Учет влияния комплексной нагрузки на ток КЗ

Метод учета комплексной нагрузки при расчете тока КЗ зависит от характера исходной схемы замещения комплексной нагрузки (черт. 24) и положения точки КЗ (черт. 25).

В радиальной схеме (черт. 25а) допускается не учитывать влияние статических потребителей (преобразователи, электротермические установки, электрическое освещение). Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, ударный ток, а также периодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент от асинхронных и синхронных электродвигателей следует рассчитывать в соответствии с требованиями разд. 3, 5, 7.

Состав узла комплексной нагрузки

АД - асинхронные двигатели; СД - синхронные двигатели; ЛН - лампы накаливания; ЛГ - лампы газоразрядные; П - преобразователи; ЭУ - электротермические установки; К - конденсаторные батареи; KЛ - кабельная линия; АГ - автономный источник электроэнергии; К1, К2, КЗ - точка КЗ; Т - трансформатор.

Черт. 24

Преобразование схемы замещения комплексной нагрузки

Черт. 25

При КЗ за общим для узла нагрузки сопротивлением (черт. 25б) начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ (_поНГ) в килоамперах следует определять с учетом влияния двигательной и статической нагрузок, используя формулу

(43)

где и - эквивалентная ЭДС и сопротивление прямой последовательности узла нагрузки; их значения в относительных единицах определяют по кривым, приведенным на черт. 10 и 11 приложения 8 в зависимости от относительного состава потребителей;

r _1S и x _1S - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи короткого замыкания, мОм (см. п. 3.4);

S _S - суммарная номинальная мощность нагрузки, кВ×А;

U _cp.НН - среднее номинальное напряжение сети, соответствующее обмотке низшего напряжения трансформаторов, В.

Значения ударного тока и периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от электродвигателей следует определять в соответствии с требованиями разд. 5 и 7.

При коротком замыкании за общим для нагрузки и системы сопротивлением (черт. 25в) и близких значениях отношения х / r ветвей расчетной схемы начальное значение периодической составляющей тока КЗ (I _пок) допускается рассчитывать по формуле

(44)

где - ЭДС узла нагрузки;

n_i - коэффициент трансформации трансформатора;

z _1НГ, z _c, z _к - модули сопротивлений ветвей исходной схемы замещения (черт. 25 в), причем

рассчитывается как указано в п. 3.2;

r _1Sк и x _1Sк - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи КЗ.

Ударный ток следует определять в соответствии с требованиями разд. 5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Рекомендуемое

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ТОКОВ КЗ

Пример 1. Для схемы, приведенной на черт. 26 определить токи при трех-, двух- и однофазном КЗ в точке К1. Для трехфазного КЗ определить максимальные и минимальные значения тока КЗ.

1.1. Исходные данные

Система С

S _к = 200 МВ×А; U _cp.BH = 6,0 кВ.

Трансформатор Т: ТС = 1000/6

S _т.ном = 1000 кВ×А; U _BH = 6,3 кВ;

U _НH = 0,4 кВ; Р _{к ном} = 11,2 кВ;

u _к = 5,5 %.

Расчетная схема к примеру 1 и ее преобразование

Черт. 26

Автоматический выключатель «Электрон»

QF: r _кв = 0,14 мОм; х _кв = 0,08 мОм.

Шинопровод ШМА-4-1600Ш:

r _ш = 0,030 мОм/м; х _ш = 0,014 мОм/м;

r _нп = 0,037 мОм/м; х _нп = 0,042 мОм/м; l _ш = 10 м.

Болтовые контактные соединения: r _к = 0,003 мОм; n = 4.

1.2. Расчет параметров схемы замещения

1.2.1. Параметры схемы замещения прямой последовательности

Сопротивление системы (х _с), рассчитанное по формуле 1, составит:

Активное и индуктивное сопротивления трансформаторов (r _т) и (x _т), рассчитаны по формулам 3 и 4, составят:

Активное и индуктивное сопротивления шинопровода:

r _ш = 0,030×10 = 0,30 мОм; x _ш = 0,014×10 = 0,14 мОм.

Активное сопротивление болтовых контактных соединений:

r _к = 0,003×4 = 0,012 мОм.

Активное сопротивление дуги определяют, как указано в приложении 9, черт. 22: r _д = 5,6 мОм.

