Инфо-baza
272 0

Расчет токов короткого замыкания

Расчет ударного тока КЗ в сети свыше 1 кВ

В данной статье речь пойдет о вычисленииударного тока к.з.в сети свыше 1 кв, согласно РД 153-34.0-20.527-98.

При выборе аппаратов и проводников учитывают ударный ток к.з. наступающий через 0,01 с с момента возникновения короткого замыкания.

Ударным током (iуд.) принято называть наибольшее возможное мгновенное значение тока к.з (см. рис.5 [Л1, с.11]).

Расчет ударного тока к.з. для схемы с последовательным включением элементов

Для схем с последовательным включением элементов ударный ток к.з. определяется по выражению 5.16 [Л3, с.48]:

где:

Читайте также: Электроизоляционные материалы и их классификация. Волокнистые электроизоляционные материалы
  • Iп.о – начальное значение апериодической слагающей трехфазного тока к.з.
  • Kуд – ударный коэффициент для времени t = 0,01 с, определяется по одной из следующих выражений 5.17 – 5.19 [Л3, с.48]:

Если же Xэк/Rэк > 5, допускается определять ударный коэффициент по выражению 5.20 [Л3, с.48]:

Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з, определяется по выражению 65 [Л1, с.9 и 74] и по выражению 5.11 [Л3, с.46]:

где:

  • Хэк и Rэк – соответственно суммарное индуктивное и активное сопротивления схемы от источника питания до места к.з.
  • ω = 2πf = 2*3,14*50 = 314 – угловая частота (f = 50 Гц – частота сети).

Для ориентировочных расчетов значение Та можно определять по таблице 3.8 [Л2, с.150].

Расчет ударного тока к.з. для схемы с разветвленным включением элементов

Для схем с разветвленным включением элементов, ударный ток к.з. определяется по такой же формуле 5.16 как и при схеме с последовательном включении элементов:

Ударный коэффициент определяется по следующим выражениеям 5.17а – 5.18а [Л3, с.46]:

При Xэк/Rэк > 5, ударный коэффициент определяется по аналогичной формуле как и при схеме с последовательным включением элементов:

где: Та.эк – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з, определяется по выражению 67 [Л1, с.9 и 74] и по выражению 5.13 [Л3, с.47]:

где:

Хэк и Rэк – соответственно суммраное индуктивное и активное сопротивления, полученные из схемы замещения, составленной из индуктивных и активных сопротивлений, поочередным исключением из нее сначала всех активных, а затем всех индуктивных сопротивлений.

Для схемы последовательного включения так и для схемы разветвленного включения согласно п.5.3.3 [Л3, с. 45].

При определении Та (Та.эк) необходимо учитывать, что синхронные машины вводяться в расчетную схему индуктивным сопротивлением обратной последовательности – Х2(ном) и сопротивлением обмотки статора при нормальной рабочей температуре – Rа.

Читайте также: Принцип работы термопары описание, устройство, схема

Для асинхронных двигателей учитывается индуктивное сопротивлением обратной последовательности – Х2(ном) равное сверхпереходному индуктивному сопротивлению Х”.

Сверхпереходное сопротивление электродвигателя и сверхпереходное ЭДС междуфазное в относительных единицах, можно определить по таблице 5.2 [Л4, с.14]:

Соотношения x/r для различных элементов сети приведены ниже [Л1, с.75].

Расчет ударного тока к.з. с учетом влияния синхронных и асинхронных электродвигателей

Согласно п.5.6.3 [Л3, с.54] ударный ток к.з. от синхронных и асинхронных электродвигателей определяется по выражению 5.16 [Л3, с.48]:

где: Kуд – ударный коэффициент цепи двигателя, определяется согласно гл. 5.6 [Л3, с.54] и таблиц 2.74 — 2.75 [Л5].

Также для ориентировочных расчетов ударный коэффициент для двигателей, связанных непосредственно с местом кз через линейные реакторы или кабельные линии можно определить согласно таблицы 6.3 (стр.213) типовой работы №192713.0000036.02955.000АЭ.01 «Релейная защита элементов сети собственных нужд 6,3 и 0,4 кВ электростанций с турбогенераторами» Атомэнергопроект.

Данные двигатели объединяются в один эквивалентный двигатель суммарной мощности ΣРном.дв., со средними расчетными параметрами, значения которых приведены в таблице 6.3.

