Приклад розрахунку струмів К.З

Приймаємо, що напруга на шинах 6 кВ залишається незмінною, опір від

джерела живлення до шин 6 кВ враховуємо. Розрахунок проводимо в іменованих одиницях.

Визначимо струми короткого замикання в точці К1. Приймаємо Uб1=6,3 кВ.

Складемо схему заміщення.

Визначаємо опір від джерела живлення до шин 6 кВ ТП при заданому струмі вимкнення масляного вимикача 10 кА за формулою:

U 2

х б 1

3 І н вимк U сер 1

(44)

де U б 1 U сер 1 6,3 кВ

- базова (середня) висока напруга, кВ;

І н вимк 10 кА - номінальний струм вимкнення автомата, кА

х 6,3

3 10 6,3

 

363 мОм

Визначаємо опір кабелю вводу за формулами:

х 2 х 0 l 1

 

 

(45)

де l 1 - довжина кабелю від ГПП до трансформаторної підстанції, км;

х 0 0,08 - індуктивний опір однієї фази, Ом/км

х 2 0,08 0,5 40 мОм

r 2 r 0

l 1

(46)

 

C

6 кВ

 

 

ВММ-10А-400-10У2

 

 

ААБ S=120×3мм2 2 шт. l1=0,5 км

х0=0,08 Ом/км

К1 шини 6 кВ

 

ААБ S=35×3

Рн.дв=350 кВт l2=100м l3=100м

 

 

М1 М2

 

ТМ 1600/10

 

Uн=5,5%

 

 

К2

шини 0,4 кВ

 

 

М3

 

 

Рисунок 2 – Розрахункова схема для визначення струмів К.З.

 

де l 1 - довжина кабелю від ГПП до трансформаторної підстанції, км;

r 0 0,27

- активний опір, Ом/км

r 2 0,27 0,5 135 мОм

Визначимо опір кабелю від шин 6 кВ до двигуна аспераційного пристрою за формулами:

х 3 х 0 l 2

(47)

 

 

x 1

 

мОм

 

x 2 мОм

 

r 2

K1

 

мОм

 

 

шини 6 кВ

 

x 3 мОм

x

3 мОм

 

 

r

3 мОм

r 3 мОм

27

 

x

4 мОм

x

4 мОм

Рисунок 3 – Схема заміщення №1

 

 

де l 2

- довжина кабелю від довжина кабелю від трансформаторної підстан-

ції до двигуна, км;

х 0 0,08 - індуктивний опір однієї фази, Ом/км

х 3 0,08 0,1 8 мОм

r 3 r 0

l 2

 

(48)

 

де l 2

- довжина кабелю від довжина кабелю від трансформаторної підстанції до

двигуна, км;

r 0 0,27 - активний опір, Ом/км

r 3 0,27 0,1 27 мОм

x

/ x 3

3 2

r

/ r 3

3 2

8 4 мОм

2

27 13,5 мОм

Визначимо опір двигуна аспераційної установки за формулою:

 

х х //

U б 1

 

(49)

4 d S

 

д ном

 

 

d

нів;

де х // 0,2 - індуктивний опір у відносних одиницях електричних двигу-

U б 1 U сер 1 6,3 кВ

- базова (середня) напруга, кВ;

Sд ном

 

- номінальна потужність двигуна, МВ.А

 

S д ном

Рпасп

i cos

(50)

350

S дном

 

0,9 0,9

0,43 МВ А

х 0,2 6,3

4 0,43

 

18400 мОм

Визначимо струм короткого замикання від системи за формулою:

 

І п 0 с

U б 1

3 х 2

 

 

r 2

 

(51)

 

 

де U б 1 U сер 1 6,3 кВ

- базова (середня) висока напруга, кВ;

х 1 - сумарний індуктивний опір від джерела живлення до шин 6 кВ та від ГПП до трансформаторної підстанції, мОм;

r - сумарний активний опір від ГПП до трансформаторної підстанції, мОм

х 1 х 1 х 2

(52)

де х 1 - індуктивний опір від джерела живлення до шин, мОм;

х 2

х 1

- індуктивний від ГПП до трансформаторної підстанції, мОм

363 40 403 мОм

r r

 

(53)

де r 2 - активний опір від ГПП до трансформаторної підстанції, мОм

r 135 мОм

І п 0 с

 

