Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок

Подождите немного. Документ загружается.

1000

, (6.18)

где I

– ток, проходящий через дугу (принимается ток, определенный

без учета сопротивления дуги при КЗ в том же месте); l

– длина дуги, м,

равна расстоянию между токоведущими частями.

Расчет параметров цепи и токов КЗ выполняется в именованных

единицах, напряжение принимается на 5% выше номинального

напряжения сети (т.е. U

ср. ном

)

6.4.1. Сопротивления элементов цепи трехфазного короткого

замыкания

Сопротивления в сети напряжением до 1000 В удобно

рассчитывать в мОм.

Полное сопротивление двухобмоточных трансформаторов

определяется по выражению:

100

тртртр

трном

номкз

тр

ХRZили

⋅

= , (6.19)

а активное и индуктивное – по соотношениям:

ном

кзкз

тр

ном

номкз

тр

100

; ⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

, (6.19)

где u

кз

– напряжение короткого замыкания, %; U

ном

– номинальное

напряжение трансформатора, В;

ΔP

кз

– потери короткого замыкания,

кВт; S

ном

– номинальная мощность трансформатора, кВА.

Сопротивление трансформатора будет приведено к тому

напряжению, которое подставляется в качестве U

ном

Значения сопротивлений трансформаторов приведены в таблице 6.7.

Сопротивления токопровода (шин) от трансформатора к

автоматическому выключателю ориентировочно принимаются равными

=0,5 мОм, а Х

=2,25 мОм. Значения переходного сопротивления

контактов для различных ступеней электроснабжения даны в

таблице 6.8, а неподвижных контактных соединений – в таблице 6.9.

В таблицах 6.10–6.12 приведены сопротивления шинопроводов и

шин, а в таблице 6.13 – сопротивления проводов и кабелей. Для

неизолированных проводов удельное активное сопротивление дано в

таблице 6.3. При отсутствии данных х

принимается в соответствии с

таблицей 6.14.

131

Таблица 6.7

Сопротивление понижающих трансформаторов мощностью

до 1600 кВ

⋅А, приведенные к вторичному напряжению 0,4/0,23 кВ

Мощ-

ность,

кВ⋅А

Верхний

предел

первич-

ного на-

пряже-

ния, кВ

Схема

соеди-

нений

обмоток

ΔP

кз

кВт

кз

тр

мОм

тр

мОм

тр

мОм

)1(

тр

мОм

25 10 Y/Y

Y/Z

0,6

0,69

4,5

4,7

153,9

176,5

243,6

243

287

302

3110

906

40 10 Y/Y

Y/Z

0,88

1,0

4,5

4,7

100

157

159

180

187,5

1949

562

63 10

Y/Y

Y/Z

Y/Y

Y/Z

1,28

1,47

1,28

1,47

4,5

4,7

5,0

5,3

102

105

116

121

114

119

127

134

1237

360

1136

407

100 10

Y/Y

Y/Z

Y/Y

Y/Z

1,97

2,27

1,97

2,27

4,5

4,7

6,5

6,8

31,5

36,3

31,5

36,2

64,7

65,7

126,5

104

109

779

226

764

327

160 10

Y/Y

Y/Z

Y/Y

Y/Z

2,65

3,1

2,65

3,1

4,5

4,7

6,5

6,8

16,6

19,3

16,6

19,3

41,7

42,2

62,8

65,2

487

141

478

203

250 10

Y/Y

Y/Z

Y/Y

Y/Z

3,7

4,2

3,7

4,2

4,5

4,7

6,5

6,8

9,4

10,8

9,4

10,8

27,2

40,5

42,2

28,7

43,6

312

305

130

400 10

Y/Y

Δ/Y

Y/Y

5,5

5,9

5,5

4,5

6,5

5,5

5,9

5,5

17,1

25,4

195

181

630 10

Y/Y

Δ/Y

Y/Y

7,6

8,5

7,6

5,5

6,5

3,1

3,4

3,1

13,6

13,5

16,2

16,5

129

121

1000 10

Y/Y

Δ/Y

Y/Y

Δ/Y

12,2

—

12,2

—

5,5

—

6,5

—

8,5

—

10,2

—

8,8

—

10,4

—

1600 10

Y/Y

Δ/Y

Y/Y

Δ/Y

—

5,5

—

6,5

—

5,4

—

6,4

—

5,4

—

6,5

—

16,5

19,5

132

Таблица 6.8

Переходные сопротивления на ступенях распределения

Ступень Место

ступ.

