	1,05Uном.	,
	Xрез.4

где Iк.4 – ток короткого замыкания, А.

1.1.19. Ударный ток короткого замыкания в каждой расчетной точке: iуд. = 2,55Iк,

где iуд. – ударный ток короткого замыкания, А;

Iк – ток короткого замыкания в каждой точке, А.

1.1.20. Действующее (установившееся) значение тока короткого замыкания в каждой расчетной точке: Iу = 1,52Iк,

где Iу – действующее значение тока короткого замыкания, А;

Iк – ток короткого замыкания в каждой точке, А.

1.1.21. Амплитудное значение короткого замыкания в каждой расчетной точке: Iа = 1,41Iк,

где Iа – амплитудное значение тока короткого замыкания, А;

Iк – ток короткого замыкания в каждой точке, А.

1.1.22. Ток короткого замыкания при двухфазном замыкании для каждой расчетной точки: Iк⁽²⁾ = 0,865Iк,

где Iк⁽²⁾ – ток двухфазного короткого замыкания, А;

Iк – ток короткого замыкания в каждой расчетной точке, А.

1.1.23. Ток термической стойкости токам короткого замыкания. Токоведущие части аппаратов, провода и кабели при коротких замыканиях могут нагреваться до температуры, значительно больше той, что при нормальном режиме. Для того, чтобы токоведущие части были устойчивы к токам короткого замыкания, проводится проверка аппаратуры по току:

Iтерм.(t) = Iк	tп	,
	t

где Iтерм._(t) - ток термической стойкости, рассчитываемый для времени действия тока t = 5 с и t = 10 с;

Iк – ток короткого замыкания в каждой расчетной точке, А;

tп – приведенное время, в течении которого установившийся ток короткого замыкания Iу выделяет то же количество тепла, что и изменяющийся во времени ток короткого замыкания за действительное время t, с;

tп = tп.а. + tп.п.,

где tп – приведенное время действия тока короткого замыкания, с;

tп.а. – периодическая составляющая приведенного времени, с;

tп.а. = 0,05(β ^//)² ,

здесь β // =	Iа	,
	Iу

где Iа –амплитудное значение тока короткого замыкания (принимается по п. 1.1.21.), А;

Iу – установившееся значение тока короткого замыкания (принимается по п. 1.1.20.), А;

tп.п. – периодическая составляющая приведенного времени, с, принимается по таблице 1.1 в зависимости от значений β ^// .

Таблица 1.1 – Значение периодической составляющей приведенного времени

β //	tп. п., с	β //	tп. п., с	β //	tп. п., с	β //	tп. п., с
0,5	-	1,3	4,8	1,8	5,3	2,3	5,8
0,9	4,2	1,4	4,9	1,9	5,4	2,4	5,9
1,0	4,4	1,5	5,0	2,0	5,5	2,5	6,0
1,1	4,6	1,6	5,2	2,1	5,7	-	-
1,2	4,7	1,7	5,3	2,2	5,7	-	-