2.2.7. Расчет токов кз в сети низкого напряжения и проверка выбранной аппаратуры на действие токов кз

Сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ характеризуются большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток КЗ.

При расчете токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ в общем случае необходимо учитывать:

а) активные и индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи; в том числе: проводников, кабелей и шин длиной 10 м и более, токовых катушек, расцепителей автоматических выключателей, первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока, переходных контактов аппаратов (автоматических выключателей, рубильников, разъединителей), аппаратов КТП и др. Указанные сопротивления определяют по данным заводов-изготовителей оборудования или по табл. П6 и П7. При отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях рекомендуется при расчете токов КЗ в сетях, питаемых трансформаторами мощностью до 1600 кВ*А включительно, учитывать их суммарное сопротивление введением в расчет активного сопротивления:

- для распределительных устройств подстанций 0,015 Ом;

- для первичных цеховых распределительных пунктов, как и на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или главных магистралей, 0,02 Ом;

- для вторичных цеховых распределительных пунктов, как и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов, 0,025 Ом;

- для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников, получающих питание от вторичных распределительных пунктов, 0,03 Ом.

При мощности трансформатора КТП 2500 кВ·А допускается использовать те же значения переходных сопротивлений;

б) влияние на токи трехфазных КЗ электродвигателей напряжением до 1 кВ, непосредственно связанных с точкой КЗ.

Целесообразно учитывать также снижающее ток К.З. сопротивление электрической дуги в месте повреждения, возникающей, как показывает опыт, практически при любом КЗ.

Для установок напряжением до 1 кВ при расчетах токов КЗ считают, что мощность питающей системы не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения цехового трансформатора является неизменным. Это условие выполняется, если мощность системы примерно в 50 раз превосходит мощность цехового трансформатора.

Сопротивления элементов цепи КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ:

1) шинопроводы. Данные по сопротивлениям комплектных шинопроводов заводского изготовления типов ШТМ, ШТА, ШРА и ШМА приведены в табл. П8 и П9;

2) кабели, активные и индуктивные сопротивления кабелей даны в табл. П10;

3) электрические аппараты. Ориентировочные значения сопротивлений аппаратов, устанавливаемых в сетях напряжением до 1 кВ, приведены в табл. П6 и П11. В табл. П12 (см. Приложение) даны также значения переходных сопротивлений контактов отключающих аппаратов;

4) значения активных переходных сопротивлений, мОм, неподвижных контактных кабелей и шинопроводов даны в табл. П13. Приведенные данные относятся к наиболее характерным местам соединения: шинопровод – шинопровод, разъемное соединение; шинопровод – автоматический выключатель, кабель – автоматический выключатель. Значение переходного сопротивления при соединении кабеля с шинопроводом можно определить как среднее арифметическое переходных сопротивлений кабель – кабель и шинопровод – шинопровод;

5) сопротивление дуги R_д в месте КЗ принимается активным и рекомендуется определять отношением падения напряжения на дуге U_д и током КЗ I_к0 в месте повреждения, рассчитанным без учета дуги: R_д = U_д/I_к0, где U_д = Е_д1_д, Е_д – напряженность в стволе дуги, В/мм; 1_д – длина дуги, мм.

Основную часть общего сопротивления цепи КЗ составляет сопротивление трансформатора

(2.105)

где ΔР_к – потери КЗ в трансформаторе, кВт; S_{ном т} – номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

(2.106)

где

(2.107)

Здесь u_К% - напряжение КЗ трансформатора, %;

(2.108)

Токи однофазного, двухфазного и трехфазного КЗ определяются по выражениям

(2.109)

(2.110)

(2.111)

где U_ном, U_ном.ф – номинальные линейное и фазное напряжения трансформатора; r_т, r_ф, r₀ – активные сопротивления трансформатора, фазного и нулевого проводов; х_т0, х_ф0 – реактивные сопротивления трансформатора и цепи фаза – нуль; r_Σ, х_Σ – суммарные активные и индуктивные сопротивления цепи КЗ.

Когда вместо сопротивлений отдельных последовательностей для элемента цепи КЗ задано сопротивление петли фаза – нуль, целесообразно определять начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ по формуле

(2.112)

где r_т⁽¹⁾ = 2r_1т + r_0т; х_т⁽¹⁾ = 2х_1т + х_0т – активное и индуктивное сопротивления трансформатора току однофазного КЗ; r_ф-0 и х_ф-0 – суммарные активное и индуктивное сопротивления петли фаза – нуль, включающие сопротивления шинопроводов, аппаратов и переходных сопротивлений, начиная от нейтрали понижающего трансформатора; R_д – сопротивление дуги в месте КЗ.

Выбор защитной аппаратуры и проверка шинопроводов в цеховых сетях на электродинамическую стойкость осуществляются после расчета ударных токов по формуле

i_уд = I_п0 К_уд, (2.113)

где I_п0 – значение периодической составляющей тока К.З. в начальный момент; К_уд – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени.

Выбор точек КЗ для определения величин токов в них производится в зависимости от поставленной задачи. Так, для проверки коммутационно-защитной аппаратуры на устойчивость к действию токов КЗ рассчитывают ток трехфазного КЗ непосредственно за аппаратом. Для проверки надежности срабатывания защитной аппаратуры определяют ток однофазного КЗ в конце защищаемого участка. Проверка коммутационно-защитной аппаратуры на устойчивость к токам КЗ производится путем сравнения полученных значений токов КЗ с каталожными данными.