мОм

Дополнительные сведения

Распределительные устройства

подстанции

Первичные распределительные

цеховые пункты

Вторичные распределительные

цеховые пункты

Аппаратура управления элек-

троприемников, получающих

питания от вторичных РП

Используются при отсутст-

вии достоверных данных о

контактах и их переходных

сопротивлениях в сетях, пи-

тающихся от цеховых транс-

форматоров мощностью до

2500 кВА включительно

Таблица 6.9

Активные переходные сопротивления неподвижных

контактных соединений

Кабель Комплектный шинопровод

S, мм

, мОм I

ном

, А R

, мОм

16 0,085

Распределительный

25 0,064 250 0,009

35 0,056 400 0,006

50 0,043 630 0,0037

70 0,029

Магистральный

95 0,027 1600 0,0034

120 0,024 2500 0,0024

185 0,021 3200 0,0012

240 0,012 4000 0,0011

Таблица 6.10

Удельные сопротивления троллейных шинопроводов

Сопротивление, мОм/м

Тип I

ном

, А

ШТМ

250

400

0,315

0,197

0,18

0,12

0,36

0,23

ШТА

250

400

0,474

0,217

0,15

0,13

0,496

0,254

133

Таблица 6.11

Удельные сопротивления комплектных шинопроводов

Тип комплектного шинопровода

Параметры

ШМА ШРА

ном

, А 1250 1600 2500 3200 250 400 630

, мОм/м 0,034 0,030 0,017 0,015 0,21 0,15 0,10

, мОм/м 0,016 0,014 0,008 0,007 0,21 0,17 0,13

0(ф-0)

, мОм/м 0,068 0,060 0,034 0,030 0,42 0,30 0,20

0(ф-0)

, мОм/м 0,053 0,060 0,075 0,044 0,42 0,24 0,26

0(ф-0)

, мОм/м 0,086 0,087 0,082 0,053 0,59 0,38 0,33

Таблица 6.12

Активное и индуктивное сопротивления плоских шин

Сопротивление, мОм/м

активное при 65°С

индуктивное (медь и алюминий), при средне-

геометрическом расстоянии между фазами, мм

Размеры

шин, мм

медь алюминий 100 150 200 300

25×3

0,268 0,457 0,179 0,200 0,295 0,244

30×3

0,223 0,394 0,163 0,189 0,206 0,235

30×4

0,167 0,296 0,163 0,189 0,206 0,235

40×4

0,125 0,222 0,145 0,170 0,189 0,214

40×5

0,100 0,177 0,145 0,170 0,189 0,214

50×5

0,080 0,142 0,137 0,156 0,180 0,200

50×6

0,067 0,118 0,137 0,156 0,180 0,200

60×6

0,056 0,099 0,119 0,145 0,163 0,189

60×8

0,042 0,074 0,119 0,145 0,163 0,189

80×8

0,031 0,055 0,102 0,126 0,145 0,170

80×10

0,025 0,044 0,102 0,126 0,145 0,170

100×10

0,020 0,035 0,090 0,113 0,133 0,157

Примечание: индуктивное сопротивление рассчитано по формуле

ср

25,0

lg145,0=

, где h – наи-

больший размер стороны поперечного сечения шины;

231312

аааa

ср

– среднегеометрическое рас-

стояние при трехпроводной системе.

