- •Гомель 2003
- •1. Особенности расчетов токов короткого замыкания в распределительных сетях
- •2. Приведение к расчетному напряжению
- •Решение
- •Решение
- •3. Расчетные условия
- •4. Определение сопротивлений элементов сети
- •4.1. Расчетные сопротивления линий
- •Решение
- •4.2. Расчетные сопротивления стальных проводов
- •4.3. Расчетные сопротивления проводов и кабелей
- •4.4. Расчетные сопротивления шинопроводов
- •Значение коэффициента с
- •Значение средних геометрических расстояний пакетов шин
- •4.5. Расчетные сопротивления реакторов
- •Решение
- •Решение
- •4.6. Расчетные сопротивления трансформаторов
- •Решение
- •Решение
- •4.7. Активное сопротивление дуги в месте кз
- •5. Нагрев проводов током кз
- •Решение
- •Решение
- •6. Влияние нагрузки на ток кз
- •Решение
- •7. Двустороннее питание места кз
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •8. Особенности расчета токов кз в сетях напряжением 0,4 кВ
- •Решение
- •Результаты расчетов токов кз
- •9. Несимметричные кз за трансформатором
- •Токи несимметричных кз при разных схемах соединений обмоток трансформаторов
- •Решение
- •Решение
- •10. Ток однофазного кз по условиям срабатывания защитного аппарата
- •Значение тока однофазного кз по условиям срабатывания защитного аппарата
- •11. Определение границ действия защиты от однофазных кз в сети с асинхронными двигателями
- •Предельные длины линий к электродвигателям с короткозамкнутым ротором для проверки кратности тока однофазного кз по отношению к номинальному току расцепления автомата
- •Правила пользования таблицами
- •Предельные длины линий к электродвигателям с короткозамкнутым ротором для проверки кратности тока однофазного кз по отношению к номинальному току расцепления автомата
- •Предельные длины линий к электродвигателям с короткозамкнутым ротором для проверки кратности тока однофазного кз по отношению к номинальному току расцепителя автомата
- •Расчетная схема и форма расчета сети электродвигателя 2м
- •12. Переходные процессы при кз на стороне выпрямителя
- •12.1. Общие положения
- •12.2. Промышленные схемы выпрямления тока
- •Расчетные формулы при чисто активной нагрузке и идеальных вентилях
- •12.3. Расчет тока кз на стороне выпрямленного тока
- •Литература
- •Приложения
- •Провода медные марки м
- •Активные сопротивления медных и алюминиевых проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией
- •Провода алюминиевые марок а и акп
- •Провода сталеалюминевые марок ас, аскс, аскп, аск
- •Провода стальные марки однопроволочные
- •Провода стальные многопроволочные марок пс и пмс
- •Средние значения сопротивлений стальных проводов
- •Сопротивление круглых стальных проводников
- •Сопротивление профильной стали
- •Сопротивление стальных электросварных труб
- •Сопротивление водогазопроводных труб по гост 3262-75
- •Сопротивление стальных полос
- •Сопротивление трехжильных кабелей с поясной изоляцией
- •Индуктивное сопротивление кабелей, Ом/км
- •Активные и индуктивные сопротивления проводов и кабелей с алюминиевыми и медными жилами (для напряжений до 500 в) при номинальной нагрузке
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль для четырехжильных кабелей в пластмассовой оболочке
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль для трехжильных кабелей при использовании алюминиевой оболочки в качестве нулевого проводника
- •Полное расчетное сопротивление цепи фаза-нуль для четырехжильных кабелей с учетом проводимости алюминиевой оболочки
- •Полное сопротивление цепи фаза трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами – обрамление кабельного канала из угловой стали 50x50x5
- •Полное сопротивление цепи фазная жила кабеля с алюминиевыми жилами – металлоконструкции из угловой стали
- •Допустимое сочетание стальных полос и трехжильных кабелей, при которых проводимость полосы составляет 50% проводимости фазной жилы. Расстояние между кабелем и полосой 0,2–0,8 м
- •Полное расчетное сопротивление цепи фаза трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами – двутавровая балка
- •Активные и индуктивные сопротивления прямоугольных медных и алюминиевых шин
- •Активные сопротивления плоских шин
- •Сопротивления шинопроводов
- •Полное расчетное сопротивление цепи фаза-нуль открытых четырехпроводных шинопроводов, выполненных алюминиевыми шинами
- •Полное расчетное сопротивление цепи трехпроводная открытая магистраль – металлоконструкция из спаренной угловой стали
- •Полное расчетное сопротивление цепи трехпроводная открытая магистраль – подкрановая балка из двутавровой стали
- •Сопротивления катушек расцепителя и главных контактов автоматов и рубильников, мОм
- •Сопротивления катушек расцепителей автоматов ае204, мОм
- •Сопротивление расцепителей и главных контактов автоматов, мОм
- •Сопротивления главных контактов рубильников и переключателей, мОм
