Расчет токов короткого замыкания, ограничение токов короткого замыкания

Для проверки проводников и аппаратов на электродинамическую термическую стойкость КЗ и для выбора выключателей по коммутационной способности необходимо знать следующие токи КЗ:

I_{п, о} – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ момент расхождения контактов τ, кА;

I_уд – ударный ток КЗ, кА;

При расчете тока КЗ в установках напряжением выше 1 кВ пренебрегают активным сопротивлением генераторов, силовых трансформаторов и реакторов т.к. они невелики по сравнению с их индуктивными сопротивлениями, что практически не влияет на результат расчета короткого замыкания.

В кабельных и воздушных линиях большой протяженности следует учитывать активные сопротивления, особенно в кабельных, т.к. индуктивное сопротивление у них относительно мало.

Расчет токов КЗ в сетях выше 1 кВ выполняем в следующей последовательности:

1) Составляется расчетная схема (рисунок 6.1).

2) по расчетной схеме строится схема замещения (рисунок 6.2).

3) Расчет токов КЗ ведется в относительных единицах.

Определяется базисное напряжение в точках короткого замыкания:

Рисунок 6.1 – Расчетная схема

К₁ – U_б=10, 5кВ;

К₂ – U_б=0, 4кВ;

S_кз=1100МВА

L₁=L₂=800м

S_б=100МВА

4) для каждой точки КЗ определяется базисный ток

Схема замещения рисуется только для одной линии, так как нагрузки сопротивления одинаковы.

Рисунок 6.2 – Схема замещения

5) Определяется сопротивление элементов схемы

6) Приводятся сопротивления элементов схемы замещения к базисным условиям.

6.1) Преобразовывается схема замещения относительно К₁

Рисунок 6.3 – Преобразовывается схема замещения до точки К₁

6.2) Преобразовывается схема замещения относительно К₂

7) Определяется ток короткого замыкания для каждой точки

7.1) начальная периодическая составляющая тока КЗ

К – 1:

К – 2:

7.2) Мгновенное амплитудное значение ударного тока КЗ

где К_у – ударный коэффициент по [2], с.110 таблица 3.6

К – 1:

К – 2:

7.3) Действующее значение ударного тока КЗ

К - 1:

К - 2:

Таблица 6.1 Сводная таблица токов КЗ

Точка КЗ
К -1	10, 5	5, 5	39, 2	88, 4	50, 9
К -2	0, 4	144, 5	12, 7	23, 2	13, 7

8) Ограничение токов короткого замыкания

В мощных электроустановках и питаемых ими электросетях токи короткого замыкания могут достигать больших величин, что электрооборудование электрических станций и подстанций, а также сечения кабелей электросети приходится выбирать не по условиям нормального режима, а исходя из устойчивости работы их при коротких замыканиях. Применение электрооборудования и кабелей, рассчитанных на большие токи короткого замыкания, приводит к значительному увеличению затрат на сооружение электроустановок и их сетей. В некоторых случаях токи короткого замыкания могут быть настолько велики, что вообще оказывается невозможным или весьма затруднительным выбор электрооборудования и кабелей, устойчивых при коротких замыканиях.

Поэтому в мощных электроустановках применяют искусственные меры ограничения токов короткого замыкания, чем достигается возможность применения более дешевого электрооборудования: более легких типов электроаппаратов, шин и кабелей меньших сечений.

Существуют несколько способов ограничения токов короткого замыкания. Выбор того или иного способа ограничения определяется местными условиями установки и должен быть подкреплен технико-экономическим расчетом.

В общем случае ограничение тока короткого замыкания достигается увеличением сопротивления цепи короткого замыкания либо путем осуществления раздельной работы питающих агрегатов и линий электросети, либо путем включения последовательно в цепь специальных сопротивлений.

Для искусственного увеличения сопротивления цепи короткого замыкания (КЗ) включают последовательно в три фазы индуктивные сопротивления

Так как со стороны 10кВ ударный ток КЗ не превышает допустимые ударные токи выпускаемых заводами изготовителей токоограничивающий реактор, не применяется.