134

Таблица 6.13

Активное и индуктивное сопротивления проводов и кабел

ей с алюми-

ниевыми и медными жилами

Сопротивление, мОм/м

активное ивное индукт

Сечение,

алюминий медь

провода

кабель с

а в

воздушная

мм

открыто

роложен-

ные

умажной

поясной

золяцией

провод

трубах,

кабель с

любой

золяцией

(кроме бу-

мажной)

линия до

1000 В

1,0 — 18,5 — — — 0,133

1,5 — 12,3 0,374 — 0,126 —

2,5 1 0 2,5 7,4 0,358 ,104 0,116 —

4,0 7,81 4,63 0,343 0,095 0,107 —

6,0 5,21 3,09 0,330 0,09 0,1 —

10 3,12 1,84 0,307 0,073 0 ,099 —

16 1,95 1,16 0,293 0,0675 0,095 0,354

25 1,25 0,74 0,278 0,0662 0,091 0,339

35 0,894 0,53 0,268 0,0637 0,088 0,330

50 0,625 0,37 0,256 0,0625 0,085 0,317

70 0,447 0,265 0,245 0,0612 0,082 0,307

95 0,329 0,195 0,236 0,0602 0,081 0,297

120 0,261 0,154 0,229 0,0602 0,080 0,293

150 0,208 0,124 0,21 0,0596 0,079 —

185 0,169 0,1 0,21 0,0596 0,078 —

240 0,130 0 ,077 0,20 0,0587 0,077 —

Таблица 6.14

Средние значения погонных реактивных сопротивлений

Характеристика линий

, мОм/м

линий сети

Кабельные линии нап

0,06

ряжением:

до 1000 В

6–10 кВ

0,08

Изолированные провода внутренней проводки 0,11

Шинопроводы 0,15

Воздушные линии напряжением:

емя проводами в фазе)

0,31 до 1000 В

6–10 кВ

35–220 кВ

500 кВ (с тр

0,38

0,40

0,29

135

При времени действия короткого замыкания более трех д в

расч

ков

секун

етах необходимо учитывать увеличение сопротивления

проводни за счет их разогрева:

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

Θ+

′

004,01

кз

. (6.21)

Здесь r – сопротивление проводников до КЗ при температуре

мОм

т.т

Таблица 6.15

Средние значения сопротивлений первичных

Сопротивления, мОм, трансформаторов тока класса точности

; т – численный коэффициент (для меди т = 22, для алюминия

т = 6); S – сечение проводника, мм

; I

кз

– ток КЗ из предварительного

расчета без учета нагрева, кА; t – время короткого замыкания, с.

Сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока

приведены в таблице 6.15, а сопротивления токовых катушек

расцепителей автоматических выключателей R

и Х

и переходные

сопротивления контактов R

отключающих аппаратов – в таблице 6.16.

обмоток трансформаторов тока

1 3

Коэффициент

т.т

рансформации

20/5 67 42 17 19

30/5 30 20 8 8,2

40/5 17 11 4,2 4,8

50/5 11 7 2,8 3

75/5 4,8 3 1,2 1,3

100/5 1,7 2,7 0,7 0,75

150/5 1,2 0,75 0,3 0,33

200/5 0,67 0,42 0,17 0,19

300/5 0,3 0,2 0,08 0,09

400/5 0,17 0,11 0,04 0,05

600/5 0,07 0,05 0,02 0,02

Суммарные сопротивления цепи трехфазного КЗ, например, за

автоматическим выключателем трансформатора определяются:

2)3(2)3()3(

)()( += XRZ

;

ΣΣΣ

(6.22)

ХХХХX

)3(

++++=

. (6.24)

)3(

тткaштр

RRRRRR ++++=

; (6.23)