- •Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока типа тк, мОм
- •Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока типа ткф
- •Полные сопротивления масляных трансформаторов при вторичных напряжении 400/230 в
- •Полные сопротивления трансформаторов с негорючим заполнением при вторичном напряжении 0,4 кВ
- •Полные сопротивления сухих трансформаторов при вторичном напряжении 400/230 в
- •Сопротивления трансформаторов, приведенные к вторичному напряжению 400/230 в
- •Сопротивление понижающих трансформаторов до 1000 кВа
- •Полное сопротивление Zт (1) масляных трансформаторов старых типов с первичным напряжением 6-10 кВ с соединением обмоток у/Ун, приведенное к 0,4 кВ
- •Полное сопротивление Zт (1) масляных трансформаторов старых типов с первичным напряжением 35 кВ с соединением обмоток у/Ун
- •Полное сопротивление Zт (1) cухих трансформаторов с первичным напряжением 6-10 кВ, приведенное к 0,4 кВ
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль четырехпроводной вл с алюминиевыми проводами
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль четырехпроводной вл со стальными однопроволочными проводами
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль четырехпроводной вл со стальными многопроволочными проводами
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль алюминиевого четырехжильного кабеля без металлической оболочки и четырехпроводной линии с алюминиевыми проводами, расположенными пучком
- •Полное сопротивление цепи фаза-алюминиевая оболочка трехжильных кабелей с бумажной изоляцией
- •Полное сопротивление цепи фаза-нуль с учетом алюминиевой оболочки четырехжильных кабелей с бумажной изоляцией, Ом/км
- •Сочетания стальных полос и трехжильных кабелей с алюминиевыми жилами, обеспечивающие проводимость полосы около 50% проводимости фазной жилы
- •Расчетные сопротивления цепи фазный алюминиевый провод – стальная труба
- •Полное сопротивление цепи фаза трехжильного алюминиевого кабеля с резиновой или пластмассовой изоляцией – стальная полоса
- •Зависимость индуктивного сопротивления от расстояния между проводниками
- •Значение коэффициента Cv
- •Значение коэффициента Спэ для одиночных шин прямоугольного сечения при расположении «на ребро»
- •Содержание
- •246746, Г. Гомель, пр. Октября, 48, т. 47-71-64.
- •246746, Г. Гомель, пр. Октября, 48, т. 47-71-64.
22222
М инистерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»
К афедра «Электроснабжение»
Л.И. Евминов
короткие и
простые замыкания
в распределительных
сетях
ПоСОбие
для студентов
специальности «Электроэнергетика»
высших
учебных заведений
Гомель 2003Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»
Кафедра «Электроснабжение»
Л.И. Евминов
короткие и простые замыкания в распределительных сетях
ПоСОбие
для студентов специальности «Электроэнергетика» высших учебных заведений
Рекомендовано учреждением «Научно-методический центр учебной книги и средств обучения» Министерства образования Республики Беларусь в качестве пособия для студентов специальности «Электроэнергетика» высших учебных заведений
Гомель 2003
УДК 621.311(015.8)
ББК 31.27-018
Е19
Рецензенты: кафедра «Электрические станции» Белорусской государственной политехнической академии;
д.т.н., профессор, директор БелНИИагроэнерго Русан В.И.
Евминов Л.И.
Е19 Короткие и простые замыкания в распределительных сетях: Пособие для студентов специальности «Электроэнергетика» высших учебных заведений. – Гомель: Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого», 2003. – 105 с.
ISBN 985-420-033-7
В пособии рассматриваются вопросы расчета токов короткого замыкания в системах электроснабжения напряжением 6-10-35 кВ, а также в электроустановках напряжением до 1000 В. Излагаемый материал иллюстрируется практическими примерами.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электроэнергетика». Может быть использовано также студентами других энергетических специальностей и инженерно-техническими работниками, занятыми эксплуатацией и проектированием систем электроснабжения.
УДК 621.311(015.8)
ББК 31.27-018
© Евминов Л.И., 2003
©
ISBN 985-420-033-7
1. Особенности расчетов токов короткого замыкания в распределительных сетях
Распределительными сетями называют воздушные и кабельные сети напряжением 6…35 кВ, по которым электроэнергия передается потребителям от питающих центров, понижающие трансформаторы, а также воздушные и кабельные линии низкого напряжения.
Распределительные сети напряжением 6…35 кВ эксплуатируются с незаземленными (изолированными) нейтралями. В таких сетях могут возникать трехфазные и двухфазные короткие замыкания (КЗ), что вызывает значительное увеличение тока в поврежденных фазах. Замыкание одной фазы на землю в таких сетях незначительно увеличивает ток в поврежденной фазе и не искажает треугольник линейных напряжений. Такие замыкания называют простыми замыканиями.
