1.9. Расчет токов короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы энергоснабжения является возникновения короткого замыкания (КЗ) в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ. При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы электроснабжения или установок по сравнению с их значением в нормальном режиме работы. В свою очередь это вызывает снижение напряжений в системе, которая особенно велико вблизи места КЗ. Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное КЗ.

1.9.1. Расчет токов короткого замыкания выше 1 кВ

Для расчета токов КЗ выше 1 кВ составим расчетную схему (рис.1.1) для самой нагруженной по току линии – ЦРП-ТП-4, рассчитаем сопротивления всех элементов схемы, определим токи КЗ в каждой точке.

Рисунок 1.1 - Расчетная схема.

Выберем базисные величины: S_б=100 кВа, U_бI=10 кВ, тогда базисные напряжения:

U_бII= кВ,

U_бIII= кВ.

Определим сопротивления всех элементов схемы замещения:

Z₁= о.е.,

о.е.

Для воздушной линии АС 3×240 (l= 4,8 км, r₀ = 0,121 Ом/км, х₀=0,369 Ом/км) определим сопротивления:

x_вл1=x_о∙ℓ∙ Ом,

r_вл1=r_о∙ℓ∙ Ом.

Для воздушной линии АС 3×95 (l=0,32 км, r₀ = 0,33 Ом/км, х₀= 0,274 Ом/км) определим сопротивления:

x_вл2=x_о∙ℓ∙ Ом,

r_вл2=r_о∙ℓ∙ Ом.

Для трансформатора ТМ-1600-10/0,4 (U_к=5,5 %, ∆Р_к=18 кВт) определим сопротивления:

x_тр= Ом,

r_тр⁼∆Р_к∙ Ом.

Определим ЭДС элементов системы схемы замещения:

о.е.

Определим базисные токи ступеней:

I_бI= кА,

I_бII= кА,

I_бIII= = кA.

Для точки К1 определим сопротивления:

Ом,

Ом,

Ом.

Определим периодическую составляющую тока КЗ в начальный момент времени:

кА.

3-фазный ток КЗ определим:

кА.

Постоянная времени в точке К1:

Т_а1= с.

Ударный коэффициент определим по формуле:

К_у1= 1+e^-0,01/0,067=1,86 .

Ударный ток КЗ определим по формуле:

i_у1= кА.

Для точек К2 и К3 расчет аналогичен. Данные расчета сведены в табл 1.11

Таблица 1.11

Сводная ведомость токов кз

Точка КЗ	x, мОм	r, мОм	z, мОм	Iкз, кА	Та, с	Куд	iуд, кА
К1	2,23	0,1056	2,23	2,59	0,067	1,86	6,81
К2	0,55	1,12	1,24	4,6	0,0015	0,001	6,5
К3	0,37	1,139	1,3	4,44	0,0017	0,002	6,3

1.9.2. Выбор и проверка аппаратов

К установке на ЦРП принимаем вакуумный выключатель марки ВВЭ-10-20/630У3. Проверяем его по техническим данным:

Проверяемая величина	Номинальная	Расчетная
Uном ≥ Uс, кВ	10	10
Iном ≥ Iр, А	630	81,5
Iвкл.ном ≥ Iп.о, кА	52	2,59
iвкл.ном. ≥ iуд.1, кА	52	6,81
Iоткл.ном.≥Iп.о	20	0,45
Iпр.скв.>Iп.о	20	0,45
iпр.скв.>iуд.1	52	6,81

Выключатель нагрузки ВНПу-10-400-10У3

Проверяемая величина	Номинальная	Расчетная
Uном ≥ Uс, кВ	10	10
Iном ≥ Iр, А	400	50
Iвкл.доп ≥ Iп.о, кА	10	4,6
iвкл.доп ≥ iуд, кА	25	6,5
Iпр.скв ≥ Iп.о, кА	10	4,6

Предохранитель типа ПКТ103-10-50-31,5У3

Проверяемая величина	Номинальная	Расчетная
Uном = Uс, кВ	10	10
Iном ≥ Iр, А	50	50
Iоткл.ном ≥ Iп.о, кА	31,5	4,6

Автоматический выключатель марки ВА57-35

Проверяемая величина	Номинальная	Расчетная
Uном ≥ Uс, кВ	0,4	0,4
Iном ≥ Iр, А	250	200
Iоткл.ном ≥Iп.о, кА	5	4,44

Трансформатор тока марки ТЛК-10

Проверяемая величина	Номинальная	Расчетная
Uном ≥ Uс, кВ	10	10
Iном ≥ Iр, А	100	81,5
iдин ≥ iуд, кА	20	6,5