Литература:

  1. Беляев А.В. Как рассчитать ток короткого замыкания. Учебное пособие. 1983 г.
  2. Электрооборудование станций и подстанций. Второе издание. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. 1980 г.
  3. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования — РД 153-34.0-20.527-98.
  4. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты. Учебное пособие. Часть первая. И.Л.Небрат 1996 г.
  5. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Виды КЗ

Ток короткого замыкания может возникать в разных цепях, подключенных к различным источникам постоянного или переменного тока. Проще всего дело обстоит с обычным плюсом, который вдруг соединился с минусом, минуя полезную нагрузку.

А вот с переменным током вариантов больше. Однофазный ток короткого замыкания возникает при соединении фазы с нейтралью или ее заземлении. В трехфазной сети может возникнуть нежелательный контакт между двумя фазами. Напряжение в 380 или более (при передаче энергии на большие расстояния по ЛЭП) вольт также может вызвать неприятные последствия, в том числе и дуговую вспышку в момент коммутации. Замкнуть может и все три (или четыре, вместе с нейтралью) провода одновременно, и ток трехфазного короткого замыкания будет течь по ним до тех пор, пока не сработает защитная автоматика.

Читайте также: Что такое механическая мощность как ее рассчитать

Но и это еще не все. В роторах и статорах электрических машин (двигателей и генераторов) и трансформаторах порой случается такое неприятное явление, как межвитковое замыкание, при котором соседние петли провода образуют своеобразное кольцо. Этот замкнутый контур обладает крайне низким сопротивлением в сети переменного тока. Сила тока короткого замыкания в витках растет, это становится причиной нагрева всей машины. Собственно, если такая беда произошла, не следует ждать, пока оплавится вся изоляция и электромотор задымится. Обмотки машины нужно перематывать, для этого необходимо специальное оборудование. Это же касается и тех случаев, когда из-за «межвиткового» возник ток короткого замыкания трансформатора. Чем меньше обгорит изоляция, тем проще и дешевле будет перемотка.

УДАРНЫЙ ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

УДАРНЫЙ ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ— наибольшее мгновенное значение силы тока в электрической цепи при возникновении короткого замыкания. Сила тока в цепи достигает этого значения примерно через половину периода (для переменного тока) после возникновения короткого замыкания. При этом появляются наибольшие силы взаимодействия между близко расположенными проводниками. По силе У. т. к. з. проверяют электрические аппараты и проводники на электродинамическую стойкость.

Российская энциклопедия по охране труда. — М.: НЦ ЭНАС. Под ред. В. К. Варова, И. А. Воробьева, А. Ф. Зубкова, Н. Ф. Измерова. 2007.

Ударный ток КЗ

В технической литературе часто встречается термин «ударный ток короткого замыкания». Не следует пугаться этого понятия, оно вовсе не такое страшное и к поражению электричеством прямого отношения не имеет. Понятие это означает максимальное значение I к.з. в цепи переменного тока, достигающее своей величины обычно через полпериода после того, как возникла аварийная ситуация. При частоте 50 Гц период составляет 0,2 секунды, а его половина – соответственно 0,1 сек. В этот момент взаимодействие проводников, расположенных вблизи друг относительно друга, достигает наибольшей интенсивности. Ударный ток короткого замыкания определяется по формуле, которую в этой статье, предназначенной не для специалистов и даже не для студентов, приводить не имеет смысла. Она доступна в специальной литературе и учебниках. Само по себе это математическое выражение не представляет особой сложности, но требует довольно объемных комментариев, углубляющих читателя в теорию электроцепей.

Способы определения ударного коэффициента и ударного тока короткого замыкания

2020-04-07 398 Способ расчета ударного тока КЗ зависит от требуемой точности расчета и конфигурации исходной схемы.При расчете ударного тока КЗ с целью проверки проводников и электрических аппаратов по условиям КЗ допустимо считать, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ в момент наступления ударного тока равна амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ.

В практических расчетах ударный ток находят при наибольшей апериодической составляющей. Наибольшее начальное значение апериодической составляющей при холостом ходе в предшествующем режиме и когда вектор напряжения проходит через нуль.

С учетом этих условий выражение для ударного тока КЗ можно записать

гдеКУД– ударный коэффициент, характеризующий превышение ударного тока над амплитудой периодической составляющей тока КЗ, зависит отТа(рис. 2.26).

