2. Особенности расчета токов к.З. В эу напряжением до 1 кВ

Для указанных ЭУ считается, что мощность системы (S_с) не ограничена и напряжение на стороне высшего напряжения трансформатора 10(6)/0,4 кВ является неизменным, если .

Так, при S_номтр=1000 кВА S_с должна быть не менее 50 МВА.

При составлении расчетной схемы и схемы замещения учитываются индуктивные и активные сопротивления всех элементов схемы: трансформаторов, шин, проводников, а также токовых обмоток автоматических выключателей, первичных обмоток ТТ, переходные сопротивления коммутационных аппаратов и контактных соединений.

Расчет, как правило, ведется в именованных единицах. В этом случае сопротивления тр-ров:

где - потери к.з. трансформатора, кВт;

- номинальное напряжение на низкой стороне трансформатора, кВ;

- номинальная мощность трансформатора, кВА;

- напряжение к.з., %.

Если нет данных о мощности системы, то ее сопротивление можно определить по отключающей способности выключателя, установленного на высокой стороне трансформатора:

Сопротивление элементов системы высшего напряжения приводят к низшему напряжению

Сопротивление шин и проводников определяются в зависимости от их длины L

.

Величины сопротивлений ТТ, коммутационных аппаратов и контактных соединений принимаются по справочным данным в зависимости от типа и параметров этих аппаратов.

Определив результирующие активное и индуктивное сопротивления, рассчитывается ток трехфазного к.з.

где - линейное напряжение ступени к.з. в вольтах.

Ударный ток к.з.:

.

Приближенно для трансформаторов с S_ном=630,1000 кВА, k_у=1,3; для трансформаторов с S_ном=180-400 кВА k_у≈1.

На величину тока к.з. могут оказать влияние асинхронные ЭД мощностью более 100 кВт, если они присоединены вблизи места к.з. Объясняется это тем, что при к.з. резко снижается напряжение и ЭД, вращаясь по инерции, генерирует ток к месту к.з. Этот ток быстро затухает, поэтому влияние ЭД учитывают при определении I_п.о и i_у: Начальное действующее значение периодической составляющей тока к.з. от ЭД:

,

где 0,9 – расчетное значение ЭДС ЭД, о.е.;

- сверхпереходное индуктивное сопротивление ЭД, о.е.;

- суммарный номинальный ток одновременно работающий ЭД, кА.

При о.е. получим

Апериодическая составляющая тока к.з. от асинхронных ЭД затухает очень быстро, поэтому ее можно не учитывать при определении ударного тока.

.

[1,с.238-242; 2,с.374-378]``

3. Электродинамическое и термическое действие токов к.З.

При к.з. в результате возникновения i_у в шинах и других конструкциях РУ возникают электродинамические усилия, создающие изгибающие моменты и механические напряжения в металле ЭУ, которые должны быть меньше допустимых для данного металла.

Электродинамическое действие i_у при трехфазном к.з. определяется силой взаимодействия между проводниками при протекании по ним i_у. Наибольшая сила F⁽³⁾ , действующая на шину средней фазы при условии расположения проводников (шин) в одной плоскости

, [H]

где l – расстояние между изоляторами шинной конструкции (пролет), м; – расстояние между фазами, м; значение ударного тока, А.

Электродинамическая сила F⁽³⁾ создает изгибающий момент

, [Hм]

Тогда наибольшее механическое напряжение в металле шин от изгиба

, [МПА]

где W – момент сопротивления, см³.

При расположении шин на опорных изоляторах плашмя (рис. 6.6, а)

при расположении шин на ребро (рис 6.6, б)

Полученная расчетное напряжение G_расч не должно превышать допустимые значения G_доп (для меди 140 МПа, для алюминия 75 МПа):

Электродинамические усилия в токоведущих частях выключателей, разъединителей и других аппаратов трудно поддаются расчету. Поэтому в паспортных данных электрооборудования указывают предельный сквозной ток к.з. i_пр.скв или ток динамической стойкости i_дин, значения которых должны удовлетворять условию

Токи к.з. вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чтобы токоведущие части были термически устойчивы к токам к.з. расчетная температура должна быть не выше допустимой для данного материала (табл. 6.1).

Таблица 6.1 – Максимальные температуры и коэффициент С для шин и кабелей

Вид и материал проводника	Максимально допустимая температура, 0С	Коэффициент С, Ас-1/мм2
Медные шины	300	170
Алюминиевые шины	200	88
Кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами	200	85
Кабели и провода с поливинилхлоридной изоляцией и алюминиевыми жилами	150	75
Кабели и провода с полиэтиленовой изоляцией и алюминиевыми жилами	120	65

Расчет конечной температуры нагрева токами к.з. с учетом периодической и апериодической составляющих достаточно трудоемкий. Поэтому термическую стойкость проводников проверяют обычно определением минимально допустимого сечения по условию допустимого нагрева при к.з.

где - тепловой импульс тока к.з., А²с; Т_а – постоянная затухания апериодической составляющей тока к.з.; t_откл=t₃+t_B – время отключения к.з., с; t₃ – время действия основной РЗ; t_B – полное время отключения выключателя; С_т – коэффициент, зависящий от и материала проводника, А*с^-1/мм² (табл.6.1).

Выбраные проводники термически стойки, если их сечения

Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости I_тер, и расчетному времени термической стойкости t_тер, которые приводятся в паспортных данных. Аппарат термически стоек, если

B_k<I²_терt_тер

[1,с.242-245; 2,с.378-383]