2.3 Расчет токов короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение короткого замыкания в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов короткого замыкания, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи короткого замыкания и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов короткого замыкания.

Расчетная схема и схема замещения

Рисунок 2.3.1

2.3.1 Определяем мощность короткого замыкания

(2.3.1)

,

где I_откл – номинальный ток отключения выключателя на головной подстанции, I_откл =20 кА; U_б – базисное напряжение сети, кВ.

2.3.2 Задаемся базисными данными

(2.3.2)

,

где S_б – базисное значение мощности, МВА.

(2.3.3)

,

г

(2.3.4)

де U_б1 – базисное напряжение на участках 2 и 3 с высокой стороны трансформаторов, кВ.

,

где U_б2 – базисное напряжение на участках 6,7,8 и 9 с низкой стороны трансформаторов, кВ.

(2.3.5)

,

где I_б – базисный ток участка, кА.

2.3.3 Определяем сопротивления участков

(2.3.6)

,

где х_*б1 – относительное базисное сопротивление 1 участка.

(2.3.7)

,

где х_*б2 и х_*б3 – относительные базисное сопротивления 2 и 3 участков соответственно; х₀ – индуктивное сопротивление 1 км линии, Ом/км; L – длина питающей линии, км.

(2.3.8)

,

где х_*б4 и х_*б5 – относительные базисное сопротивления 4 и 5 участков соответственно; U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %; S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА.

(2.3.9)

,

где х_*б6, х_*б7, х_*б8 и х_*б9 – относительные базисное сопротивления 6,7,8 и 9 участков соответственно.

2.3.4 Определяем результирующие сопротивления до точек КЗ

(2.3.10)

,

х_*брезК1 – относительное базисное результирующее сопротивление до точки К1.

(2.3.11)

,

х_*брезК2 – относительное базисное результирующее сопротивление до точки К2.

2.3.5 Определяем токи и мощности КЗ

(2.3.12)

,

где I_к1 – ток КЗ в точке К1, кА; I_б1 – базисный ток с высокой стороны трансформатора, кА.

(2.3.13)

,

где i_у1 – ударный ток в точке К1, кА.

(2.3.14)

,

где S_к1 – мощность КЗ в точке К1, МВА.

(2.3.15)

,

где I_к2 – ток КЗ в точке К2, кА; I_б2 – базисный ток с низкой стороны трансформатора, кА.

(2.3.16)

,

где i_у2 – ударный ток в точке К2, кА.

(2.3.17)

,

где S_к2 – мощность КЗ в точке К2, МВА.

2.3.6 Данные расчета сводим в таблицу 2.3.1.

Таблица 2.3.1

Точка КЗ	Iк, кА	iу, кА	Sк, МВА
К1	12,2	31,11	2439,02
К1	5,94	15,15	64,9

При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы электроснабжения или электроустановок по сравнению с их значением в нормальном режиме работы. В свою очередь, это вызывает снижение напряжений в системе, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания.

В трехфазной сети различают следующие виды КЗ: трехфазные, двухфазные, однофазные, и двойные замыкания на землю.

Трехфазные замыкания являются симметричными, т. к. в этом случае все фазы находятся в одинаковых условиях. Все остальные виды замыканий являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся не в одинаковых условиях и значения токов и напряжений в той или иной мере искажаются.

Наиболее распространенным видом КЗ являются однофазные КЗ в сетях с глухо- и эффективно заземленной нейтралью. Значительно реже возникают двойные замыкания на землю, т. е. одновременное замыкание на землю разных фаз в различных точках сети, работающей с изолированной нейтралью.

Расчетным КЗ замыкания для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное короткое замыкание.

Расчет токов КЗ с учетом действительных характеристик и действительных режимов работы всех элементов системы электроснабжения сложен. Поэтому для решения большинства практических задач вводят допущения, которые не дают существенных погрешностей: не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную схему; трехфазная сеть принимается симметричной; не учитываются токи нагрузки; не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушной и кабельной сетях; не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи; не учитываются токи намагничивания трансформаторов.