Расчет токов короткого замыкания. Определения презентация

Расчет токов короткого замыкания. Определения.
Короткие замыкания в электроустановках возникают в результате пробоев и перекрытий изоляции электрооборудования, ошибочных действий персонала и др. причинам.

Занятие 3.
3.1. Расчет токов короткого замыкания. Определения.
В зависимости от токоведущих частей между которыми (или между которыми и землей) происходит замыкание различают много видов коротких замыканий, основными из которых являются:

Занятие 3.
3.1. Расчет токов короткого замыкания. Определения.
Действие и опасность токов короткого замыкания.
Из курса физики известно, что при прохождении токов в проводниках между ними возникают механические (электродинамические) усилия. Одинаковое направление токов в проводниках приводит к сближению проводников, разное направление токов в проводниках приводит к отталкиванию проводников.
При этом силы взаимодействия незначительные при протекании номинальных токов могут достигать внушительных значений при протекании больших токов КЗ и приводить к деформациям и разрушениям аппаратуры, ошиновки, опорных конструкций и т.п.
Таким образом, электродинамическим действием тока короткого замыкания в электроустановке называют механическое действие электродинамических сил, обусловленных током короткого замыкания, на элементы электроустановки.

Занятие 3.
3.1. Расчет токов короткого замыкания. Определения.
Действие и опасность токов короткого замыкания.
В соответствии с законом Джоуля-Ленца количество тепла выделяемое электрическим током прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. При протекании тока короткого замыкания (который многократно превышает ток в нормальном режиме) выделяется большое количество тепла, что может привести к значительному перегреву проводника. Перегрев проводника приводит к ухудшению свойств или окончательному повреждению изоляции, к потере механических качеств проводника и т.п.
Таким образом, термическим действием тока короткого замыкания в электроустановке называют изменение температуры элементов электроустановки под действием тока короткого замыкания.

Занятие 3.
3.2. Расчет токов короткого замыкания. Цели и задачи.
Расчет токов короткого замыкания в электроустановках ниже 1000В производится с целью: выбора (или проверки уже выбранного) оборудования по электродинамической стойкости (как правило, проверка по термической стойкости в электроустановках 0,4кВ не требуется), проверки чувствительности аппаратов защиты к токам короткого замыкания и расчета времени отключения защитным аппаратом короткозамкнутой цепи.
Расчету подлежит:
Периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания (далее трехфазный ток короткого замыкания);
Ударный ток;
Периодическая составляющая тока однофазного короткого замыкания (далее однофазный ток короткого замыкания).
В электроустановках ниже 1000В по режиму КЗ должны проверяться:
распределительные щиты;
токопроводы и силовые шкафы;
коммутационные аппараты, предназначенные для отключения тока КЗ.

Занятие 3.
3.2. Расчет токов короткого замыкания. Цели и задачи.

Занятие 3.
3.3. Расчет токов короткого замыкания. Методика.
Действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ (Iпо) в килоамперах без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле:
где Uср.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло короткое замыкание, В;
- соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм
Начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы ( ) в килоамперах рассчитывают по формуле
где Uср.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло короткое замыкание, В;
- соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм
- суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки КЗ, мОм.
В расчетной схеме все элементы электроустановки (трансформаторы, кабели, коммутационные аппараты) заменяются на эквивалентные сопротивления, в результате получается схема замещения.

Занятие 3.
3.4. Расчет токов короткого замыкания. Выбор расчетной точки КЗ.
Основное правило для выбора расчетных точек КЗ следующее:
На тех участках где нам необходимо проверить (или выбрать) электрощитовое оборудование на электродинамическую стойкость мы будем рассчитывать трехфазный ток короткого замыкания (максимальное значение) и использовать это значение для расчета ударного тока.
На тех участках где необходимо проверить время срабатывания автоматического выключателя при однофазном КЗ (ПУЭ п. 1.7.79) мы будем рассчитывать однофазный ток короткого замыкания (минимальное значение).
Выбор точек на схеме, для которых необходимо рассчитать токи короткого замыкания в общем случае непростая задача. Особенно если расчет производится для выбора уставок релейной защиты

Занятие 3.

Занятие 3.
3.5. Расчет токов короткого замыкания. Выбор расчетной точки КЗ.
Выбор точек на схеме, для которых необходимо рассчитать токи короткого замыкания в общем случае непростая задача. Особенно если расчет производится для выбора уставок релейной защиты
Расчет токов короткого замыкания рассмотрим на примере:

Занятие 3.
3.4. Расчет токов короткого замыкания. Пример расчета.
Определим Xc:
где
UсрНН- среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения трансформатора, В;
Sк - условная мощность короткого замыкания у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, МВ⋅А.
Для трансформаторов классов напряжения ниже 110 кВ и напряжении сети до 10кВ мощность короткого замыкания принимается 500 МВА
Тогда:
Определим активное и индуктивное сопротивление трансформатора ТМ-250кВА:
где
Sт.ном - номинальная мощность трансформатора, кВ⋅А;
Pк.ном - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;
UНН.ном - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ;
ик - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
Тогда:
Активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности понижающих трансформаторов, обмотки которых соединены по схеме Δ/Y0, при расчете КЗ в сети низшего напряжения следует принимать равными соответственно активным и индуктивным сопротивлениям прямой последовательности
Активное и реактивное сопротивление катушки автоматического выключателя Iн=400А определим по таблице 21 ГОСТ 28249
Активное сопротивление разъемных контактов автоматического выключателя Iн=400А определим по таблице 19 ГОСТ 28249
Активное и реактивное сопротивление катушки автоматического выключателя Iн=160А определим по таблице 21 ГОСТ 28249
Активное сопротивление разъемных контактов автоматического выключателя Iн=160А определим по таблице 19 ГОСТ 28249
Активные и реактивные сопротивления кабеля ВБбШв 4х120 определим по таблице 14 ГОСТ 28249
Прямой последовательности:
Обратной последовательности:
Активное сопротивление разъемных контактов рубильника Iн=200А определим по таблице 19 ГОСТ 28249
Активное и реактивное сопротивление катушки автоматического выключателя Iн=125А определим по таблице 21 ГОСТ 28249
Активное сопротивление разъемных контактов автоматического выключателя Iн=125А определим по таблице 19 ГОСТ 28249
Активное и реактивное сопротивление первичной обмотки измерительных трансформаторов тока 150/5 определим по таблице 20 ГОСТ 28249

Занятие 3.
1 Эталонный

Занятие 3.
3.5. Расчет токов короткого замыкания.
2,95
4,17
1,7

Занятие 3.
3 эталонный

Занятие 3.
Глухозаземленная - прямое соединение нейтрали с заземлителем (сети 0,4кВ).
Эффективно заземленная - через заданное активное или реактивное сопротивление - для ограничения токов КЗ на землю (сети 110 кВ).

Занятие 3.
3.3. Расчет токов короткого замыкания. Методика.
При расчете трехфазного короткого замыкания исходят из предположения симметрии трех фаз в рассматриваемой схеме, что позволяет вести расчет для одной из фаз.
Расчет однофазного замыкания гораздо сложнее – схема становится несимметричной, токи и напряжения в разных фазах различные.
С одной стороны необходимо рассматривать каждую фазу в отдельности, с другой стороны, так делать нельзя, так как токи в фазах влияют друг на друга посредством взаимоиндукции.