Расчет токов короткого замыкания

В трехфазных электрических цепях переменного тока возможны трех- и двухфазные к.з. Процессы при к.з. являются аварийными, т.к. величина тока при этом достигает значений, опасных для кабельной сети и электроустановок, и может вызвать пожар. В связи с этим, при возникновении к.з. сеть в целом и ее отдельные участки должны быть отключены максимальной токовой защитой МТЗ. Действующие ПБ и ПТЭ предусматривают обязательное определение ожидаемых величин токов к.з. с целью обеспечения четкого и надежного действия МТЗ.

   По приведенным длинам кабелей и по таблицам «Зависимости
токов к.з. I_{к (ВН)}⁽³⁾, I_{к (ВН)}⁽²⁾ и сопротивлений цепи к.з. в сети напряжением 10

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

кВ от приведенной длины кабелей L_к.ВН^*» и «Зависимости токов к.з. I_к ⁽³⁾, I_к ⁽²⁾ в сетях напряжением 380В при мощности к.з. в базовой точке от L_к.^*» для контрольных точек определяем I_к ⁽³⁾ и I_к ⁽²⁾.

Для последующего расчета токов короткого замыкания и потери напряжения выбираем характерную линию электроснабжения.

Выбираем линию с наиболее удаленным, наиболее мощным электроприемниками и трансформатора

  Данные расчетов сводим в таблицу 13.

  Таблица 13 – Токи короткого замыкания

Обозначение точки на схеме	Длина каб. м	Iкз1 кА	Iкз2 кА	Iкз3 кА
T1	0	2,2	3,2	5,1
T2	50	1,8	2,6	4,2
T3	65	1,7	2,4	3,5

 

2.2.7 Проверка средств защиты на обеспечение селективности

Методика расчета

Аппараты защиты проверяют:

l) на надежность срабатывания, согласно условиям

 (для предохранителей);

 (для автоматов с комбинированным расцепителем);

 (для втоматов только с максимальным расцепителем на );

 (для автоматов только с максимальным расцепителем на ),

Где -фазный ток КЗ, кА;

-номинальный ток плавкой вставки предохранителя, кА;

-номинальный ток расцепителя автомата, кА;

-ток отсечки автомата, кА;

 

 

2) на отключающую способность, согласно условию

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

где -ток автомата по каталогу, кА;

-3-фазный ток КЗ в установившемся режиме, кА;

3) на отстройку от пусковых токов, согласно условиям

 (для электродвигателя);

 (для распределительного устройства с группой ЭД),

Где - ток установки автомата в зоне КЗ, кА;

- пусковой ток электродвигателя, кА.

Проводки (кабели) проверяют:

на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию

 (для автоматов и тепловых реле);

 (для предохранителей),

где -допустимый ток проводника по каталогу, А;

-ток уставки автомата в зоне перегрузки, А;

-кратность (коэффициент) защиты (таблица l.l0.1) Шеховцева В.П. (стр. 71);

на термическую стойкость, согласно условию

где -фактическое сечение кабельной линии, ;

-термически стойкое сечение кабельной линии, .

Шинопроводы проверяют:

на динамическую стойкость, согласно условию

где -допустимое механическое напряжение в шинопроводе, ;

- фактическое механическое напряжение в шинопроводе, ;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

на термическую стойкость, согласно условию

где -фактическое сечение шинопровода, ;

-термически стойкое сечение шинопровода, .

Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.

Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).

Максимальное усиление на шину определяется по формуле

где -максимальное усилие, Н;

-длина пролета между соседними опорами, см;

-расстояние между осями шин, см;

-ударный ток КЗ, трехфазный, кА.

Примечание. При отсутствии данных  принимается равным кратному числу от 1,5 м, т.е. 1,5-3-4,5-6 м.

Величина  принимается равной 100, 150, 200 мм.

Наибольший изгибающий момент () определяется следующим образом:

 (при одном или двух пролетах),

 (при трех и более пролетах).

Напряжение () в материале шин от изгиба определяется по формуле

где -момент сопротивления сечения, :

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

Шины будут работать надежно, если выполнено условие

Для сравнения с расчетным значением принимают

-для меди;

-для алюминия;

- для стали.

Если при расчете оказалось, что , то для выполнения условия необходимо увеличить расстояние между шинами () или уменьшить пролет между опорами-изоляторами.

