К содержанию
SDstroyДом без лишних переделок
Главная→Материал
Практическое руководство

Ток однофазного короткого замыкания формула

Содержание статьи
  1. 2. Исходные данные для расчета
  2. 3. Расчет сопротивлений элементов
  3. 4. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К1
  4. 5. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К2
  5. 6.1 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в среднее положение
  6. 6.2 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в минусовое положение
  7. 6.3 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в плюсовое положение
  8. 7. Расчет тока короткого замыкания выполненный в Excel
  9. 8. Список литературы
  10. Сбор данных для расчета токов короткого замыкания
  11. Некоторые уточнения для расчета тока короткого замыкания
  12. Пример расчета токов короткого замыкания
  13. Результаты расчета токов короткого замыкания

Требуется выполнить расчет трехфазного тока короткого замыкания (ТКЗ) на шинах проектируемого ЗРУ-6 кВ ПС 110/6 кВ «ГПП-3». Данная подстанция питается по двум ВЛ-110 кВ от ПС 110 кВ «ГПП-2». Питание ЗРУ-6 кВ «П4СР» получает от двух силовых трансформаторов ТДН-16000/110-У1, которые работаю раздельно. При отключении одного из вводов, предусмотрена возможность подачи питания на обесточенную секцию шин посредством секционного выключателя в автоматическом режиме (АВР).

На рисунке 1 приведена расчетная схема сети

Поскольку цепь от I с.ш. «ГПП-2» до I с.ш. «ГПП-3» идентична цепи II с.ш. от «ГПП-2» до II с.ш. «ГПП-3» расчет ведется только для первой цепи.

Схема замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рисунке 2.


Ток однофазного короткого замыкания формула

Расчет будет производиться в именованных единицах.


2. Исходные данные для расчета

  • 1. Данные системы: Iкз=22 кА;
  • 2. Данные ВЛ - 2хАС-240/32 (Данные даны для одной цепи АС-240/32, РД 153-34.0-20.527-98, приложение 9):
  • 2.1 Индуктивное сопротивление прямой последовательности - Х1уд=0,405 (Ом/км);
  • 2.2 Емкостная проводимость - bуд=2,81х10-6 (См/км);
  • 2.3 Активное сопротивление при +20 С на 100 км линии - R=R20C=0,12 (Ом/км).
  • 3. Данные трансформатора (взяты с ГОСТ 12965-85):
  • 3.1 ТДН-16000/110-У1, Uвн=115 кВ, Uнн=6,3 кВ, РПН ±9*1,78, Uк.вн-нн=10,5 %;
  • 4. Данные гибкого токопровода: 3хАС-240/32, l=20 м. (Для упрощения расчета, сопротивление гибкого токопровода не учитывается.)
  • 5. Данные токоограничивающего реатора - РБСДГ-10-2х2500-0,2 (взяты из ГОСТ 14794-79):
  • 5.1 Номинальный ток реактора - Iном. = 2500 А;
  • 5.2 Номинальные потери мощности на фазу реактора - ∆P= 32,1 кВт;
  • 5.3 Индуктивное сопротивление – Х4=0,2 Ом.

3. Расчет сопротивлений элементов


3.1 Сопротивление системы (на напряжение 115 кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

3.2 Сопротивление воздушной линии (на напряжение 115 кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

Где:
n - Количество проводов в одной воздушной линии ВЛ-110 кВ;

3.3 Суммарное сопротивление до трансформатора (на напряжение 115 кВ):

Х1,2=Х1+Х2=3,018+0,02025=3,038 (Ом)

R1,2=R2=0,006 (Ом)

3.4 Сопротивление трансформатора:

3.4.1 Активное сопротивление трансформатора (РПН находится в среднем положении):

3.4.2 Активное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «минусовом» положении):

3.4.3 Активное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «плюсовом» положении):

Минимальное индуктивное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «минусовом» положении)

Ток однофазного короткого замыкания формула

Ток однофазного короткого замыкания формула

Максимальное индуктивное сопротивление трансформатора (РПН находится в крайнем «плюсовом» положении)

Ток однофазного короткого замыкания формула

Величина входящая в формулу приведенную выше – напряжение, соответствующее крайнему положительному положению РПН, и она равна Uмакс.ВН=115*(1+0,1602)=133,423 кВ, что превышает наибольшее рабочее напряжение электрооборудования равное 126 кВ (ГОСТ 721-77 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В»). Напряжению UмахВН соответствует Uк%max=10,81 (ГОСТ 12965-85).