3 4032 1352

8,6 кА

Визначимо струм короткого замикання від двигуна за формулою:

 

І п 0 д

U б 1

3 х 2

 

 

r 2

 

(54)

 

 

де U б 1 U сер 1 6,3 кВ

- базова (середня) висока напруга, кВ;

х 2 - сумарний індуктивний опір від шин трансформаторної підстанції до дви-

гуна та індивідуальний опір двигуна, мОм;

r - сумарний активний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна,

 

/

х 2 х 3

 

х 4

 

(55)

 

де х 3 - індуктивний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна,

х 4

х 2

 

- індуктивний опір двигуна, мОм

4 18400 18404 мОм

 

/

r r

(56)

 

 

 

мОм

де r 3

 

r

- активний опір від шин трансформаторної підстанції до двигуна,

 

 

13,5 мОм

 

І п 0 д

 

6300

3 184042 13,52

 

 

0,23 кА

Визначимо сумарний струм короткого замикання в точці k1 за формулою:

І п 0 k

I п 0 с 2 І п 0 д

(57)

де I п 0 с

 

- струм короткого замикання від системи, кА;

І п 0 д - струм короткого замикання від двигуна М1, кА

І п 0 k

8,6 0,23 8,83 кА

Визначимо ударний струм короткого замикання від системи в точці К1

за формулою:

іус

 

2 k у I п 0 с

 

 

(58)

 

де I п 0 с

- струм короткого замикання від системи, кА;

k у

 

іус

1,369 - коефіцієнт

 

2 1,369 8,6 16,8 кА

Визначимо ударний струм від двигуна за формулою:

іуд

2 k у I п 0 д

 

(59)

де І п 0 д - струм короткого замикання від двигуна М1, кА;

k у

 

іуд

2 - коефіцієнт

 

2 2 0,23 0,65 кА

Визначимо сумарний ударний струм в точці k1 за формулою:

іуk

і ус 2 і уд (60)

 

де іус - ударний струм короткого замикання від системи, кА;

 

 

іуk

іуд - ударний струм від двигуна, кА

16,8 2 0,65 18,1 кА

При визначенні струмів короткого замикання на шинах 0,4 кВ цехової

трансформаторної підстанції в точці k2 приймаємо U б 2 U сер 2 0,4 кВ.

 

/

x 1

 

 

мОм

0,938

 

r /

1 мОм

0,54

 

 

xТ

5,4

 

мОм

 

К rТ мОм

1,03

 

 

М3

 

Рисунок 4 – Схема заміщення №2

Опір від системи до шин 6 кВ ТП приводимо до напруги 0,4 кВ:

/ 2

х 1 х 1 kT

(61)

 

де х 1 - сумарний індуктивний опір від джерела живлення до шин 6 кВ та

від ГПП до трансформаторної підстанції, мОм;

 

k 0,4 0,06 - коефіцієнт трансформації

T 6,3

х / 403 0,06 2 0,938 мОм

r / r

 

T

k 2

 

 

(62)

 

 

 

 

мОм;

де r - сумарний активний опір від ГПП до трансформаторної підстанції,

k 0,4 0,06 - коефіцієнт трансформації

T 6,3

r / 135 0,062 0,54 мОм

В виду віддаленості синхронного двигуна М1 від точки k2, впливом його на величину струмів короткого замикання на шинах 0,4 кВ нехтуємо.

Визначаємо опір трансформатора 6/0,4 кВ за формулою:

Рк

rТ

U

сер 2

S

2

н

 

(63)

де Рк - потужність короткого замикання в трансформаторі, кВт;

U б 2 U сер 2 0,4 кВ

- базова (середня) низька напруга, кВ;

 

.

