Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания

 

Токи КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется рассчитывать в именованных единицах. При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах.

Методика расчета начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ в электроустановках до 1 кВ зависит от способа электроснабжения - от энергосистемы или автономного источника. При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление. Значение этого сопротивления Х_с, мОм приведенное к ступени низшего напряжения сети, следует рай считывать по формуле

 

где: - среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения трансформатора, В; - среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения трансформатора, В; - действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА; - условная мощность короткого замыкания у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, МВА. При отсутствии указанных данных эквивалентное индуктивное сопротивление системы в миллиомах допускается рассчитывать по формуле

 

где: - номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора, кА.

В случаях, когда понижающий трансформатор подключен к сети энергосистемы через реактор, воздушную или кабельную линию (длиной более 1км), необходимо учитывать не только индуктивные, но и активные сопротивления этих элементов. При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ (), кА, без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле

где: , - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм.

 

Сопротивления и соответственно равны:

 

 

 

где - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения; , - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм, приведенные к ступени низшего напряжения сети; , - активное и индуктивное сопротивления реактора, мОм; , - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока, мОм; , — активное и индуктивное сопротивления токовых катушек и переходных сопротивлений подвижных контактов автоматических выключателей, мОм; , - активное и индуктивное сопротивления шинопроводов мОм; - суммарное активное сопротивление различных контактов и контактных соединений, при приближенном учете сопротивлений контактов следует принимать: = 0,1 мОм - для контактных соединений кабелей, = 0,01 мОм - для шинопроводов, = 1,0 мОм - для коммутационных аппаратов; и - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности кабелей; , - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности проводов воздушных линий или проводов, проложенных открыто на изоляторах; — активное сопротивление дуги в месте КЗ, мОм, рассчитываемое в зависимости от условий КЗ.

Значения сопротивлений , рассчитывают по формулам:

;

где: - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ; - номинальная мощность трансформатора, кВА; - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Активное сопротивление рассчитывается по формуле

 

а индуктивное сопротивление следует принимать как указано заводом изготовителем или определять по формуле

где: - потери активной мощности в фазе реактора при номинальном токе, Вт; - номинальный ток реактора, А; - угловая частота напряжения сети, рад/с; - индуктивность катушки реактора, Гн; - взаимная индуктивность между фазами реактора, Гн.

Если электроснабжение электроустановки осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор и вблизи места КЗ имеются синхронные и асинхронные электродвигатели или комплексная нагрузка, то начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ с учетом подпитки от электродвигателей или комплексной нагрузки определяют как сумму токов от энергосистемы и электродвигателей или комплексной нагрузки.

При необходимости учета синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки в автономной электрической системе начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ следует определять как сумму токов от автономных источников и электродвигателей или комплексной нагрузки.

При расчетах токов КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ допускается:

· использовать упрощенные методы расчетов, если их погрешность не превышает 10 %;

· максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ и индивидуально учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;

· не учитывать ток намагничивания трансформаторов;

· не учитывать насыщение магнитных систем электрических машин;

· принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23;

· не учитывать влияние синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки, если их суммарный номинальный ток не превышает 1,0% начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей или комплексной нагрузки.

Рекомендуемая литература: ОЛ2, ОЛ3, ОЛ4

Контрольные вопросы

1. Какие допущения принимаются при расчетах токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ?

2. В чем заключаются особенности выбора расчетных условий?

3. Каковы особенности расчета токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы?

4. Каковы особенности расчета токов КЗ в электроустановках от автономных источников питания?

5. Какие элементы цепи при расчете токов КЗ следует учитывать активными и индуктивными сопротивлениями?

6. Каким образом определяются периодическая и апериодическая составляющие тока КЗ?

7. Какие схемы замещения применяются при расчете несимметричных КЗ?

8. Как рассчитывается ударный ток КЗ?