Если Uмах.ВН, получается больше максимально допустимого для данной сети (табл.5.1), то Uмах.ВН следует принимать по этой таблице. Значение Uк%, соответствующее этому новому максимальному значению Uмах.ВН, определяют либо опытным путем, либо находят из приложений ГОСТ 12965-85.


Ток однофазного короткого замыкания формула

3.4.5 Сопротивление токоограничивающего реактора (на напряжении 6,3 кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула


4. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К1


4.1 Суммарное индуктивное сопротивление:

Х∑=Х1,2=Х1+Х2=3,018+0,02025=3,038 (Ом)

4.2 Суммарное активное сопротивление:

R∑=R1,2=0,006 (Ом)

4.3 Суммарное полное сопротивление:

4.4 Ток трехфазного короткого замыкания:

Ток однофазного короткого замыкания формула

4.5 Ударный ток короткого замыкания:


Ток однофазного короткого замыкания формула


5. Расчет токов трехфазного короткого замыкания в точке К2

6.1 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в среднее положение


6.1.1 Значение суммарного сопротивления в точке К2, приводим к напряжению сети 6,3 кВ:

Ток однофазного короткого замыкания формула

6.1.2 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

Ток однофазного короткого замыкания формула

6.1.3 Ударный ток короткого замыкания:


Ток однофазного короткого замыкания формула


6.2 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в минусовое положение


6.2.1 Значение суммарного сопротивления в точке К2 приводим к напряжению сети 6,3 кВ:


Ток однофазного короткого замыкания формула

6.2.2 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

Ток однофазного короткого замыкания формула

6.2.3 Ударный ток короткого замыкания:


Ток однофазного короткого замыкания формула


6.3 Сопротивление на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3 установленном в плюсовое положение


6.3.1 Значение суммарного сопротивления в точке К2, приводим к напряжению сети 6,3 кВ:


Ток однофазного короткого замыкания формула

6.3.2 Ток в месте короткого замыкания, приведенный к действующему напряжению 6,3 кВ, равен:

Ток однофазного короткого замыкания формула

6.3.3 Ударный ток короткого замыкания:


Ток однофазного короткого замыкания формула

Результаты расчетов заносим в таблицу РР1.3

Таблица РР1.3 – Данные расчета токов трехфазного короткого замыкания

Положение РПН трансформатора Токи КЗ Точка короткого замыкания
К1 К2 К3
РПН в среднем положении Ток КЗ, кА 21,855 13,471 7,739
Ударный ток КЗ, кА 35,549 35,549 20,849
Ток КЗ, кА - 13,95 7,924
Ударный ток КЗ, кА - 36,6 21,325
РПН в плюсовом положении Ток КЗ, кА - 13,12 7,625
Ударный ток КЗ, кА - 34,59 20,553

7. Расчет тока короткого замыкания выполненный в Excel


Если выполнять данный расчет с помощью листка бумаги и калькулятора, уходит много времени, к тому же Вы можете ошибиться и весь расчет пойдет насмарку, а если еще и исходные данные постоянно меняются – это все приводит к увеличению времени на проектирование и не нужной трате нервов.

Поэтому, я принял решение выполнить данный расчет с помощью электронной таблицы Excel, чтобы больше не тратить в пустую свое время на перерасчеты ТКЗ и обезопасить себя от лишних ошибок, с ее помощью можно быстро пересчитать токи КЗ, изменяя только исходные данные.

Надеюсь, что данная программа Вам поможет, и Вы потратите меньше времени на проектирование Вашего объекта.