1.2.2. Параметры схемы замещения нулевой последовательности.

r _от = 19,1 мОм; х _от = 60,6 мОм;

r _нп = 0,037×10 = 0,37 мОм; х _нп = 0,042×10 = 0,42 мОм.

1.3. Расчет токов трехфазного КЗ

где К _уд определяют по кривой черт. 2.

1.4. Расчет токов однофазного КЗ

Ток однофазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги

1.5. Расчет токов двухфазного КЗ

Ток двухфазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги:

Результаты расчета токов КЗ сведены в табл. 22.

Таблица 22

Результаты расчета токов КЗ к примеру 1

Точка КЗ	Вид КЗ	Максимальное значение тока КЗ, кА	Минимальное значение тока КЗ, кА
I по	i ао	i уд	I по	i ао	i уд
К1	К^(3)	23,33	32,9	47,84	18,6	26,23	28,32
К1	К^(1)	8,13	-	-	7,46	-	-
К1	К^(2)	20,21	-	-	18,39	-	-

Пример. 2. Для схемы, приведенной на черт. 27, определить максимальные и минимальные значения токов при трехфазном КЗ в точках К1 и К2.

2.1. Исходные данные

Система С U _cp.BH = 10,5 кВ; I _{откл.ном} = 11 кА.

Трансформатор Т. ТС = 1600/10,0

S _т.ном = 1600 кВ×А, U _BH = 10,5 кВ;

U _НH = 0,4 кВ, Р _к.ном = 16 кВт, u _к = 5,5 %

Шинопроводы

Ш1: ШМА4-3200: I _ном = 3200 А, r _1ш = 0,01 мОм/м;

х _1ш = 0,005 мОм/м, l ₁ = 10 м.

Ш2, Ш3: ШМА4-1600: I _ном = 1600 А, r _1ш = 0,03 мОм/м;

х _1ш = 0,014 мОм/м, l ₂ = 20 м, l ₃ = 30 м.

Ш4, Ш5: ШРА-73У3: I _ном = 600 А, r _1ш = 0,1 мОм/м;

х _1ш = 0,13 мОм/м, l ₄ = 50 м, l ₅ = 40 м.

Кабельные линии

КЛ1, КЛ2, КЛ3: ААШЬ = 3´185: r _1кб = 0,208 мОм/м; х _1кб = 0,055 мОм/м;

l ₁ = 150 м, l ₂ = l ₃ = 20 м.

Измерительные трансформаторы тока

ТА1, ТА2: I _ном = 500 А, r _ТА1 = r _ТА2 = 0,05 мОм;

х _ТА1 = х _ТА2 = 0,07 мОм;

ТА3, ТА4, ТА5: I _ном = 200 А, r _ТА3 = r _ТА4 = r _ТА5 = 0,42 мОм;

х _ТА3 = х _ТА4 = х _ТА5 = 0,67 мОм.

Активное сопротивление болтовых контактных соединений:

r _к = 0,03 мОм, n = 4.

Автоматические выключатели типа «Электрон»

QF1, QF4. I _ном = 1000 А, r _кв1 = r _кв4 = 0,25 мОм;

x _кв1 = х _кв4 = 0,1 мОм;

QF2, QF3, QF5, QF6:

I _ном = 400 А, r _кв2 = r _кв3 = r _кв5 = r _кв6 = 0,65 мОм,

x _кв2 = х _кв3 = x _кв5 = х _кв6 = 0,17 мОм,

QF7, QF8, QF9, QF10: I _ном = 200 А;

r _кв7 = r _кв8 = r _кв9 = r _кв10 = 1,1 мОм;

x _кв7 = х _кв8 = x _кв9 = r _кв10 = 0,5 мОм.

Синхронный двигатель СД.

СД-12-24-12А: Р = 125 кВт; U _ном = 380 В;

Расчетная схема к примеру 2

Черт. 27

Асинхронные двигатели АД1 и АД2.

А03-315М-6У3: Р = 132 кВт, I _пуск/ I _ном = 7,0;

U _ном = 380 В, I _ном = 238,6 A, M_max/M_ном = b _ном = 2,6;

M_пуск/M_ном = 1,6; M_min/M_ном = 0,8; cos j_ном = 0,9;

n _с = 1000 об/мин; h = 93,5 %; s _ном = 1,7 %.

