Расчет токов короткого замыкания

 

 Токи короткого замыкания рассчитывают для оценки чувствительности защит электрических сетей и для проверки проводников и оборудования на термическую и электродинамическую стойкость. Для оценки чувствительности защит необходимо определить минимальные токи к.з. в самой удаленной точке ЛЭП, для проверки оборудования – максимальные значения токов к.з. в месте где будут размещаться электрические аппараты.

Порядок расчета:

1. Составляется расчетная однолинейная схема сети. Пример такой схемы приведен на рисунке 6.1.

 

 

Рисунок 6.1. Расчетная схема

 

2. По расчетной схеме составляют схему замещения, рисунок 6.2.

 

Рисунок 6.2. Схема замещения сети

 

3. Рассчитывают параметры схемы замещения.

Все параметры схемы замещения должны быть приведены к одинаковым условиям, при выполнении расчетов в именованных единицах – к базисному напряжению U _б. В качестве базисного напряжения принимают напряжение холостого хода трансформатора сети для, которой рассчитывается ток к.з. Для сети 10кВ это будет напряжение 10,5кВ, для сети 0,38кВ – 0,4кВ.

Сопротивление системы, приведенное к базисному напряжению:

                                                   Х_с = U _б ² / S _кс,                                              (6.1)

где U_б – базисное напряжение, кВ; S_кс – мощность к.з. системы, МВА, задана в исходных данных проекта.

Сопротивление трансформатора:

– полное:

                                             Z _т = u _к % U _б ² / 100 S _н,                                    (6.2)

– активное:

                                                 R _т = P _к U _б ² / S _н ²,                                            (6.3)

– реактивное:

                                             Х_т =  ,                                  (6.4) 

где u _к % – напряжение короткого замыкания трансформатора; S_н – номинальная мощность трансформатора, МВА; P _к – потери короткого замыкания трансформатора, кВт.

Активное и реактивное сопротивления ЛЭП, приведенные к базисному напряжению, рассчитывают по формулам (6.5, 6.6)

                                              R _л = r ₀ L U _б ² / U_{c н} ²,                                     (6.5)

                                               X _л = x ₀ L U _б ² / U_{c н} ²,                             (6.6)

где U_{c н} – среднее номинальное напряжение ЛЭП, кВ.

4. Определяют суммарные значения активного R _к и реактивного сопротивлений X _к схемы замещения до точек короткого замыкания.

                                                      R _к = ∑ R_i,                                                  (6.7) 

                                                  X _к = X_c + ∑ X_i,                                              (6.8)

где ∑ R_i и ∑ X_i – сумма активных и реактивных сопротивлений участков ЛЭП от центра питания до точки к.з., Ом.              

5. Рассчитывают значения токов к.з.

Ток трехфазного к.з.

                                    .                                           (6.9)

Для проверки оборудования на электродинамическое действие тока необходимо рассчитать значение ударного тока к.з. по формуле:

                                         i _у = K _у I _к ⁽³⁾,                                                  (6.10)

где К_У – ударный коэффициент, определяемый по формуле:

                                       ,                                           (6.11)

где Т_к – постоянная времени электромагнитного переходного процесса:

                                                      Т_к = Х_к / × R _к.                                               (6.12)

Ток двухфазного к.з. можно определить по соотношению:

                                             I _к ^{( 2 )} = 0,87 I _к ⁽³⁾.                                                (6.13)

Ток однофазного к.з. в сети 0,38кВ рассчитывают по упрощенной формуле:

                                     ,                                                (6.14)

где Z _т ^{( 1 )} – полное сопротивление трансформатора при однофазном к.з., Ом; Z _п – сопротивление петли фаза-ноль, Ом, определяют расчетом или по справочным данным.

                                                   Z _п =∑ Z _{п 0 i} l_i,                                               (6.15)

 

где Z _{п 0 i} – удельное погонное сопротивление петли фаза-ноль на i -том участке, Ом/км; l_i – длина i -того участка сети, км.

Результаты расчетов токов к.з. должны быть оформлены в виде таблицы.

Таблица 6.1

Результаты расчета токов короткого замыкания.

Точка к.з.	Z к, Ом	Z п, Ом	I к ^( ^3), А	I к ^(2), А	I к ^(1), А	i у, А