8. Список литературы

  • 1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования.
    РД 153-34.0-20.527-98. 1998 г.
  • 2. Как рассчитать ток короткого замыкания. Е. Н. Беляев. 1983г.
  • 3. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
  • 4. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г.
  • 5. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

У меня на сайте есть статья про . Я в ней приводил случаи из своей практики.

Так вот чтобы минимизировать последствия от подобных аварий и инцидентов, необходимо правильно выбирать электрооборудование. Но чтобы его правильно выбрать, нужно уметь рассчитывать токикороткого замыкания.

В сегодняшней статье я покажу Вам как можно самостоятельно рассчитать ток короткого замыкания, или сокращенно ток к.з., на реальном примере.

Я понимаю, что многим из Вас нет необходимости производить расчеты, т.к. обычно этим занимаются, либо проектанты в организациях (фирмах), имеющих лицензию, либо студенты, которые пишут очередной курсовой или дипломный проект. Особенно понимаю последних, т.к. сам будучи студентом (в далеком двух тысячном году), очень жалел, что в сети не было подобных сайтов. Также данная публикация будет полезна энергетикам и для поднятия уровня саморазвития, или чтобы освежить в памяти когда-то прошедший материал.

Кстати, я уже приводил . Кому интересно, то переходите по ссылочке и читайте.

Итак, перейдем к делу. Несколько дней назад у нас на предприятии случился пожар на кабельной трассе около цеховой сборки №10. Выгорел практически полностью кабельный лоток со всеми там идущими силовыми и контрольными кабелями. Вот фото с места происшествия.


Ток однофазного короткого замыкания формула


Ток однофазного короткого замыкания формула

Сильно вдаваться в «разбор полетов» я не буду, но у моего руководства возник вопрос о срабатывании вводного автоматического выключателя и соответствие его для защищаемой линии. Простыми словами скажу, что их интересовала величина тока короткого замыкания в конце вводной силовой кабельной линии, т.е. в том месте, где случился пожар.

Ток однофазного короткого замыкания формула

Естественно, что никакой проектной документации у цеховых электриков по расчетам токов к.з. на эту линию не нашлось, и мне пришлось самому производить весь расчет, который я выкладываю в общий доступ.

Сбор данных для расчета токов короткого замыкания

Силовая сборка №10, около которой случился пожар, питается через автоматический выключатель А3144 600 (А) медным кабелем СБГ (3х150) от понижающего трансформатора №1 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА).


Ток однофазного короткого замыкания формула

Не удивляйтесь, у нас на предприятии еще много действующих подстанций с изолированной нейтралью на 500 (В) и даже на 220 (В).

Скоро буду писать статью о том, как в сеть 220 (В) и 500 (В) с изолированной нейтралью . Не пропустите выход новой статьи — подпишитесь на получение новостей.

Понижающий трансформатор 10/0,5 (кВ) питается силовым кабелем ААШв (3х35) с высоковольтной распределительной подстанции № 20.


Ток однофазного короткого замыкания формула

Некоторые уточнения для расчета тока короткого замыкания

Несколько слов хотелось бы сказать про сам процесс короткого замыкания. Во время короткого замыкания в цепи возникают переходные процессы, связанные с наличием в ней индуктивностей, препятствующих резкому изменению тока. В связи с этим ток к.з. во время переходного процесса можно разделить на 2 составляющие:

  • периодическая (появляется в начальный момент и не снижается, пока электроустановка не отключится от защиты)
  • апериодическая (появляется в начальный момент и быстро снижается до нуля после завершения переходного процесса)

Ток к.з. я буду расчитывать по РД 153-34.0-20.527-98.

В этом нормативном документе сказано, что расчет тока короткого замыкания допускается проводить приближенно, но при условии, что погрешность расчетов не составит больше 10%.

Расчет токов короткого замыкания я буду проводить в относительных единицах. Значения элементов схемы приближенно приведу к базисным условиям с учетом коэффициента трансформации силового трансформатора.

