3.8 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а в системах с заземленной нейтралью также замыканием фаз на землю. Короткие замыкания в электроустановках возникают в результате пробоев и перекрытий изоляции электрооборудования, набросов, ошибочных действий персонала и по многим другим причинам. При КЗ токи в фазах установки увеличиваются по сравнению с их нормальным значением, а напряжения снижаются. В трехфазной электрической сети возможны: трехфазное, двухфазное, двухфазное на землю и однофазное к.з. [7].

Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитывают для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов, а также для выбора и оценки устройств релейной защиты.

При расчётах токов КЗ принимаются допущения [7]:

• все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки КЗ, работают одновременно и с номинальной нагрузкой;

• расчётное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения принимается на 5 % выше номинального значения;

• короткое замыкание наступает в момент времени, при котором ударный ток КЗ будет иметь наибольшее значение;

• сопротивление места КЗ считается равным нулю;

• не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчётную схему;

• не учитываются ёмкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушных и кабельных сетях;

• не учитываются токи намагничивания трансформаторов;

Напряжение источников питания остаются неизменным.

Схема замещения для расчётов токов КЗ представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Схема замещения для расчётов токов КЗ

Найдем параметры схемы замещения приведенные к напряжению 35 кВ:

1. Сопротивление системы.

X_max=6,855 Ом;

X_min=9,648 Ом.

2. Найдем сопротивление трансформаторов.

, (3.16)

Запишем параметры схемы замещения в общем виде:

1. Удельное реактивное сопротивление параллельных i – j линий:

. (3.17)

2. Общее сопротивление линии:

. (3.18)

2. Общее реактивное сопротивление линии:

, (3.19)

где - удельное реактивное сопротивление линии (Ом/км);

- длина линии (км).

2. Общее активное сопротивление линии:

, (3.20)

где - удельное реактивное сопротивление линии (Ом/км);

- длина линии (км).

2. Общее сопротивление i –j линий:

. (3.21)

2. Реактивное сопротивление i –j линий:

. (3.22)

2. Активное сопротивление i –j линий:

. (3.23)

Параметры токопровода 6 кВ (2АСБ-120):

X_т.п.=0,008 Ом;

R_т.п.= 0,026 Ом;

Z_т.п.= 0,027 Ом.

Запишем формулы для расчета тока короткого замыкания в общем виде:

1. Периодическая составляющая тока короткого замыкания:

, (3.24)

где - расчетное напряжение;

- сопротивление участка до точки короткого замыкания.

2. Постоянная времени:

, (3.25)

где - реактивное сопротивление участка до точки короткого замыкания;

- активное сопротивление участка до точки короткого замыкания;

3. Ударный коэффициент:

. (3.26)

4. Ударный ток короткого замыкания:

, (3.27)

Для примера рассмотрим точку К1, рисунок 3.6:

Рисунок 3.6 – Схема замещения для точки К1

кА,

кА,

где - ток КЗ со стороны системы.

кА,

кА,

где - ток КЗ со стороны нагрузки.

кА,

кА,

где - ток КЗ в точке К1 при максимальном и минимальном режимах системы.

с;

с;

с;

с.

;

;

;

.

кА;

кА;

кА;

кА.

кА;

кА.

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Результаты расчетов токов к.з.

Расчетная точка к.з.	Max режим системы			Min режим системы
	К1	К2	К3	К1	К2	К3
Х35, Ом	3,427	5,476	8,325	4,824	10,3	9,387
R35, Ом			2,364			2,364
Uн, кВ	35	6	6	35	6	6
Ik, кА	6,37	2,58	2,15	4,97	2,26	2,21
Та1, с		0,028	0,011	0,014	0,032	0,013
Та2, с		0,451	0,569	0,532	0,451	0,569
kуд1		1,7	1,4	1,49	1,7	1,45
kуд2	1,98	1,97	1,98	1,98	1,97	1,98
iуд, кА	12,75	6,29	4,36	10,59	5,61	4,58