Схема замещения к примеру 2

Черт. 28

Комплексная нагрузка КН

Суммарная активная мощность составляет P _S = 350 кВт, cos j = 0,8. В состав нагрузки входят асинхронные двигатели (АД), лампы накаливания (ЛН), преобразователи (П) в следующем соотношении: Р _АД =175 кВт, Р _ЛН = 35 кВт, Р _П = 140 кВт.

2.2. Расчет параметров схемы замещения (черт. 23)

2.2.1 Параметры схемы замещения прямой последовательности

Сопротивление системы (х _с), рассчитанное по формуле (2) настоящего стандарта, составит:

Активное (r _т) и индуктивное (x _t) сопротивления трансформаторов, рассчитанное по формулам (3), (4) настоящего стандарта, составят:

Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов.

Ш1: r _ш1 = 0,01×10 = 0,1 мОм; х _ш1 = 0,005×10 = 0,05 мОм;

Ш2: r _ш2 = 0,03×20 = 0,6 мОм; х _ш2 = 0,014×20 = 0,28 мОм;

Ш3: r _ш3 = 0,03×30 = 0,9 мОм; х _ш3 = 0,014×30 = 0,42 мОм;

Ш4: r _ш4 = 0,1×50 = 5,0 мОм; х _ш4 = 0,13×50 = 6,5 мОм;

Ш5: r _ш5 = 0,1×40 = 4,0 мОм; х _ш5 = 0,13×40 = 5,2 мОм;

Активное и индуктивное сопротивления кабельных линий:

КЛ1: r _1кб1 = 0,208×150 = 31,2 мОм; х _1кб1 = 0,055×150 = 8,25 мОм;

КЛ2, КЛ3: r _1кб2 = r _1кб3 = 0,208×20 = 4,16 мОм;

х _1кб2 = х _1кб2 = 0,055×20 = 1,1 мОм.

Расчет параметров АД1 и АД2.

Принимая Р _мх = 0,02× Р _ном; r ₁ = s _ном = 0,017 , получаем:

Расчет параметров СД:

Расчет параметров комплексной нагрузки НГ

Параметры комплексной нагрузки определяют по кривым черт. 11а приложения 8, при этом

или в именованных единицах:

2.3. Расчет токов трехфазного КЗ

2.3.1. Ток трехфазного КЗ в расчетной точке К1 без учета влияния электродвигателей и комплексной нагрузки

2.3.2. Необходимость учета влияния электродвигателей и комплексной нагрузки на ток при металлическом КЗ в точке К1, определенная в соответствии с п. 1.4 настоящего стандарта, показывает, что

больше, чем

, поэтому асинхронные двигатели следует учитывать.

меньше, чем 0,01×36380 = 363,8 А, поэтому синхронный двигатель не следует учитывать.

больше, чем 0,01×36380=363,8 А,

поэтому влияние комплексной нагрузки следует учитывать.

Таким образом, при расчете суммарного тока КЗ в точке К1 следует учитывать влияние асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Такой же вывод следует и при условии учета электрической дуги.

Расчет составляющей тока КЗ в точке К1 от комплексной нагрузки.

Расчет составляющей тока КЗ в точке К1 от асинхронных двигателей:

2.3.3. Ток трехфазного КЗ в расчетной точке К2 без учета влияния электродвигателей и комплексной нагрузки

При определении минимального значения тока следует учесть влияниеэлектрической дуги и увеличение активного сопротивления кабеля вследствиенагревания его током КЗ:

где r _д - сопротивление дуги, определяемое в соответствии с черт. 15 приложения 9, при этом в соответствии с (42) l _кб1S= 158 м;

С _J - коэффициент, определяемый для t _откл = 0,6 с в соответствии с черт. 7 приложения 2.

Таблица 23

Результаты расчета токов КЗ к примеру 2

Точка КЗ	Вид КЗ	Составляющие тока КЗ по ветвям	Максимальное значение тока КЗ, кА	Минимальное значение тока КЗ, кА
I по	i ао	i уд	I по	i ао	i уд
К1	К^(3)	Т	36,38	54,45	79,75	28,6	40,45	44,9
К1	К^(3)	НГ	1,46	2,06	2,06	1,42	2,0	2,0
К1	К^(3)	АД	2,21	3,12	3,84	2,16	3,05	3,05
К1	К^(3)	K1	40,24	59,9	85,65	32,37	45,76	50,68
К2	К^(3)	Т	6,02	8,5	8,5	4,19	5,93	5,93

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