Короткие замыкания в электроустановках методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кв межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации

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

КЗ (поНГ) в килоамперах следует определять с учетом влияния двигательной и статической нагрузок, используя формулу

^I поНГ ⁼

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

_Е'' _U

НГ ср.НН

*

U²U²

інг Т; cos^Hr + riY ⁾ + ⁽zlHr “ sin^Hr + ХД )

* ^ Y * ^ Y

(43)

Е^''

Е_НГ где *

zlHr

*

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;

ris и Xis - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи короткого замыкания, мОм (см. и. 3,4);

5s - суммарная номинальная мощность нагрузки, кВ-А;

^ср.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

Uср.НН

пок

1

zlHr n_i

+ EНГ Uср.ННzc
*

zc z 1НГ ⁺z с z к ⁺zlHr z к

(44)

Е^''

НГ

где * - ЭДС узла нагрузки;

ni - коэффициент трансформации трансформатора;

Электротехническая библиотека / www.elec.ru

z 1НГ, z c, z к - модули сопротивлений ветвей исходной схемы замещения

(черт. 25 в), причем

²1НГ

Расчетная схема к примеру 1 и ее преобразование

U²
ср.НН
= ²1НГ _е ;

* S S

рассчитывается как указано в п. 3.2;

zк

+ x

2

1Ек;

r 1Ек и x 1Ек - 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

Sк = 200 МВ-А; Uср.вн = 6,0 кВ.

Трансформатор Т: ТС = 1000/6

Sт.ном = 1000 кВ-А; Uвн = 6,3 кВ;

UНн = 0,4 кВ; Р к ном = 11,2 кВ;

и к = 5,5 %.

Черт. 26

Автоматический выключатель «Электрон»

QF : rк_в= 0,14 мОм; хк_в = 0,08 мОм.

Шинопровод ШМА-4-1600Ш

:Электротехническая библиотека / www.elec.ru

r ш = 0,030 мОм/м; х ш = 0,014 мОм/м;

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

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

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

z_1y = r + r = 2,24 + 5,6 = 7,84 мОМ; 1^ 1 ^ д

^I по max

^I по min

400

л/Зд/2,24² + 9,642

= 23,33 кА;

= ⁴⁰⁰ =18,6кА.

V377.84² + 9,642

_x=(400)²_-10
^c 200

³ = 0,8 мОм.

i„_m.x = V21поm.xКуд = V2 - 23,33 -1,45 = 47,84 кА,

Активное и индуктивное сопротивления трансформаторе в rr_т) и (x_т), рассчитаны по формулам 3 и 4, составят:

0,42 6

-1 = — -10 = 1,79 мОм;

^Т (1000)²

i„™ = V21 по min Ку, = к/2 -18,6 -1,08 = 28,32 кА, где К_уд определяют по кривой черт. 2.

⁷'ао.тах = ^2/_потах = 32,9 кА;

= V2/_nomln = 26,23 kA.

5,5²-

100-11,2^

1000 J

04² . .

, 10⁴ = 8,62 мОм.

100

1.4.Расчет токов однофазного КЗ

4+ =4, + 4_Ш +4, +4 = 19,1+0,3 + 3.0,37 + 0,14 + 0,012 = 20,66 мОм;

_I(1) ₌
по

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 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;

^r0 ш = ^Г1ш ^+3Гнп ;

м м 60,6 + 0,14 + 3 • 0,42 + 0,08 = 62,08 мОм;
КВ ^{J J J J J} '

= r₀y + r = 20,66 + 8,6 = 29,26 мОм;
о^ Д

3-- 400 _О1„ _д

. = = 8,13 кА

7(2 - 2,24 + 20,66)2 + (2 - 9,64 + 62,08)2

Ток однофазного КЗ с учетом активного сопротивления дуг

и

_I(1) ₌
по

r1S = r

^+Гш

+r +r =1,79+0,30+0,14+0,013 = 2,24 мОм; кв к

1.5. Расчет токов двухфазного КЗ

^r1Y = x c

+x
т

+x +x =0,80+8,62+0,14+0,08=9,64мОм; ш кв

r нп = 0,037-10 = 0,37 мОм; х нп = 0,042-10 = 0,42 мОм.

1.3.Расчет токов трехфазного КЗ

33 - 400

, = = 7,46 кА.

7(2 - 7,84 + 29,26)2 + (2 - 9,64 + 62,08)

2

Т

Электротехническая библиотека / www.elec.ru

_I(2) ₌
по

400

2-^2,242 + 9,642

= 20,21 кА.

ок двухфазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги:

4

_I(2) ₌
по

00

2д/(2,24 + 2,8)2 + 9,642

Р

=18,39кА.

езультаты расчета токов КЗ сведены в табл. 22.

П

Таблица 22

Результаты расчета токов КЗ к примеру 1

ример. 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 Uср.вн = 10,5 кВ; Iот™ = 11 кА.

Трансформатор Т. ТС = 1600/10,0

т.ном = 1600 кВ-A, CTbh = 10,5 кВ;

UНН = 0,4 кВ, Р к.ном = 16 кВт, и к = 5,5 %

Шинопроводы

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

х1ш = 0,005 мОм/м, l1 = 10 м.

Ш2, Ш3 : ШМА4-1600 : Iном = 1600 А, r 1ш = 0,03 мОм/м;

х1ш = 0,014 мОм/м, l2 = 20 м, l3 = 30 м.