S н - номінальна потужність трансформатора кВ А

16,5 4002

rТ

1600 2

 

1,03 мОм

 

х

u

к

 

Р U 2

к б

 

 

(64)

Т 100

Sн S н

де Рк - потужність короткого замикання в трансформаторі, кВт;

U б 2 U сер 2 0,4 кВ

- базова (середня) низька напруга, кВ;

н

S - номінальна потужність трансформатора кВ.А;

uк - напруга короткого замикання в трансформаторі, кВ

 

5,5

 

16,5

 

хТ 5,4 мОм

Визначимо опір асинхронного двигуна М2 за формулою:

 

d

д

х х //

U б 2

S

 

(65)

д ном

де U б 2 U сер 2 0,4 кВ - базова (середня) низька напруга, кВ;

 

МВ.А;

 

S д ном

Pном

i cos

0,9 0,9

 

0,43 - номінальна потужність двигуна,

d

х // 0,2 - коефіцієнт

 

хд 0,2

0,42

0,43

 

74 мОм

Визначимо сумарні опір від системи до шин 0,4 кВ ТП з урахуванням опору шин, з’єднуючий трансформатор із збірними шинами 0,4 кВ й перехідного опору контактів, які прийнято рівним rдоб=2мОм за формулами:

/

r r

2 1

rT rдоб

(66)

 

де rT

- активний опір трансформатора, мОм;

rдоб 2 мОм - додатний опір, мОм

r 0,54 1,03 2 3,57 мОм

/

х 2 х 1 хT

(67)

 

де хT

х 2

- індуктивний опір трансформатора, мОм;

1,62 5,4 7,03 мОм

Опором кабелю, яким двигун М2 підключений до шин 0,4 кВ, нехтуємо ма-

лою довжиною кабеля:

Визначаємо струм короткого замикання від системи в точці k2 за формула-

ми:

 

І k 2 с

U б 2

3 х 2 r 2

2 2

 

(68)

 

де U б 2 U сер 2 0,4 кВ - базова (середня) низька напруга, кВ;

х 2 - сумарний індуктивний опір від системи до шин 0,4 кВ, мОм;

 

r - сумарний активний опір від системи до шин 0,4 кВ, мОм

 

І k с

3 3,57 2 7,022

 

29,3 кА

Визначимо струм короткого замикання від двигуна М2 за формулою:

І п 0 д 4,5 I ном д

(69)

 

де I ном д - номінальний струм двигуна, кА

 

I ном д

Рном д

3 U сер 2 i cos

 

(70)

де Рном д

 

- номінальна потужність двигуна, кВт;

cos

- коефіцієнт потужності;

i 0,76;

U б 2 U сер 2 0,4 кВ

ном д

I 350

3 0,4 0,9 0,9

 

 

- базова (середня) низька напруга, кВ

 

635,4 А

І п 0 д 4,5 635,4 2,8 кА

Визначимо ударний струм короткого замикання в точці k2 від системи за формулою:

іус 2

2 k у I k с

(71)

де k у

1,3 - коефіцієнт;

I k с - струм короткого замикання від системи в точці k2, кА

 

іус 2

 

2 1,3 29,3 53,9 кА

 

лою:

Визначимо ударний струм короткого замикання від двигуна М2 за форму-

іуд 2 6,5 I номд

(72)

де I ном д - номінальний струм двигуна, кА

і уд 2 6,5 635,4 4,1 кА

Визначимо сумарні струми короткого замикання в точці k2 за формулами:

k

І І k c І п 0 д

(73)

 

де I k с - струм короткого замикання від системи в точці k2, кА;

І п 0 д - струм короткого замикання від двох двигунів, кА

k

І 29,3 2,8 32,1 кА

іуk

іус 2 іуд 2

(74)

де і ус 2 - ударний струм короткого замикання в точці k2 від системи, кА;

іуд 2 - ударний струм короткого замикання від двох двигунів, кА

іуk

53,9 4,1 58 кА

 

Перевірка виковольтного обладнання та струмоведу-

чих частин на дію струму к.з

Для перевірки апаратів і струмоведучих частин на термічну стійкість при к.з. необхідно визначити величину теплового імпульса

Вк, пропорційного кількості виділюваного при цьому тепла. Процеси,

що відбуваються при коротких замиканнях, дуже складні і для визна-

чення величини теплового імпульсу на підстанціях промислових під-

приємств користуються формулою

Вк I п. о. (tоткл. Т а),

де Iп.о. – зверхперехідний струм к.з., кА;

tоткл. – дійсний час протікання струму к.з., що визначається кон-

кретно для заданої крапки схеми.

Наприклад, на стороні вищої напруги ГПП із віддільниками і корот-

козамикачами

tоткл. tз. т. t к. з. tз. л. tо. в.,

де tз.т. – час дії захисту трансформатора (диференціального чи токового відсічення);

tк.з. – час включення короткозамикача (по технічним даним для обраного типу короткозамикача);

tз.л. – час дії захисту лінії з боку живильної підстанції; варто взя-

ти до уваги максимальний струмовий захист;

t о.у - час відключення вимикача на живильній підстанції (по техніч-

ним даним зазначеного типу вимикача);

Та - постійна часу загасання аперіодичної складової струму к.з.

