Для обеспечения аварийного освещения на случий прекращения основного прменим восемь ламп накаливания по 200 Вт типа В3Г. Помещение относится к категории взрывоопасности В – Iа.

Действенным средством экономии электроэнергии в осветительных сетях является применение рациональных систем автоматического управления освещением в течении суток и ограничения повышенных уровней напряжения на зажимах источника света.

9. Расчет токов короткого замыкания в сети высокого напряжения

В системе трехфазного переменного тока могут возникнуть непредусмотренные соединения проводников двух или трех фаз между собой или на землю, называемые короткими замыканиями.

Это происходит при набрасывании проводника на воздушную линию, при повреждении кабеля, падении поврежденной опоры воздушной линии со всеми проводами на землю, перекрытии фаз животными и птицами, обрыве проводов и так далее.

Рассчитать токи короткого замыкания – это значит:

– по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;

– рассчитать сопротивления;

– определить в каждой выбранной точке 3-фазные, 2-фазные и 1-фазные токи короткого замыкания, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».

1. Составляется схема замещения и нумеруются точки короткого замыкания в соответствии с расчетной схемой.

2. Вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения.

– Для системы: за базисную мощность принимаем мощность системы, т.е. 100 МВА.

Номинальный ток системы, относимый к напряжению 6,3 кВ:

(9.1)

где – заданная базисная мощность, МВА;

– базисное напряжение системы, кВ.

Приводим все сопротивления к базисной мощности.

(9.2)

(9.3)

где - индуктивное и активное сопротивления системы;

- удельные индуктивное и активное сопротивления;

- протяженность линии.

;

Данные по берем из [15.62]

а) сопротивление кабельной линии ГПП – РП3. Активное сопротивление одного километра кабельной линии определяем по формуле:

(9.4)

где – удельная проводимость проводов, равная 32 м / Ом ·мм², по [15.60];

- сечение проводов одной фазы (240 мм²);

Активное сопротивление кабельной линии:

(9.5)

где -длина кабельной линии, км.

б) реактивное сопротивление кабельной линии:

(9.6)

где = 0,077 Ом/км [15. 62]

,- активное и реактивное сопротивления 1 км кабельной линии.

в) величину переходного сопротивления контактов автомата не учитываем, так как она относительно мала.

1) определяем ток короткого замыкания в точке К1:

(9.7)

активное сопротивление линии:

(9.8)

Находим полное сопротивление кабельной линии:

Ток короткого замыкания в точке К1:

(9.9)

Определяем ударный ток короткого замыкания:

(9.10)

где – ударный коэффициент, равный 1 при более удаленных точках [15.62]

При коротких замыканиях в удаленных от электростанций сетях принимается допущение: , тогда

2) Определяем короткое замыкание в точке К2. Суммарное сопротивление цепи КЗ равно:

(9.11)

Активное сопротивление цепи короткого замыкания равно:

(9.12)

Так как сечение провода одинаковое с кабельной линией КЛ 1, то

Находим полное сопротивление кабельной линии:

Ток короткого замыкания в точке К2:

Определяем ударный ток короткого замыкания:

выполняется допущение:

3) Все данные заносим в таблицу 9.1:

Таблица 9.1 Сводная ведомость токов короткого замыкания

Точки КЗ
К1	0,68	0,32	0,75	1	12,1	17,1	12,1
К2	0,72	0,34	0,79	1	11,5	16,3	11,5

9.1 Выбор и проверка токоведущих частей и аппаратов по токам КЗ

на стороне высокого напряжения

Выбранное электрооборудование должно:

• соответствовать условиям окружающей среды;

• иметь номинальные параметры, удовлетворяющие условиям работы в нормальном режиме и при коротком замыкании;

• отвечать требованиям технико-экономической целесообразности.

а) Выключатели.

Проверяем выключатели типа ВВЭ-10–31,5/1600 У3 [15. 77]. Это вводные выключатели ГПП – РП3. Расчетные параметры, номинальные данные, условия выбора и проверки выключателей приведены в таблице 9.1.1.

Таблица 9.1.1 Выбор и проверка выключателей 6 кВ

Параметры

Усл.

обозн.

Един.

измер.

Условия выбора

Данные выклюю-

чателя

Дополнител.

сведения

Расчет.

Катал.

Выбор:

1. Напряжение номинальное

2. Ток номинальный

Uн

Iн

кВ

Uнв ≥ Uну

Iнв ≥ Iну

1600

ВВЭ-10–31,5/

1600 УЗ

Проверка:

1. Ток отключения

2. Мощность отключения

3. Амплитуда тока ударного

сквозного

4. Предельный ток терми-

ческой стойкости

Iн.отк

Sн.отк

iск

Iтс

кА

МВА

кА

Iн.отк ≥ Iр.отк

Sн.отк ≥ Sр.отк

iск ≥ iу

Iтс ≥ Iр.тс

9,3

96,5

13,1

5,4

31,5

544,95

Откл.спо-сть

Динамич.стой-

кость

Термич.стой-

кость

Определяем расчетные данные и заносим в таблицу:

– Ток короткого замыкания на ВН

(9.1.1)

кА

; кА

– Отключающая способность

кА

(9.1.2)

МВА

(9.1.3)

МВА

– Ток термической стойкости

(9.1.4)

где - время действия короткого замыкания фактическое, равное 1 сек. [15.76];

- время действия термической стойкости равное 3 сек. [15.77]

(кА)

Условия выбора выполнены. Все данные выбранных выключателей заносим в таблицу 9.1.2

б) Шины.