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

х1ш = 0,13 мОм/м, l4 = 50 м, l5 = 40 м.

Кабельные линии

КЛ1, КЛ2, КЛ3 : ААШЬ = 3x185 : r 1кб = 0,208 мОм/м; х 1кб = 0,055 мОм/м;

l1 = 150 м, l2 = l3 = 20 м.

Измерительные трансформаторы тока

ТА1, ТА2 : Iном = 500 А, r таї = r та2 = 0,05 мОм;

хТА1 = хТА2 = 0,07 мОм;

ТА3, ТА4, ТА5 : Iном = 200 А, r таз = r та4 = r та5 = 0,42 мОм; хтА3 = хтА4 = хтА5 = 0,67 мОм.

Активное сопротивление болтовых контактных соединений:

r _к = 0,03 мОм, n = 4.

Автоматические выключатели типа «Электрон»

QF1, QF4. Iном = 1000 А, r _и1 = r кв4 = 0,25 мОм;

xкв1 ^х кв4 ^{0,1 мОм};

QF2, QF3, QF5, QF6 :

Iном 400 А, r кв2 = r квз = r кв5 = r кв6 = 0,65 мОм,
xкв2 = ^х кв3 = xкв5 = ^х кв6 = ^0,17 мОм,
QF7, QF8, QF9, QF10 : /_Н0М = 200 А;

0<г.7 ^— /'кі'. 8 ^— О<г.9 ^— 0<г. 10 ^— 1,1 мОм,
Хкв7 ^{— х} кв8 ^— ^кв9 ^— 0<г. 10 ^— 0,5 мОм.

Синхронный двигатель СД.

СД-12-24-12А : Р = 125 кВт; //„<», = 380 В;

Iном = ²³⁴А, cos Сном = ⁰,^811,Iпуск / Iном = ³,⁵;

= 1,2,

ном

= 1,8.

НОМЭлектротехническая библиотека / www.elec.ru

Расчетная схема к примеру 2

QF5

АЮ АД?_

Черт. 27

Асинхронные двигатели АД1 и АД2.

Uном

А03-315М-6У3 : Р = 132 кВт, Iпуск/1ном = 7,0;

= 380 В, Iном = 238,6 A, Mmax/Мном = b ном = 2,6;

Мпуск/Мном = 1,6; Mmin/Мном = 0,8; cos Фном = 0,9;
n _с = 1000 об/мин; п = 93,5 %; $ _ном = 1,7 %.

Схема замещения к примеру 2

Черт. 28

Электротехническая библиотека / www.elec.ru

Комплексная нагрузка КН

Суммарная активная мощность составляет P_s= 350 кВт, cos ф = 0,8. В состав нагрузки входят асинхронные двигатели (АД), лампы накаливания (ЛН), преобразователи (П) в следующем соотношении: РАД =175 кВт, РЛН = 35 кВт, РП = 140 кВт.

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

(400)² -10^-3
3-11-10,5

= 0,8 мОм.

Активное (r_т) и индуктивное (x T) сопротивления трансформаторов, рассчитанное по формулам (3), (4) настоящего стандарта, составят:

= = ¹⁶'°’⁴₂ -106 =1,0мОм; ^т (1600)²

o

r2

0,36-1,6-(132-1,02)

7,0² -200,5²-(1-0,017)

-10⁶ =40мОм;

$ $ ном U н²ом cos Фном 1,7 0,382 - 0,9-106

r = ^ном - ^{ном ном} = - = 16,74 мОм;

¹ 100 Р 100 132

ном

^U ном

АД 3II I

пуск ном

*

380-10³

V3 - 7 - 238,5

=132мОм;

r =16,74+0,96-40=55,14мОм;

АД

x" = 71322 - 55,142 = 119,9 мОм;

АД

119,9 + 3,09

314-40

= 0,01 с;

_т _ 119,9 + 3,09

^а 314(16,74 + 6,76)

= 0,02 с;

/+ = 7(220 • 0,9 - 238,6 • 0,055)² + (220 • 0,44 - 238,6• 0,145)2 = 195 В.

5,5²

100-16^²

1600 J

04² , .

- — 10⁴ =5,4 мОм.

1600

Расчет параметров СД:

Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов.

Ш1 : т_ші = 0,01-10 = 0,1 мОм; х_ші = 0,005-10 = 0,05 мОм;

Ш2 ; т_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:

" /Л 1 Г ҐХ 1 г ¹¹

x_dном = ^0,15; ^гсд = ^0,15x_d;

**

СД. ном

0,382-Ю⁶

125

= 936,9 мОм;

x_d = 140,53 мОм; г_Сд = 21 мОм;

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;

х1кб2 = х1кб2 = 0,055-20 = 1,1 мОм.

Расчет параметров АД1 и АД2.

Z АДном Z АДном

Принимая Р мх = 0,02- Р ном; r 1 = $ ном * = 0,017 * , получаем:

Е ф._СД = 7(220 - 234 - 0,14 - 0,585)² + (234 - 0,021 - 0,811)² = 239,2 В.

Расчет параметров комплексной нагрузки НГ Параметры комплексной нагрузки определяют по кривым черт.

11а приложения 8, при этом

_Р= 175

_*АД ₃₅₀

= 0,5;

Р=

ЛН ⁼

35

350