Цель — это А3144 с номинальным током 600 (А) на коммутационную способность. Для этого мне нужно определить ток трехфазного и двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии.

Пример расчета токов короткого замыкания

Принимаем за основную ступень напряжение 10,5 (кВ) и задаемся базисной мощностью энергосистемы:

    базисная мощность энергосистемы Sб = 100 (МВА)

    базисное напряжение Uб1 = 10,5 (кВ)

    ток короткого замыкания на сборных шинах подстанции №20 (по проекту) Iкз = 9,037 (кА)

Составляем расчетную схему электроснабжения.


Ток однофазного короткого замыкания формула

На этой схеме указываем все элементы электрической цепи и их . Также не забываем указать точку, в которой нам нужно найти ток короткого замыкания. На рисунке выше я ее забыл указать, поэтому объясню словами. Она находится сразу же после низковольтного кабеля СБГ (3х150) перед сборкой №10.

Затем составим схему замещения, заменив все элементы вышеприведенной схемы на активные и реактивные сопротивления.

При расчете периодической составляющей тока короткого замыкания допускается активное сопротивление кабельных и воздушных линий не учитывать. Для более точного расчета активное сопротивление на кабельных линиях я учту.


Ток однофазного короткого замыкания формула

Зная, базисные мощности и напряжения, найдем базисные токи для каждой ступени трансформации:

Ток однофазного короткого замыкания формула

Теперь нам нужно найти реактивное и активное сопротивление каждого элемента цепи в относительных единицах и вычислить общее эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника питания (энергосистемы) до точки к.з. (выделена красной стрелкой).

Определим реактивное сопротивление эквивалентного источника (системы):

Ток однофазного короткого замыкания формула

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

  • Хо — удельное индуктивное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)

Определим активное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

  • Rо — удельное активное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора 10/0,5 (кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

  • uк% — напряжение короткого замыкания трансформатора 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА), берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 27.6

Активным сопротивлением трансформатора я пренебрегаю, т.к. оно несоизмеримо мало по отношению к реактивному.

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

  • Хо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

Ток однофазного короткого замыкания формула

  • Rо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим общее эквивалентное сопротивление от источника питания (энергосистемы) до точки к.з.:


Ток однофазного короткого замыкания формула

Найдем периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания:

Ток однофазного короткого замыкания формула

Найдем периодическую составляющую тока двухфазного короткого замыкания:

Ток однофазного короткого замыкания формула

Результаты расчета токов короткого замыкания

Итак, мы рассчитали ток двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии напряжением 500 (В). Он составляет 10,766 (кА).

Вводной автоматический выключатель А3144 имеет номинальный ток 600 (А). Уставка электромагнитного расцепителя у него выставлена на 6000 (А) или 6 (кА). Поэтому можно сделать вывод, что при коротком замыкании в конце вводной кабельной линии (в моем примере по причине пожара) и отключил поврежденный участок цепи.

Еще полученные значения трехфазного и двухфазного токов можно применить для выбора уставок релейной защиты и автоматики.

В этой статье я не выполнил расчет на ударный ток при к.з.

P.S. Вышеприведенный расчет был отправлен моему руководству. Для приближенного расчета он вполне сгодится. Конечно же низкую сторону можно было рассчитать более подробно, учитывая сопротивление контактов автоматического выключателя, контактных соединений кабельных наконечников к шинам, сопротивление дуги в месте замыкания и т.п. Об этом я как-нибудь напишу в другой раз.

Если Вам нужен более точный расчет, то можете воспользоваться специальными программами на ПК. Их в интернете множество.

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения (СЭС) является возникновение коротких замыканий (КЗ) в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы СЭС необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз, фазы и нулевого провода или фазы с землей, не предусмотренное нормальными условиями работы установки.

Основные виды коротких замыканий в электрических системах:

3. Однофазное КЗ , при котором происходит замыкание одной из фаз на нулевой провод или землю. Условное обозначение точки однофазного КЗ

Ток однофазного короткого замыкания формулаТоки, напряжения, мощности другие величины, относящиеся однофазному КЗ, обозначаются

Ток однофазного короткого замыкания формула,

Ток однофазного короткого замыкания формула,

Ток однофазного короткого замыкания формулаи т.д.