Примечание. На динамическую стойкость проверяют шины, опорные и проходные изоляторы, трансформаторы тока. Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как время действия тока КЗ о срабатывания защиты невелико (доли секунды секунды), то согласно ПУЭ допускается кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 1.10.2) учебника Шеховцева В.П. (стр. 72).

 

Минимальное термически стойкое сечение определяется по формуле

где -термический коэффициент, принимается:

-для меди,

-для алюминия,

-для стали;

-установившийся 3-фазный ток КЗ, кА;

-приведённое время действия тока КЗ, (таблица 1.10.3) учебника [2, стр. 72].

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

Время действия тока КЗ (таблица 1.10.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты  и время отключения выключателя :

Должно быть выполнено условие термической стойкости

Примечание. Отсчет ступеней распределения ведется от источника. Если условие не выполняется, то следует уменьшить  (быстродействие защиты).

Проверка по потере напряжения производится для характерной линии ЭСН.

Характерной линией является та, у которой -наибольшая величина,

где -кратность пускового тока (для линии с ЭД) или тока перегрузки (для линии без ЭД);

-номинальный ток потребителя, А;

-расстояние от начала линии до потребителя, м.

Принимается при отсутствии данных:

 для СД и АД с КЗ-ротором;

 для АД с Ф-ротором и МПТ.

Примечание. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД и наиболее удаленным потребителем.

Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа задания нагрузки применяется один из трех вариантов:

а) по токам участков

б) по токам ответвлений

в) по мощностям ответвлений

 

где -потеря напряжения,%;

-номинальное напряжение, В;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

27

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

-ток участка, А;

- ток ответвления, А;

-длина участка, км;

-расстояние от начала ответвления;

-активная мощность ответвления, кВт;

-реактивная мощность ответвления, квар;

-удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.

Данную формулу следует применять для всех участков с различным сечением, а затем сложить результаты.

Должно быть выполнено условие

Проверка селективности защиты

1.Согласно условиям по токам КЗ АЗ проверяются:

на надежность срабатывания:

Надежность срабатывания автоматов обеспечена;

на отключающую способность:

2.Согласно условиям, проводники проверяются:

на термическую стойкость:

ШНН-ШМА4:

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

28

КП.ПЗ.РЧ.13.02.11

По таблице 1.10.3 .

КЛ (ШМА-потребитель):

По таблице 1.10.3 .

По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют на соответствие выбранному аппарату защиты.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проектирования были решены следующие задачи:

1) дана характеристика объекта электроснабжения;

2) классифицированы помещения объекта электроснабжения;

3) выбрана схема электроснабжения;

4) рассчитана электрическая мощность цеха и определено число и мощность цеховых трансформаторов;

5) произведен расчет и выбор элементов низковольтной и высоковольтной сети.

Исходя из перечня решенных задач следует, что цель курсового проектирования достигнута.

Данный проект можно использовать при проектировании светонепроницаемой теплицы.

В ходе работы над курсовым проектом возникали трудности с грамотным расположением оборудования и прокладкой кабелей, так-как рабочее пространство занято станками.

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ

 

1. Богданов А.В. Дзолось Р.Н. Расчет и выбор электрооборудования. Методические указания по курсовому проектированию для студентов очного и заочного отделения. Соликамск, 2019 г. – 98 с.

2. Шеховцев В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010. – 214 с.

3. Правила устройства электроустановок. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 640 с.

4. Свод правил. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности СП 12.13130.2009

5. Силовое и осветительное электрооборудование промышленных предприятий. Правила проектирования: ТКП 45-4.04-296–2014 (02250). – М.: Министерство архитектуры и строительства, 2014. – 87 с.

6. Электроснабжение промышленных предприятий. Правила проектирования: ТКП 45-4.04-297–2014 (02250). – М.: Министерство архитектуры и строительства, 2014. – 29 с.

7. https://cutt.ly/5tKjfiw – сверлильный станок

8. https://rustan.ru/tsh2-2d.htm – наждачный станок

9. https://cutt.ly/WtYi3Jp – токарный станок

10. https://cutt.ly/4tKJDsI – вентилятор

11. https://cutt.ly/atYpszj – насос

12. http://promenergozao.ru/ktp/ktp-p.html – двухтрансформаторное КТП