Ударный коэффициент рекомендуется определять по формуле:

Ударный коэффициент зависит от постоянной времени затухания апериодической составляющей.ПриКУД →1,а приКУД →2,т.е. значение ударного коэффициента изменяется в пределах1

гдеКУД– ударный коэффициент, зависящий отТа(рис. 2.26).

Значение отношениях/rэлементов систем электроснабжения и постоянных времени типичных радиальных ветвей даны в таблицах 2.5 и 2.6.

Средние значения отношениях»/rдля элементов системы электроснабжения

Элементх»/r
Подстанция энергосистемы, с которой ГПП связана, на напряжение:35 кВ 110 – 150 кВ 220 – 330 кВ6,3 6,3 – 10 10 – 13
Электростанция, состоящая из блоков турбогенератор — трансформатор, при мощности генератора: 100 – 200 МВт: 300 МВт 500 МВт80 100 110
Заводская ТЭЦ, связанная с предприятием на генераторном напряжении, с турбогенераторами мощностью 12 – 60 МВт50 – 80
Воздушные линии электропередачи напряжением:35 кВ 110 кВ 150 кВ 220 кВ 330 кВ,6 – 1 1,3 – 2,6 3 – 3,5 3,6 – 4 4 – 4,5
Кабельные линии электропередачи напряжением 1/6 – 10/35 кВ, выполняемые трехжильным кабелем сечением алюминиевой жилы: 25 мм 2 35 мм 2 50 мм 2 70 мм 2 95 мм 2 120 мм 2 150 мм 2 185 мм 2,06/0,06/0,1 0,08/0,09/0,13 0,11/0,13/0,20 0,16/0,18/0,27 0,21/0,24/0,36 0,27/0,31/0,46 0,35/0,40/0,60 0,44/0,50/0,75
Силовые трансформаторы двухобмоточные 6 – 10/0,4 – 0,69 кВ номинальной мощностью 25 – 2500 кВ·А2,8/5
Силовые трансформаторы двухобмоточные с высшим напряжением 35 кВ номинальной мощностью 1000 – 10000 кВ·А5,4-11,5
Силовые трансформаторы двухобмоточные с высшим напряжением 110 кВ номинальной мощностью 10000 кВ·А: 16000 кВ·А17,5 18,5
Силовые трансформаторы двухобмоточные с высшим напряжением 110 кВ: с расщепленной обмоткой НН, номинальной мощностью 25000 – 80000 кВ·А при параллельном соединении обмоток НН40 – 65 26 – 45
Токоограничивающий реактор при номинальном токе до 630 А 1000 А и выше15 – 70 40 – 80

Средние значения отношенияxРЕЗ /rРЕЗи постоянной времениударного коэффициента КУД для характерных радиальных ветвей системы электроснабжения напряжением выше 1 кВ

Если исходная расчетная схема является многоконтурной, но все источники энергии связаны с расчетной точкой КЗ общим сопротивлением, то при приближенных расчетах ударного тока КЗ рекомендуется использовать формулу (2.53), а ударный коэффициент определить по формуле:

гдеТа.эк– эквивалентная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ рассчитывается по формуле:

гдеXрез(R=0)— результирующее индуктивное сопротивление схемы, найденное при отсутствии всех активных сопротивлений (Rрез = 0);

Rрез(Х=0)— результирующее активное сопротивление схемы при отсутствии всех индуктивных сопротивлений (Xрез = 0), найденных относительно точки КЗ.

В тех случаях, когда исходная расчетная схема является многоконтурной, но точка КЗ делит ее на несколько независимых частей, то ударный ток допустимо принимать равным сумме ударных токов от соответствующих частей схемы, т.е.

гдеIП0i– начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ отi– й части схемы;

КУДi– ударный коэффициент тока КЗ от отi– й части схемы.

В приближенных расчетах эквивалентную постоянную времени не определяют, а принимают усредненные значения ударного коэффициента для ветви с гидрогенераторами –KУД.Г = 1,9; для ветви с турбогенераторами –KУД.Т = 1,8: для ветви с системой –KУД.С =1,4.

Ударный ток КЗ для сложной схемы определяют по формуле

iУД=(IП0.Г ·KУД.Г+IП0.Т ·KУД.Т+IПС ·KУД.С). (2.57)

Читайте также: Выбор мощности электродвигателя для повторно-кратковременного режима работы

Рис. 2.26. ЗависимостьКУДот постоянной времениТА

(или от отношения ) приIпt=Iп0

Источник

Добавить комментарий