Встречаются и другие виды КЗ, связанные с обрывами проводов и одновременными замыканиями провод различных фаз.

Трёхфазное КЗ является симметричным, поскольку при нём все три фазы оказываются в одинаковых условиях. Все остальные виды коротких замыканий являются несимметричным, так как при них фазы не остаются в одинаковых условиях, вследствие чего системы токов и напряжений получаются искаженными.

При возникновении КЗ общее электрическое сопротивление цепи системы электроснабжения уменьшается, вследствие чего токи в ветвях системы резко увеличиваются, а напряжения на отдельных участках системы снижаются.

Элементы электрических систем обладают активными и реактивными (индуктивными или ёмкостными) сопротивлениями, поэтому при внезапном нарушении нормального режима работы (при возникновении КЗ) электрическая система представляет собой колебательный контур. Токи в ветвях системы и напряжения в отдельных её частях будут изменяться в течение некоторого времени после возникновения КЗ в соответствии с параметрами этого контура. Т.е. за время короткого замыкания в цепи поврежденного участка протекает переходный процесс.

При КЗ в каждой из фаз наряду с периодической составляющей тока (слагающей тока переменного знака) имеет место апериодическая составляющая тока (слагающая постоянного знака), которая также может изменять знак, но через большие промежутки времени по сравнению с периодической.

Мгновенное значение полного тока КЗ для произвольного момента времени:

где Ток однофазного короткого замыкания формулаТок однофазного короткого замыкания формула- апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени

Ток однофазного короткого замыкания формула;Ток однофазного короткого замыкания формула- угловая частота переменного тока;Ток однофазного короткого замыкания формула- фазовый угол напряжения источника в момент времени

Ток однофазного короткого замыкания формула;Ток однофазного короткого замыкания формула- угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника;- постоянная времени цепи КЗ;

Ток однофазного короткого замыкания формула- индуктивность, индуктивное и активное сопротивление цепи КЗ.

Периодическая составляющая Ток однофазного короткого замыкания формулатока КЗ (рис. 1)одинакова для всех трёх фаз и определяется для любого момента времени значением ординаты огибающей, деленной на

Ток однофазного короткого замыкания формула. Апериодическая составляющаяТок однофазного короткого замыкания формулатока КЗ различна для всех трёх фаз (см. рис. 2)и изменяется в зависимости от момента возникновения КЗ.


Ток однофазного короткого замыкания формула

Рис. 3. Изменение во времени периодической составляющей тока КЗ:

а) при питании от генераторов без АВР; б) при питании от генераторов с АВР; в) при питании от энергосистемы.

Амплитуда периодической составляющей изменяется в переходном процессе в соответствии с изменением ЭДС источника КЗ (рис. 3).При мощности источника, соизмеримой с мощностью элемента, где рассматривается КЗ, а также отсутствииАРВ генераторов ЭДС источника уменьшается от начального значения

Ток однофазного короткого замыкания формуладо установившегося

Ток однофазного короткого замыкания формула, вследствие чего амплитуда периодической составляющей изменяется от

Ток однофазного короткого замыкания формула(сверхпереходной ток КЗ) до

Ток однофазного короткого замыкания формула(установившейся то КЗ) (рис. 3,а).

При наличии АРВ генераторов периодическая составляющая тока КЗ изменяется, как показано на рис. 3,б.Снижение периодической составляющей в начальный период КЗ объясняется инерционностью действия устройства АРВ, которое начинает работать через0,08-0,3 с после возникновения КЗ. С повышением тока возбуждения генератора увеличивается его ЭДС и соответственно периодическая составляющая тока КЗ вплоть до установившегося значения.

Если мощность источника существенно больше мощности элемента, где рассматривается КЗ, что соответствует источнику неограниченной мощности, у которого внутреннее сопротивление равно нулю, то ЭДС источника является постоянной. Поэтому периодическая составляющая тока КЗ неизменна в течение переходного процесса (рис. 3,в), т. е.