тташтрсист

136

Таблиц

Средние значения сопротивлений отключающих апп

Переходные сопротивления контактов, R

а 6.16

аратов

Сопротивления расцепите-

лей автоматических вы-

ключателей при 65°С, мОм

мОм

Номиналь-

автоматиче-

ских рубильников

разъедини-

ный ток, А

выклю-

чателей

телей

50 5,50 4 — ,50 1,3 —

70 2,40 2,00 1,00 — —

100 1,30 1,20 0,75 0,50 —

150 0,70 0,70 0,70 0,45 —

200 0,40 0,50 0,60 0,40 —

400 0,15 0,17 0,40 0,20 0 ,20

600 0,12 0,13 0,25 0,15 0 ,15

1000 0,10 0,10 0,15 0,08 0,08

1600 0,08 0,08 0,10 — 0,06

2000 0,07 0,08 0,08 — 0,03

2500 0,06 0,07 0,07 — 0,03

3000 0,05 0,07 0,06 — 0,02

4000 0,04 0,05 0,05 — —

слЕ и требуется рассчита КЗ в другой сети в

сумм

лем

трех з

ть ток любой точке , то

арные сопротивления

)3(

следует включить сопротивления

кабелей, шинопроводов и других э ентов до данной точки КЗ.

6.4.2. Расчет токов трех- и двухфазного короткого замыкания

ействующее значение периодической составляющей токаД

фазного КЗ бе учета влияния непосредственно присоединенных

асинхронных двигателей определяется по соотношению:

)3(

)3()3(

∞

номср

кз

(6.25)

а ударный ток трехфазного КЗ от системы:

)3(

кзудуд

Iкi =

. (6.26)

Значение ударного коэффициента

рис.

уд.

определяется по кривой на

6.1 по отношению Х

или по постоянной времени затухания

апериодической составляющей Т

= Х

(314R

), а в оценочных расчетах

– по таблице 6.1.

137

Влияние асинхронных двигателей учитывается в том случае, если

они непосредственно подключены к точке КЗ. Начальное действующее

значение периодической составляющей тока КЗ от асинхронного

двигателя определяется по формуле:

)(

дв

двкз

хх

′′

)(

вндввнd

rr ++

′

, (6.27)

где – фазная сверхпереходная э.д.с. двига

соответственно сверхпереходные индуктивные и активные

отив внешней се

ви З. рас

о о :

теля;

внвндвd

rхrх ,и,

′′

–

.0 дв

′′

сопр ления двигателя, а также сопротивления ти

присоединения д гателя до точки К Методика точного чета I

кз дв.

приведена в [2], приближенно его можн получить из со тношения

9,0

двном

двкз

′′

, (6.28)

′

где сверхпереходное сопротивление можно принять равным 0,2,

тогда

5.4 II =

ающей системы электродвигателей составит:

.. двномдвкз

Полное мгновенное значение тока З в месте короткого замыкания

от пит и

∑∑

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

кзуд

iдвномкзудуд

IIкIIкi

)3(

5,625,42

, (6.29)

iдвном

где – суммарный номинальный ток одновременно раб

ателей.

Ток двухфазного

∑

iдвном

отающих

двиг

короткого замыкания в сети до 1000 В составляет:

)3()3()2(

87,0

кзкзкз

III ==

. (6.30)

Для оценки правильности выполнени

периодической составляющей тока трехфазно

приведены н в

я защиты при однофазных коротких

замыканиях

Обеспечение отключени защиты токов двух- и

трехфазного КЗ не является гарантией отключения токов однофазного КЗ

по той причине, что токи однофазного короткого замыкания в несколько

я расчетов величин

го КЗ в таблице 6.17

значения

)3(

кз

при трехфазном КЗ епосредст енно за

аппаратом напряжением 380 В трансформатора КТП и при трехфазном

КЗ на расстоянии 50 от КТП в кабельной линии с различными

сечениями алюминиевых жил.

