Расчет токов короткого замыкания

В электроустановках могут возникать различные виды коротких

замыканий, сопровождающихся резкими бросками тока. Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно выбираться с учетом этих токов. Поэтому рассчитаем их по схеме электроснабжения рисунок 4

Предохранитель ШР

Выключатель

ГПП К1 ТМ400/10 К2 К3

Точка К1 - шина 10кВ подстанции.

Точка К2 - на шинах низкого напряжения 0, 4 кВ.

Точка К3 – у шкафов распределительных.

Рисунок 4

Для расчета токов короткого замыкания в точке К1 составим схему замещения участка цепи до этой точки рисунок 5

где х_сис. – реактивное сопротивление системы (х_сис= 0, 15 Ом);

r_к.в. – активное сопротивление линии высокого напряжения;

х_к.в. – индуктивное сопротивление линии высокого напряжения.

Рисунок 5

На КТП на стороне низкого напряжения 0, 4 кВ установлен выключатель автоматический с током отключения равным 31, 5 кА.

Определим реактивное сопротивление системы электроснабжения, Ом

(75)

где U_баз – базисное напряжение линии

U_баз=U_ср=10∙ 1, 05=10, 5 кВ

х_сис.=10, 5²/(1, 73∙ 10∙ 10, 5)=0, 6

Определяем активное сопротивление кабеля на высокой стороне по формуле, Ом

(76)

где r₀ - активное сопротивление кабельной линии, (Ом/км). По ([8] с.226, П.2.1)

r₀ = 0, 625;

l - длинна кабельной линии электропередачи, l =1 км

Определяем индуктивное сопротивление кабеля на высокой стороне по формуле, Ом

(77)

где х₀ – реактивное сопротивление кабельной линии, (Ом/км). По ([8] с.227, П.2.3) х₀ = 0, 11

Определяем результирующее сопротивление линии в точке К1 по формуле, Ом

(78)

Определяем трёхфазный ток короткого замыкания в точке К1 по формуле, кА

(79)

где U_ср.ном – номинальное напряжение линии + 5%, кВ

Находим 3^х фазный ток короткого замыкания в точки К1, кА

Определяем мгновенное значение ударного тока короткого замыкания с учётом ударного коэффициента К_у по формуле, кА

i_{у к1}= К_у× Ö 2× I⁽³⁾_к1 (80)

Определяем мгновенное значение ударного тока короткого замыкания с учётом ударного коэффициента К_у.

i_{у к1}=1, 01∙ 1, 41∙ 6, 5=9, 2

Находим ударный коэффициент по кривым ([1], с.72 рис.7.4).

Для расчётов токов короткого замыкания в точке К2 составляем схему замещения рисунок 6

где r_т – активное сопротивление трансформатора;

x_т – индуктивное сопротивление трансформатора;

r_a – активное сопротивление аппаратуры защиты;

x_a – индуктивное сопротивление аппаратуры защиты;

r_тт – активное сопротивление трансформатора тока;

x_тт – индуктивное сопротивление трансформатора тока;

r_к - активное сопротивление кабеля на высокой стороне.

Рисунок 6

По ([12] табл.1.9.1, с.61) найдём активное, реактивное и полное сопративления трансформатора (400 кВА)

R_тра-ра=3, 1 мОм

X_тр-ра=13, 6 мОм

Z_тр-ра=129 мОм

Определяем номинальный силового трансформатора на низкой стороне, по формуле 83, А

(81)

где U_ном2 – номинальное напряжение на низкой стороне, кВ

Выбираем активные и реактивные сопротивления трансформатора тока и аппаратуры защиты по ([7], с.65, таб.2.54) с учётом номинального тока силового трансформатора на низкой стороне.

r_тт = 0, 05 мОм; х_тт = 0, 07 мОм; r_а = 0, 08 мОм; х_а = 0, 08 мОм.

Определяем суммарные активные сопротивления от точки К1 и К2, мОм

(82)

где R_к - активное сопротивление контактов, мОм, R_к = 15 по ([10], с. 120)

Определяем суммарно индуктивные сопротивления от точки К1 и К2, мОм

(83)

Определяем полное результирующее сопротивление цепи в точке К2, мОм

(84)

Определяем 3^х фазный ток короткого замыкания в точки К2, кА

(85)

где U_ном2 - номинальное напряжение на низкой стороне, В, U_ном2 = 400

Определяем ударный 3^х фазный ток короткого замыкания в точке К2 по формуле 65, кА, учитывая ударный коэффициент К_у2 = 1, 08.

Для расчётов тока короткого замыкания в точке К3 составляем схему замещения рисунок 7

Рисунок 7

Выбираем по ([1], с.133, табл. П2.1) кабель ВВГнг 5х50 на низкой стороне для ЩР-1 с учётом номинального тока расцепителя автоматического выключателя на вводе в шкаф.

Определяем активное и индуктивное сопротивление кабеля на низкой стороне, мОм

r_л.н.= 0, 37× 1= 0, 37

х_л.н.= 0, 06× 1=0, 06

Определяем результирующие суммарные значения сопротивлений в точке К3, мОм

r_{рез к3} = 0, 37+18, 23=18, 6

х_{рез к3}= 0, 06+13, 73=13, 8

Определяем полное результирующее сопротивление в точке К3 по формуле, мОм

z_{рез к3}= Ö 18, 6²+ 13, 8² = 23, 2.

Определяем ток короткого трехфазного замыкания в точке К3 по формуле, кА

Определяем значение ударного тока в точке К3 по формуле 65, кА, учитывая ударный коэффициент Ку.

i_{у к3} = 10× Ö 2× 1= 14, 2.

Определяем значение однофазного тока короткого замыкания, кА

(86)

где U_ф – фазное напряжение сети, В;

Z_тр – полное сопротивление трансформатора току однофазного короткого замыкания на корпус с учётом сопротивлений прямой и нулевой последовательности, мОм;

Z_петли – полное сопротивление петли фаза-нуль кабеля.

Определяем по ([3], с. 407)

Z_тр= 129 мОм.

Определяем удельное сопротивление петли по ([3], табл. 7)

Z₀ петли = 2, 96 мОм/м;

Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль

Z_петли= 2, 96× 1 = 2, 96.

Определяем значение однофазного тока короткого замыкания по формуле, кА

Все данные сводим в таблицу 9

Таблица 9

№ точки	Трехфазные К.З.	Однофазные К.З.
xк	rк	Zрез	Iк з	Kу	iуд	Zпетли	Zтр/3
	0, 06		0, 9	6, 5	1, 01	9, 2
	13, 73	18, 23	22, 8	10, 1	1, 01	15, 4
	13, 8	18, 6	23, 2		1, 01	14, 2	2, 96