Апериодическая составляющая тока КЗ Ток однофазного короткого замыкания формула различна во всех фазах и может изменяться в зависимости от момента возникновения КЗ и предшествующего режима (в пределах периода). Скорость затухания апериодической составляющей тока зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлением цепи КЗ, т.е. от постояннойТок однофазного короткого замыкания формула: чем больше активное сопротивление цепи, тем интенсивнее затухание. Апериодическая составляющая тока КЗ заметно проявляется лишь в первые 0,1-0,2 с после возникновения КЗ. ОбычноТок однофазного короткого замыкания формулаопределяется по наибольшему возможному мгновенному значению, которое (в цепях с преобладающим индуктивным сопротивлением

Ток однофазного короткого замыкания формула)имеет место в момент прохождения напряжения источника через нулевое значение (

Ток однофазного короткого замыкания формула)и отсутствия тока нагрузки. При этом

Ток однофазного короткого замыкания формула.В данном случае полный ток КЗ имеет наибольшее значение. Указанные условия являются расчетными при определении токов КЗ.

Максимальный мгновенный ток КЗ имеет место примерно через полпериода, т.е. через 0,01 спосле возникновения КЗ. Наибольший возможный мгновенный ток КЗ называют ударным током Ток однофазного короткого замыкания формула(рис. 3).Его определяют для момента

Ток однофазного короткого замыкания формулас:

где

Ток однофазного короткого замыкания формула- ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ.

Действующее значение полного тока КЗ для произвольного момента времени определяют из выражения:


Ток однофазного короткого замыкания формула(3.4)

где Ток однофазного короткого замыкания формула- действующее значение периодической составляющей тока КЗ;Ток однофазного короткого замыкания формула- действующее значение апериодической составляющей, равной


Ток однофазного короткого замыкания формула(3.5)

Наибольшее действующее значение ударного тока за первый период от начала процесса КЗ:


Ток однофазного короткого замыкания формула (3.6)

Мощность КЗ для произвольного момента времени:


Ток однофазного короткого замыкания формула(3.7)

Источники питания КЗ . При расчёте токов КЗ принимают, что источниками питания места КЗ являются турбо- и гидрогенераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, асинхронные двигатели. Влияние асинхронных двигателей учитывается только в начальный момент времени и в тех случаях, когда они подключены непосредственно к месту КЗ.

Определяемые величины . При расчёте токов КЗ определяют следующие величины:

Ток однофазного короткого замыкания формула-начальное значение периодической составляющей тока КЗ (начальное значение сверхпереходного тока КЗ);

Ток однофазного короткого замыкания формула- ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, шин и изоляторов на электродинамическую устойчивость;

Ток однофазного короткого замыкания формула- наибольшее действующее значение ударного тока КЗ, необходимое для проверки электрических аппаратов на устойчивость течение первого периода процесса КЗ;


Ток однофазного короткого замыкания формула- значениеТок однофазного короткого замыкания формуладля

Ток однофазного короткого замыкания формула, необходимое для проверки выключателей по отключаемому ими току;

Ток однофазного короткого замыкания формула-действующее значение установившегося тока КЗ, по которому проверяют электрические аппараты, шины, проходные изоляторы и кабели на термическую устойчивость;


Ток однофазного короткого замыкания формула- мощность КЗ для времени

Ток однофазного короткого замыкания формула;определяется для проверки выключателей по предельно допустимой отключаемой мощности. Для быстродействующих выключателей это время может уменьшаться до 0,08 с.

