Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ

Расчет выполняется с целью выбора коммутационной аппаратуры, шинопроводов, кабелей и другого электрооборудования, а также проверки чувствительности защит. Особенности расчета токов к. з. в сетях 0,4 кВ: необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов цепи к.з.; при питании от энергосистемы не учитывается затухание периодической составляющей тока к. з. ввиду большой электрической удаленности генераторов; при питании от маломощных местных электростанций или автономных генераторов напряжением выше 1000 В затухание периодической составляющей тока к. з. не учитывается, если мощность генератора превышает мощность понижающего трансформатора в пять и более раз; при питании от автономных или аварийных генераторов напряжением 0,4 кВ затухание учитывается независимо от мощности генератора. В зависимости от цели расчета учитывают разные расчетные режимы работы электрической схемы. При выборе аппаратуры расчетным считается максимальный режим, при котором токи к. з. имеют максимальные значения. Этот же режим учитывают при расчетах токов пуска и самозапуска электродвигателей с целью обеспечения несрабатывания защит в сети. При проверке чувствительности защит расчетным является минимальный режим, при котором токи к. з. имеют минимальные значения. Этот же режим используют для проверки возможности пуска и самозапуска электродвигателей. При расчетах металлических к.з. (сопротивление контакта в месте повреждения не учитывается) определяют следующие значения токов: — максимальный ток трехфазного металлического к. з. при максимальном режиме работы питающей энергосистемы, используется для выбора аппаратуры и защит, проверки селективности их действия; — минимальный ток двухфазного металлического к. з. при минимальном режиме работы энергосистемы, используется для проверки чувствительности защит; •— минимальный ток однофазного металлического к.з., определяется для проверки чувствительности и селективности действия защит. Подавляющее большинство к.з. в сетях 0,4 кВ происходит через электрическую дугу в месте повреждения, сопротивление которой существенно снижает значение тока к.з. По данным исследований ЛенПЭОВНИИПЭМ в 85 % случаев к. з. возникают вследствие металлического контакта, однако электродинамические силы, пропорциональные квадрату тока, разбрасывают металлические проводники, разрывают закоротки небольшого сечения и к. з. переходит в дуговое. При больших токах электродинамические силы достигают нескольких тонн и так быстро разрывают металлический контакт, что ток к. з. не достигает максимального значения, а сразу же ограничивается сопротивлением дуги (как в токоограничивающих выключателях). Лишь в 2 % случаев к.з. остается металлическим, при условии надежно закрепленной закоротки большого сечения. Чтобы учесть токоограничивающее действие электрической дуги в месте повреждения, определяют следующие значения токов и напряжений: — средний, наиболее вероятный ток трехфазного к. з., вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения [2], используется для выбора аппаратуры в сети, в том числе отходящих от КТП линий, в случае, если невозможно выбрать аппаратуру, стойкую при металлическом к. з. (кроме вводных и секционного выключателей КТП, которые всегда следует выбирать по металлическим к. з.), а также для проверки селективности защит при этом токе, если при металлическом к. з. она не обеспечивается; — минимальный ток двухфазного к. з., вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения, используется для проверки чувствительности защит; — минимальный ток однофазного к. з., вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения, используется для проверки чувствительности защит; Ск-ост — остаточное напряжение при к.з. через дугу, используется для проверки чувствительности максимальных токовых защит с пуском по напряжению, устанавливаемых на понижающих трансформаторах и генераторах напряжением 0,4 кВ. Определяются также значения ударного тока к.з. и его тепловой импульс, их используют для выбора аппаратуры (автоматических выключателей, рубильников), шинопроводов и другого электрооборудования. Сопротивления элементов схемы замещения. Для расчетов токов к. з. составляют схему замещения, в которую входят все сопротивления цепи к. з. Значения этих сопротивлений выражают в миллиомах (мОм). Далее рассмотрено, как определяются сопротивления отдельных элементов схемы замещения. Питающая энергосистема. Активное и индуктивное сопротивления питающей энергосистемы до зажимов высшего напряжения ВН понижающего трансформатора находят из расчета токов к. з. на стороне ВН и приводят к стороне низшего напряжения НН по выражениям:

где лсс.вн и тс.вн — соответственно индуктивное и активное сопротивления энергосистемы, приведенные к стороне ВН, Ом; хс и г с — то же, приведенные к стороне НН понижающего трансформатора, мОм; С/И.т.нн и и„.т.вн — соответственно номинальные напряжения обмоток НН и ВН понижающего трансформатора. Для практических расчетов токов к.з. допустимо не учитывать активное сопротивление энергосистемы, а индуктивное принимать равным полному сопротивлению энергосистемы (это не влияет на точность расчетов токов к.з. в сети 0,4 кВ), определяя его значение (в омах) по известному току (в килоамперах) или мощности S<*H (в мегавольт-амперах) трехфазного к. з. на зажимах ВН понижающего трансформатора 6(10)/0,4 кВ: (2)

где Uc.bh —напряжение энергосистемы со стороны ВН трансформатора, при котором определялись ток и мощность к. з. системы, кВ. Трансформаторы. Активное и индуктивное сопротивления понижающего трансформатора (в миллиомах), приведенные к стороне НН: (3)

(5) где Sh.t — номинальная мощность трансформатора, кВ-А; 11к.т — номинальное линейное напряжение обмотки НН, кВ; Рк — мощность потерь к. з. в трансформаторе, кВт; ик — напряжение к.з. трансформатора, %. Таблица 1. Активные и индуктивные сопротивления, мОм, трансформаторов 6(10)/0.4 кВ

Параметры стандартных трансформаторов 6 (10)/0,4 кВ приведены в табл. 1. Кабели. Активное и индуктивное сопротивления кабелей определяют по выражениям (6) где Худ и Гуд — соответственно индуктивное и активное удельные сопротивления кабелей, принимаются по табл. 2, мОм/м; / — длина кабеля, м. Шины и шинопроводы. Сопротивление шин и шинопроводов находят аналогично. Их удельные сопротивления приведены в табл. 3, 4. Сопротивление шин и шинопроводов длиной 5 м и менее можно не учитывать, так как их влияние па ток к. з. невелико. При известных расстояниях между прямоугольными шинами индуктивное сопротивление (в миллиомах на метр) можно определить приближенно по выражению Таблица 2. Удельное сопротивление (прямой последовательности) кабелей с алюминиевыми жилами при температуре проводника 65 С мОм/м [I8J