6.4.3. Проверка срабатывани

я аппаратами

138

Таблица 6.17

Токи трехфазного короткого замыкания

)3(

кз

(кА) в цепях

напряжением 380 В при КЗ за трансформатором (длина кабеля 0 м)

и на расстоянии 50 м

Длина кабеля

50 м

Сечение алюминиевой жилы

мощность

трансформато-

0 м

150 мм 95

50 мм

оминальная

ра, кВА

мм

400 9,8 7,3 5 6,7

630 15 10 8,2 5,6

1000 22,5 12 9,3 6

1600 34,3 14,8 11 7

2500 48 15,5 11,5 7,1

раз е токов - и трехфазного КЗ. В ановках в с

глухозаземленной тралью п замыкани на рпус

еобходимо обеспечить быстрое отключение поврежденного участка.

меньш двух уст сетях

ней ри и фазы ко

Достигается это созданием высокой проводимости в петле фаза–нуль за

счет системы зануления.

По ПУЭ проводимость зануляющего проводника должна быть

порядка 50% проводимости фазного:

%50%100или2 ≥⋅≤

занул

фаз

фаззанул

. (6.31)

Здесь z – полное сопротивление

занул

проводника зануления, а z

фаз

–

полное сопротивление фазного проводника,

выбранного по допустимому току и потере напряжения. Кроме этого,

ус пр п

я точка однофазного КЗ

1000 В – конечная точка цепи тр

. Для выбора его

уста

предварительно

проводимость петли фаза–нуль должна быть такой, чтобы ток

однофазного КЗ на корп электро иемника

)1(

кз

ревышал бы в

определенное число раз (

α) ток аппарата защиты сети (I

ном. вст.

, I

ном. расц.

уст. сраб. авт.

кз

α≥

)1(

. (6.32)

Значения коэффициента

α приведены в таблице 6.18.

Расчетна

в установках напряжением до

ансформатор-электроприемник,

защищаемой на головном участке аппаратом защиты

вок срабатывания необходимо определить наименьший возможный

в данной сети ток одно азного КЗ.

139

Таблица 6.18

Кратность тока однофазного КЗ в сетях с глухозаземленной нейтралью

Кратность тока КЗ для помещений со

средой

Вид аппарата защиты

нормальной

взрыво-

пожароопасной

Плавкий п

кз

II ≥

редохранитель: I

ном вст

)1(

встномкз

II ≥

)1(

встном

Автоматический выключатель с обратно-

зависимой от тока характеристикой:

ном расц.

)1(

расцномкз

II ≥

)1(

расцномкз

II ≥

Автомат только с электромагнитным рас-

цепителем без зависимой части характери

стики: I

уст. сраб. авт.

при А

...

)1(

4,1

австсрабусткз

II ≥

100

≤

автном

...

)1(

25,1

австсрабусткз

II ≥

100

автном

Порядок расчета.

1. Составить схему замещения цепи однофазного в котору

входят сопротивления следующих элементов: фазного провода,

пере ния в месте КЗ, сопротивления обратного (или

четв

ения элементов и цепи при однофазном КЗ

в кон н

ании

Элемент

Активное сопротив-

КЗ, ю

ходного сопротивле

ертого) провода с подключенными параллельно ему заземляющими

проводн ками и сопротивления растекания заземления нейтрали

питающего трансформатора.

2. Определить активные и реактивные сопротивления прямой,

обратной и нулевой последовательности элементов: R

, Х

, R

, Х

3. Определить сопротивл

еч ой точке сети (например, шинопровода), таблица 6.19.

Таблица 6.19.

Сопротивления элементов при однофазном коротком замык

ление противлени

Реактивное со-

Трансформатор, Y / Y

)18...12(=

)8...7(=

тртр 1

)1( )1(

тртр 1

ХХ

Трансформатор, Δ / Y

трр

)1(

т тртр

ХХ

)1(

Четырехжильные кабели

кабкаб

)1(

кабкаб

ХХ

)1(

5,4=

Шины

шш

)1(

шш

ХХ

)1(

Шинопроводы ШМА

ШМАШМА

)1(

ШМАШМА

ХХ

)1(

Автоматические выключатели

аа

)1(

аа

ХХ

)1(

Контакты —

кк

)1(

140