Допущения и расчётные условия . Для облегчения вычислений токов КЗ принимают ряд допущений:

1)ЭДС всех источников считаются совпадающими по фазе;

2)ЭДС источников, значительно удаленных от места КЗ (

Ток однофазного короткого замыкания формула),считают неизменными;

3)не учитывают поперечные ёмкостные цепи КЗ (кроме воздушных линий 330 кВи выше и кабельных линий 110 кВи выше) и токи намагничивания трансформаторов;

4)активное сопротивление цепи КЗ учитывают только при соотношении

Ток однофазного короткого замыкания формула, гдеТок однофазного короткого замыкания формулаиТок однофазного короткого замыкания формула- эквивалентные активные и реактивные сопротивления короткозамкнутой цепи;

5)в ряде случаев не учитывают влияние нагрузок (или учитывают приближенно), в частности влияние мелких асинхронных и синхронных двигателей.

В соответствии с целью определения токов КЗ устанавливают расчётные условия, которые включают в себя составление расчётной схемы, определение режима КЗ, вида КЗ, мест расположения точек КЗ и расчётного времени КЗ.

При определении режима КЗ в зависимости от цели расчёта определяют возможные максимальные и минимальные уровни токов КЗ. Так, например, проверку электротехнического оборудования на электродинамическое и термическое действие токов КЗ осуществляют по наиболее тяжелому режиму -максимальному, когда через проверяемый элемент протекает наибольший ток КЗ. Наоборот, по минимальному режиму, соответствующему наименьшему току КЗ, осуществляют расчёт и проверку работоспособности устройств релейной защиты и автоматики.

Выбор вида КЗ определяется целью расчёта токов КЗ. Для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин в качестве расчётного принимают трёхфазное КЗ; для определения термической стойкости аппаратов, проводников -трёхфазное или двухфазное КЗ в зависимости от тока. Проверку отключающей и включающей способностей аппаратов проводят по трёхфазному или по однофазному току КЗ на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю) в зависимости от его значения.

Выбор вида КЗ в расчётах релейной защиты определяется её функциональным назначением и может быть трёх-, двух-, однофазным и двухфазным КЗ на землю.

Места расположения точек КЗ выбирают таким образом, чтобы при КЗ проверяемое электрооборудование, проводники находились в наиболее неблагоприятных условиях. Например, для выбора коммутационной аппаратуры необходимо выбирать место КЗ непосредственно на их выходных зажимах, выбор сечения кабельной линии производят по току КЗ в начале линии. Места расположения точек КЗ при расчётах релейной защиты определяют по ее назначению -в начале или конце защищаемого участка.

Расчётное время КЗ. Действительное время, в течение которого происходит КЗ, определяется длительностью действия защиты и отключающей аппаратуры,


Ток однофазного короткого замыкания формула. (3.8)

В расчётах используют приведенное (фиктивное) время -промежуток времени, в течение которого установившийся ток КЗ выделяет то же количество тепла, которое должен выделить фактически проходящий ток КЗ за действительное время КЗ.

Приведенное время, соответствующее полному току КЗ,


Ток однофазного короткого замыкания формула. (3.9)

где Ток однофазного короткого замыкания формула- приведённое время для периодической составляющей тока КЗ;

Ток однофазного короткого замыкания формула- приведённое время для апериодической составляющей тока КЗ.

При действительном времени

Ток однофазного короткого замыкания формулас приведённое время для периодической составляющей тока КЗ определяют по номограммам.

При действительном времени

Ток однофазного короткого замыкания формулас

Ток однофазного короткого замыкания формула, гдеТок однофазного короткого замыкания формула- значение приведённого времени для

Ток однофазного короткого замыкания формулас.

Определение приведённого времени для апериодической составляющей Ток однофазного короткого замыкания формула, а производится при

Ток однофазного короткого замыкания формулапо формуле:


Ток однофазного короткого замыкания формула, (3.10)

где Ток однофазного короткого замыкания формула- отношение начального сверпереходного тока к установившемуся в месте КЗ (

Ток однофазного короткого замыкания формула).

При

Ток однофазного короткого замыкания формула- по формуле:


Ток однофазного короткого замыкания формула. (3.11)

При действительном времени более 1 сек . или

Ток однофазного короткого замыкания формулаприведённым временем апериодической составляющей тока КЗ (Ток однофазного короткого замыкания формула) можно пренебречь.

Просмотров