Шины выбираются по току, напряжению, условиям окружающей среды, их проверяют на термическую и динамическую устойчивость.

Находим минимальную площадь сечения шины по термической устойчивости:

(9.1.5)

где - сила установившегося тока короткого замыкания, кА;

- приведенное время короткого замыкания, в течении которого установившейся ток КЗ выделяет то же количество теплоты, что и действительное время;

- термический коэффициент, соответствующий разности выделенной теплоты в проводнике до и после короткого замыкания; для медных шин

С = 171, по [12.205]

Выбираем медную шину 120 х12 мм, Iдоп = 4100 А, расположение шины – «ребро». [12.205]

мм²

[C.202] Динамическая устойчивость характеризуется допустимым механическим напряжением для данного металла шин на изгиб.

(9.1.6)

где - сила ударного тока, кА;

– расстояние между опорными изоляторами, см; равное 900 мм;

- расстояние между осями шин смежных фаз, см; равное 250 мм;

W – момент сопротивления, см³.

М·Па

(9.1.7)

где b – толщина полосы, см;

h – ширина (высота) шины, см.

см³

Допустимое напряжение в металле шин:

М·Па 140 ≥ 3,39

Условие выполняется

в) Кабель.

Кабели выбирают по току, напряжению, способу прокладки, в зависимости от окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании по формуле (9.1.5). Для кабеля с алюминиевыми жилами С = 85.

Проверяем кабель марки АВВГ напряжением 6 кВ, сечением 240 на термическую устойчивость к токам короткого замыкания.

кА , с, С = 85

мм²

Сечение данного кабеля удовлетворяет установившемуся току короткого замыкания . Выбор выполнен правильно.

г) Изоляторы.

Изоляторы служат для крепления проводов и шинных конструкций и для изоляции их от заземленных частей. Изоляторы изготавливают из фарфора или стекла.

Изоляторы выбирают по номинальному напряжению и току, типу и роду установки и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыкания. При установке шины на «ребро» допустимое усилие на изолятор Р доп = 0,4 ·Рр.

Выбираем изолятор типа ИО 6–0,75 УЗ по [11.308]

д) Реакторы.

Реакторы применяют как устройства, ограничивающие силу тока короткого замыкания и силу пусковых токов мощных электродвигателей. Если в электрическую цепь включить добавочное электрическое сопротивление (т.е. реактор), сила тока короткого замыкания в цепи за реактором будет уменьшена. В цепи со сниженным значением силы тока короткого замыкания можно устанавливать более дешевые выключатели с пониженной отключающей способностью. В этом и состоит назначение реактора в электрических сетях.

Реакторы выбирают по силе расчетного тока линии и заданной силе допустимого тока короткого замыкания. Расчетное сопротивление реактора определяется по формуле:

(9.1.8)

где – сопротивление реактора, которое необходимо включить в данную цепь, чтобы снизить силу тока короткого замыкания до заданного значения Iк.доп;

Iн.р – сила номинального тока реактора по каталогу, близкая силе тока в цепи;

Iк.доп – сила допустимого тока короткого замыкания.

Например, для двигателя М 5/1:

Iр = 3150/1,73·6 = 303 А

Требуется снизить силу тока короткого замыкания до Iк = 11,5 кА. По каталогу выбираем реактор с Iн.р = 630 А. Его сопротивление должно быть не меньше: .

По каталогу находим реактор бетонный, типа РБ 10–630 с Uн =10 кВ, хр =6%

[11. 340]. Конструктивно реактор представляет собой катушку индуктивности без стального сердечника. Несколько десятков витков изолированного провода или шин, закрепленных в бетонных распорках и устанавливаемых на изоляторах, составляют реактор.

Таблица 9.1.2 Данные выбранных выключателей

Позиция выключателя	Тип выключателя	Технические данные выключателя
		, А	предельные		, сек	. кА	, сек
		, А	, кА	, кА	, сек	. кА	, сек
1. РП – 3 Секции 1,2,3: Q1, Q2, Q3 СВВ 1/2 СВВ 2/3	ВВЭ 10–31,5/1600 УЗ	1600	80	31,5	3	31,5	0,055
2. Секция шин 1 SF1, SF2, SF4 Секция шин 2 SF5, SF6, SF7, SF8, SF10 Секция шин 3 SF13, SF15	ВВЭ 10–20/1000 УЗ	1000	52	20	3	20	0,055
3. Секция шин 1 SF3 Секция шин 2 SF9, SF11 Секция шин 3 SF12, SF14	ВВЭ 10–20/630 УЗ	630	52	20	3	20	0,055

10. Расчет токов короткого замыкания в сети низкого напряжения

Согласно ПУЭ силы токов короткого замыкания рассчитываются в тех точках сети, при коротком замыкании в которых аппараты и токоведущие части будут находиться в наиболее тяжелых условиях. Для вычисления силы токов короткого замыкания составляется расчетная схема, на которую наносятся все данные, необходимые для расчета, и точки, где следует определить токи короткого замыкания.

Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи – электрическими. Точки короткого замыкания выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприемнике. Точки короткого замыкания нумеруются сверху вниз, начиная от источника.

1. Составляем схему замещения (рисунок 10.1) и нумеруем точки короткого замыкания в соответствии с расчетной схемой.

2. вычисляем сопротивления элементов и наносим на схему замещения.

– Для системы:

(10.1)

где – ток системы, А;

- полная мощность трансформатора, кВ·А;

- напряжение системы, кВ.

Данные для трансформатора берем по таблице 1.9.1 [15.60]

Rт = 2 мОм, Хт = 8,5 мОм, Zт = 81 мОм

Данные для автоматов берем по таблице 1.9.3 [15.60]

1SF R1SF = 0.1 мОм Х1SF = 0.1 мОм RII1SF = 0.15 мОм

АII/2 R А II/2=0,15 мОм Х А II/2= 0,17 мОм RII А II/2= 0.4 мОм

А1 RА1 = 0,4 мОм ХА1 = 0,5 мОм RII A1 = 0,6 мОм

– Для кабельной линии КЛ 1

Данные для кабельной линии берем по таблице 1.9.5 [15.60]

КЛ 1:

Так как в схеме один кабель, то:

– Для кабельной линии КЛ 2

Данные для кабельной линии берем по таблице 1.9.5 [15.60]

КЛ 2:

Так как в схеме два параллельных кабеля, то:

Rкл2=

– Для кабельной линии КЛ 3

Данные для кабельной линии берем по таблице 1.9.5 [15.60]

КЛ 3:

Так как в схеме один кабель, то:

– Для шинопровода

Данные для шинопровода берем по таблице 1.9.7 [15.60]

Для ступеней распределения берем данные по таблице 1.9.4 [15.60]

Rc1 = 20 мОм Rc2 = 25 мОм

3. Упрощаем схему замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками короткого замыкания и наносим на схему (рисунок 10.3).

Rэ1 = Rкл1 + Rт + R1SF + RII1SF + Rc1 (10.2)

Rэ1 = 28,1 + 2 + 0,1 + 0,15 + 20 = 50,35 мОм

Хэ1 = Хкл1 + Хт + Х1SF (10.3)

Хэ1 =2,8 + 8,5 +0,1 = 11,4 мОм

Rэ2 = RАII/2 + RIIA/2 + Rкл2 + Rш + Rc2 (10.4)

Rэ2 = 0,15 + 0,4 + 0,425 + 0,42 + 25 = 26.39 мОм

Хэ2 = ХАII/2 + Хкл2 + Хш (10.4)

Хэ2 = 0,17 + 0,4 + 0,42 = 0,99 мОм

Rэ3 = RА1 + RIIA1 + Rкл3 (10.5)

Rэ3 = 0,4 + 0,6 + 40,5 = 41,5 мОм

Хэ3 = ХА1 + Хкл3 (10.6)

Хэ3 = 0,5 + 12 = 12,5 мОм

4. Вычисляем сопротивления до каждой точки короткого замыкания и заносим данные в «Сводную ведомость».

Rк1 = Rэ1 = 50,35 мОм Хк1 = Хэ1 = 11,4 мОм

(10.7)

мОм

Rк2 = Rэ1 + Rэ2 = 50,35 + 26,39 = 76,74 мОм

Хк2 = Хэ1 + Хэ2 = 11,4 + 0,99 = 12,39 мОм

мОм

Rк3 = Rк2 + Rэ3 = 76,74 + 41,5 = 118,2 мОм

Хк3 = Хк2 + Хэ3 = 12,39 + 12,5 =24,89 мОм

мОм

Rк1/ Хк1 = 50,35/11,4 = 4,4

Rк2/ Хк2 = 76,74/12,39 = 6,2

Rк3/ Хк3 = 118,2/24,89 = 4,74

5. Определяем коэффициент Ку и q

(10.8)

где Ку – ударный коэффициент, равный 1 [15.59]

(10.9)

где q – коэффициент действующего значения ударного тока

6. Определяем трехфазные и двухфазные точки короткого замыкания и заносим в «Сводную ведомость».

(10.10)

кА

(10.11)

где – действующее значение ударного тока, кА

кА

(10.12)

кА

(10.13)

кА

Таблица 10.1 Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ	Rк, мОм	Хк, мОм	Zк, мОм	Rк / Хк,	Ку	q	, кА	, кА	, кА	, кА	Zп, мОм	, кА
К1	50,35	11,4	51,62	4,4	1	1	4,48	6,32	4,48	3,87	20	5,47
К2	76,74	12,39	77,73	6,2	1	1	2,82	3,98	2,82	2,43	46,7	2,98
К3	118,2	24,89	120,79	4,74	1	1	1,81	2,55	1,81	1,56	129,9	1,4

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5