Величина Та визначається по табл.7.1 [2] При обчисленні теп- лового імпульсу короткого замикання на шинах цехової підстанції час протікання струму к.з. складається з

tоткл = t з + t о.у

де t з - час дії максимального токового захисту t з = 0,5-1 c

t о.у - каталожний час відключення вимикача, прийнятого до

установки.

Величина Вк повинна визначатися з урахуванням призначення і місця апарата в схемі, тому що час протікання струму к.з. по елемен- тах схеми може бути по-різному. Наприклад, для віддільника і корот- козамикача воно різне, але для навчального проектування можна до- пустити визначення Вк по найбільшому tоткл і використовувати це значення для всіх елементів схеми.

Для установки на стороні вищої напруги ГПП варто вибрати основне

устаткування відповідно до схеми комутації: вимикач, роз'єднувач, віддільник, короткозамикач. Вибір апаратів варто представляти у таб- личній формі.

Перетин збірних шин розподільного устрою на 0,4 кВ вибирають

за умовою нагрівання тривалим робочим струмом, а вище 1000В по економічній щільності струму. Для РУ 6-10 кв варто приймати алю- мінієві шини прямокутного перетину. Табличне значення тривалого припустимого струму шин зменшується на 5% при положенні шин на опорних ізоляторах у горизонтальній площині, тому що погіршу- ються умови охолодження

I’ дл.доп = 0 95 • I дл.доп

Довгостроково припустимі величини струмів визначаються по

[2],с.511 чи [1],с.359.

Умова вибору по нагріву I’ дл.доп ≥ Iрасч

Шини перевіряються за умовами термічної і динамічної стійкості.

При перевірці шин і кабелів на термічну стійкість визначається міні- мально припустимий перетин по нагріванню струмом короткого за- микання

В

S к

мин

с

де Вк - розрахункова величина теплового імпульсу к.з, А2 • с;

С - термічний коефіцієнт (функція), А• с1/2 /мм2,

рівний для алюмінієвих шин - 95; для кабелів з

алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією 6 кв-98

і 10 кв-100; те ж, але з поліетиленовою ізоляцією -

62 і 65 відповідно.

Умова термічної стійкості Sмин ≤ S выбр

S выбр - перетин обраного чи кабелю шин.

При перевірці шин на динамічну стійкість розраховується меха-

нічна напруга в матеріалі шин σрасч і порівнюється з припустимим значенням σдоп.Умова динамічної стійкості

σрасч≤ σдоп

Значення припустимої напруги в матеріалі шин наприклад, для

алюмінієвих шин марки АТ, А1 σдоп =82,3 МПа.

Порядок визначення розрахункової величини напруги в матеріа-

лі шин для односмужних шин наступний.

Визначається сила, що діє на шину середньої фази при трифаз-

ному короткому замиканні

 

ф

F 3 10 7 K

i 2

y l, H,

a

де iy - ударний струм к.з. А;

Кф- коефіцієнт форми шин;

Кф= I для прямокутних шин, тому що відстань між фазами значно

більше периметра шин;

а - відстань між осями фаз, визначається безпосередньо для при-

йнятого до установки типу осередку РУ 6-10 кв; при відсутності таких даних для осередків КРУ можна приймати а = 260 мм;

l - відстань між сусідніми опорними ізоляторами, рівна розміру осередку КРУ по фасаду; для КРУ типів К-ХП

l = 900 мм, КМ-1Ф l = 750 мм чи 1125 мм.

Шина розглядається як багатопрогонова балка, що вільно ле-

жить на опорах; згинальний момент шин

M F l

Далі визначається момент опору шини щодо осі, перпендикуля-

рної дії зусилля. Для різного конструктивного виконання шинної конструкції ця величина розраховується по спеціальних формулах

Для односмужних шин, розташованих в одній горизонтальній площи-

b h 2

ні(рис,5) момент опору дорівнює W

 

Напруга в матеріалі шин, що виникає при впливі згинаючого момен-

ту, дорівнює

M

rрасч

W