В сетях напряжением 0,4 кВ, работающих с заземленными нейтралями, могут возникать трехфазные, двухфазные, двухфазные на землю и однофазные КЗ. Возникновение любого вида КЗ в таких сетях приводит к увеличению тока и изменению напряжения в распределительной сети.
Коротким замыканием называют не предусмотренное нормальными условиями работы сети замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями (или четырехпроводных) также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой провод).
Простым замыканием на землю называют замыкание на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, не приводящее к значительному увеличению тока в распределительной сети.
Основной особенностью распределительных сетей является их значительная электрическая удаленность от генераторов электроэнергетической системы (ЭЭС) (рис. 1). Путем преобразования схемы генераторы и сети ЭЭС (рис. 1а) приводят к простейшей схеме замещения (рис. 1б), в которой все генераторы заменяются одним эквивалентным генератором с электродвижущей силой , а сопротивления всех линий, трансформаторов и генераторов до шин питающей подстанции заменяются сопротивлением системы . Сопротивления линий и трансформаторов распределительной сети от шин питающей подстанции до места КЗ суммируются и заменяются одним сопротивлением . Таким образом, вся расчетная схема приводится к схеме на рис. 1б, а суммарное сопротивление от эквивалентного источника питания до точки КЗ составляет .
Ток трехфазного КЗ через сопротивление определяется как для источника с неизменной фазной электродвижущей силой :
, (1)
где величины и определены для одной фазы, Ом/фазу.
При значительной электрической удаленности распределительной сети обычно не учитывают переходные процессы в генераторах, считая все КЗ удаленными, что упрощает расчеты. В практических расчетах фазная ЭДС генераторов заменяется линейным напряжением холостого хода вторичной обмотки трансформатора, питающего распределительную сеть:
. (2)
а) б)
Рис. 1. Расчетная схема (а) и схема замещения (б) для расчета тока КЗ
Для распределительных сетей сложной конфигурации величина определяется расчетами, которые обычно выполняются с помощью ЭВМ. В результате для всех подстанций и электростанций ЭЭС определяется ток КЗ на шинах, питающих распределительную сеть , а по нему определяется для расчетов токов КЗ в самой распределительной сети:
. (3)
Иногда вместо тока трехфазного КЗ задается мощность КЗ , которая равна . Сопротивление системы в этом случае определяется по уравнению:
. (4)
Таким образом, исходными данными для расчетов токов КЗ в распределительных сетях являются величины и . Величина определяется для каждого случая по данным рассчитываемой сети: длине, сечению и расположению проводов линий, паспортным данным трансформаторов, длине, сечению и конструкции кабелей и т. п.
a) б)
Рис. 2. Расчетные схемы для определения тока КЗ: а – трехфазное КЗ; б – двухфазное КЗ
Следующим упрощением для расчетов токов КЗ в распределительных сетях является возможность определять ток двухфазного КЗ (рис. 2б) по току трехфазного КЗ:
(5)
В ряде случаев сопротивление по сравнению с настолько мало, что им можно пренебречь и принять . Такой случай считается питанием от ЭЭС бесконечной мощности. Для ориентировочной оценки ЭЭС можно считать ЭЭС бесконечной мощности, если выполняется условие:
(6)
где – суммарная мощность всех генераторов ЭЭС, МВ·A; – мощность трехфазного КЗ на шинах подстанции, питающей распределительную сеть, МВ·А.
Следующая особенность расчета – необходимость учета активных сопротивлений. Считается, что пренебрегать активным сопротивлением можно, если При этом определение тока КЗ без учета активного сопротивления дает ошибку не более 5 %.
В распределительных сетях индуктивное сопротивление воздушных линий составляет 0,3…0,4 Ом/км, активное сопротивление воздушных линий с алюминиевыми проводами сечением 16…70 мм2 находится в пределах 2,0…0,5 Ом/км; отношение для кабельных линий при этом значительно меньше 3 и находится в пределах 0,15…0,6.
Для кабельных линий индуктивное сопротивление составляет 0,08 Ом/км и отношение еще меньше. Поэтому одним из основных требований является обязательный учет активных сопротивлений сети. В этом случае расчетное уравнение (2) приводится к виду:
. (7)
Результаты расчетов по выражениям (2) и (7) одинаковы только в том случае, если отношение для и одинаково. Но так как , а отношение для воздушных и кабельных линий разное, то это условие невыполнимо и расчет по уравнению (2) может дать значительные ошибки.
Те же выводы можно сделать, рассмотрев отношение у трансформаторов. Для трансформаторов 6-10/0,4 кВ мощностью от 25 до 400 кВ·А, соединенных по схеме – 0 (звезда – звезда с заземленной нейтралью), активное сопротивление составляет 35…1,0 Ом, индуктивное – 55…4 Ом, а отношение равно 1,6…3,1.