Расчет системы электроснабжения с напряжением сети 1 кВ и нижеНеобходимо рассчитать токи КЗ в сети 0.4 кВ собственных нужд электростанции. Расчет выполняется для поверки отключающей способности автоматических выключателей, проверки кабельных линий на термическую стойкость, а также для выбора установок токовых катушек автоматических выключателей и проверки их чувствительности. С этой целью выполняют расчеты металлических и дуговых КЗ – трехфазных, двухфазных и однофазных. Расчетная схема представлена на рисунке:
 К1 РУ-0.4 кВ АВ2 КЛ1 К2 вторичная силовая обмотка Расчет выполняется в именованных единицах, сопротивления расчетной схемы приводятся к напряжению 0.4 кВ и выражаются в миллиомах . Параметры элементов расчетной схемы приводятся в таблицах приложения 1. Расчеты выполняются в соответствии с методикой, рекомендованной ГОСТ 28249-93 на расчеты токов КЗ в сетях с напряжением до 0.4 кВ. Короткие замыкания рассчитываются на шинах 0.4 кВ РУ (точка К1) и на вторичной силовой сборке за кабелем КЛ1 (точка К2). В данном примере расчеты дуговых КЗ выполняются с использованием понижающего коэффициента Кс, поэтому переходные сопротивления контактов, контактных соединений кабелей и шинопроводов в расчетных выражениях для определения суммарного активного сопротивления R не учитываются, эти сопротивления учтены при построении характеристик зависимости коэффициента Кс от полного суммарного сопротивления до места КЗ. Параметры расчетной схемы.
Система. Мощность короткого замыкания S к = 400 мВ А , U Н ВН = 6.3 кВ. Трансформатор Т1. ТСН-250-6,3/0,4 ; схема соединения обмоток D / U 0 S Н = 250 кВ А, U Н ВН = 6.3 кВ, U Н НН = 0.4 кВ, U к = 5.5 %. Сопротивления трансформатора, приведенные к U Н НН = 0.4 кВ, определяются по таблице 1 Приложения 1: R 1 = R 2 = R 0 = 9.7 мОм, X 1 = X 2 = X 0 = 33.8 мОм. Шинопровод Ш1. ШМА-4-1250, длина 40 м . Удельные параметры шинопровода по данным таблицы 11 Приложения 1: Прямая последовательность: R 1уд = 0.034 мОм/м X 1уд = 0.016 мОм/м Нулевая последовательность: R 0уд = 0.054 мОм/м X 0уд = 0.053 мОм/м Трансформаторы тока ТТ1. Удельные параметры трансформатора тока по данным таблицы 14 Приложения 1: К ТТ = 150/5, R 1 = R 0 = 0.33 мОм, X 1 = X 0 = 0.3 мОм. Кабельная линия КЛ1. АВВГ – (3 · 185 + 1 · 70), L = 50 м . Удельные параметры кабеля по данным таблицы 7Приложения 1: Прямая последовательность: R 1уд = 0.208 мОм/м X 1уд = 0.063 мОм/м Нулевая последовательность: R 0уд = 0.989 мОм/м X 0уд = 0.244 мОм/м Автоматический выключатель АВ1. Тип «Электрон», I H = 1600 A . Из таблицы13 Приложение 1 определяем сопротивления катушек АВ1: R КВ = 0.14 мОм/м, X КВ = 0.08 мОм/м. Автоматический выключатель АВ2. Тип А3794С, I H = 400 A . Из таблицы13 Приложение 1 определяем сопротивления катушек АВ2: R КВ = 0.65 мОм/м, X КВ = 0.17 мОм/м. Расчет параметров схемы замещения. Все сопротивления расчетной схемы приводятся к U баз = 0.4 кВ. Система. Сопротивление системы учитывается индуктивным сопротивлением в схеме замещения прямой последовательности. Xc э = U н нн 2 10 3 / S к = 0.4 2 10 3 /400 = 0.4 мОм Трансформатор. Для трансформатора со схемой соединения обмоток D / U 0 активные и индуктивные сопротивления обмоток одинаковы для всех трех последовательностей. R 1т = R 2т = R 0т = 9.7 мОм, X 1т = X 2т = X 0т = 33.8 мОм. Шинопровод Ш1. Сопротивление шинопровода Ш1 определяем по известным удельным сопротивлениям шинопровода и его длине: R 1ш = R 2ш = 0.034 40 = 1.36 мОм X 1ш = X 2ш =0.016 40 = 0.64 мОм R 0ш = 0.054 40 = 2.16 мОм X 0ш = 0.053 40 = 2.12 мОм Кабельная линия КЛ1. Сопротивление линии КЛ1 определяем по известным удельным сопротивлениям кабеля и его длине: R 1кл = R 2кл = 0.208 50 = 10.4 мОм X 1кл = X 2кл = 0.063 50 = 3.15 мОм R 0кл = 0.989 50 = 49.45 мОм X 0кл = 0.244 50 = 12.2 мОм Схема замещения прямой (обратной) последовательности представлена на рис.1, схема замещения нулевой последовательности – на рис.2. Схема замещения прямой (обратной) последовательности:
Хс = 0.4 мОм R тт = 0.33мОм X тт = 0.3 мОм R т = 9.7 мОм Xт = 33.8 мОм R ш1 = 1.36 мОм X ш1 = 0.64 мОм R кв1 = 0.14 мОм X кв2 = 0.08 мОм К1 R кв2 = 0.65 мОм X кв2 = 0.17 мОм R кл1 = 10.4 мОм  X кл1 = 3.15 мОм К2 Схема замещения нулевой последовательности:
  I (3) К М = U H HH / ( 3 Z (3) ) = U H HH / ( 3 R 2 1 + X 2 1 ) По схеме замещения прямой последовательности суммарные сопротивления R 1 и X 1 определяем арифметическим суммированием сопротивлений до точки КЗ. R 1 = 0.33 + 9.7 + 1.36 + 0.14 = 11.53 мОм X 1 = 0.4 + 0.3 + 33.8 + 0.64 + 0.08 = 35.22 мОм Полное суммарное сопротивление до точки К1
 I (3) К М = 400/ ( 3 37.06) = 6.23 кА Ток трехфазного дугового КЗ определяем с использованием снижающего коэффициента Кс.
