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?