Кривые зависимости коэффициента Кс от суммарного сопротивления до места КЗ построены для начального момента КЗ (кривая 1) и установившегося КЗ (кривая 2). Расчеты показываю, что разница в значениях токов дуговых КЗ для разных моментов времени незначительна, примерно составляет 10%. Поэтому можно для практических расчетов дуговых КЗ определить ток по минимальному снижающему коэффициенту Кс 2 (кривая 2), полагая, что ток в процессе дугового КЗ практически не изменяется. В данном случае расчет дуговых КЗ производится с использование обоих характеристик, т.е. определяются и Кс 1 и Кс 2. Расчет дугового трехфазного КЗ выполняется в следующем порядке: 1.Определяются значения снижающего коэффициента для начального момента КЗ (Кс 1 ) и для установившегося КЗ (Кс 2 ) . При Z (3) = 37.06 мОм Кс 1 = 0.76, а Кс 2 = 0.68. 2. Ток трехфазного дугового КЗ определяется по формуле I (3) К Д = I (3) К М Кс I (3) К Д = 6.23 0.76 = 4.73 кА t кз » 0 I (3) КД = 6.23 0.68 = 4.24 кА t кз > 0.05 c Ударный ток КЗ определяем по формуле: i Y = K Y 2 I (3) К М Ударный коэффициент K Y определяем по характеристике. Находим отношение Х (3) / R (3) = 35.22 / 11.53 = 3.05. Этому отношению соответствует K Y = 1.3 Определяем i Y = 1.3 2 6.23 = 11.45 кА Двухфазное КЗ. Ток металлического двухфазного КЗ I (2) К М определяется по формуле:
 Z (2) =(2/ 3) 11.53 2 + 35.22 2 = 42.79 мОм Определим ток двухфазного металлического КЗ: I (2) К М = 400/ ( 3 42.79) = 5.39 кА Проверяем I (2) К М = 0.865 I (3) К М = 0.865 6.23 = 5.39 кА. Расчет дугового двухфазного КЗ: Определяем коэффициенты Кс 1 и Кс 2 Z (2) = 42.79 мОм Кс 1 = 0.79, а Кс 2 = 0.71 Определим ток двухфазного дугового КЗ: I (2) К Д = 5.39 0.79 = 4.26 кА t кз » 0 I (2) К Д = 5.39 0.71 = 3.83 кА t кз > 0.05 c Однофазное КЗ. Ток металлического однофазного КЗ I (1) К М определяется по формуле: I (1) К М = U H HH / ( 3 Z (1) ) Полное суммарное сопротивление до точки К1 при однофазном КЗ определяется по формуле
I (1) К М = 400/ ( 3 37.36) = 6.18 кА Расчет дугового однофазного КЗ: Определяем коэффициенты Кс 1 и Кс 2 Z (1) = 37.36 мОм Кс 1 = 0.76, а Кс 2 = 0.68. Определим ток однофазного дугового КЗ: I (1) К Д = 6.18 0.76 = 4.7 кА t кз » 0 I (1) К Д = 6.18 0.68 = 4.2 кА t кз > 0.05 c Расчет токов короткого замыкания для точки К2. Трехфазное КЗ. Определяем суммарные активное и индуктивное сопротивления до токи К2 из схемы замещения: R 1 = 0.33 + 9.7 + 1.36 + 0.14 +0.65 + 48 = 22.58 мОм X 1 = 1.6 + 0.3 + 33.8 + 0.64 + 0.08 + 0.17 + 3.15 = 39.74 мОм  Суммарное сопротивление: Z (3) = 22.58 2 + 39.74 2 = 45.71 мОм Ток трехфазного металлического КЗ: I (3) К М = 400/ ( 3 45.71) = 5.05 кА Определяем токи дугового КЗ: Определяются значения снижающего коэффициента для начального момента КЗ (Кс 1 ) и для установившегося КЗ (Кс 2 ) . При Z (3) К = 45.71 мОм Кс 1 = 0.79, а Кс 2 = 0.7. Ток трехфазного дугового КЗ определяется по формуле I (3) К Д = I (3) К М Кс I (3) К Д = 5.05 0.79 = 3.99 кА t кз » 0 I (3) КД = 5.05 0.7 = 3.54 кА t кз > 0,05 c Ударный ток КЗ определяем по формуле: i Y = K Y 2 I (3) К М Ударный коэффициент K Y определяем по характеристике.
Находим отношение Х 1 / R 1 = 39.74 / 22.58 = 1.76 Этому отношению соответствует K Y = 1.15 Определяем i Y = 1.15 2 5.05 = 8.21 кА Двухфазное КЗ. Для расчета двухфазного КЗ в точке К2 определяем следующие величины. |
Система 6.3 кВ ТТ1 Т1 
