Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима (ГОСТ 26522—85).

В системе трехфазного переменного тока могут быть замыкания между тремя фазами — трехфазные КЗ, между двумя фазами — двухфазные КЗ

Возможно двойное замыкание на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки в системах с незаземленными или резонансно-заземленными нейтралями.

Причинами коротких замыканий могут быть: механические повреждения изоляции — проколы и разрушение кабелей при земляных работах; поломка фарфоровых изоляторов; падение опор воздушных линий; старение, т.е. износ, изоляции, приводящее постепенно к ухудшению электрических свойств изоляции; увлажнение изоляции; перекрытие между фазами вследствие атмосферных перенапряжений.

Некоторые КЗ являются устойчивыми, условия возникновения их сохраняются во время бестоковой паузы коммутационного аппарата, т.е. после снятия напряжения с электроустановки. К ним относятся КЗ вследствие механических повреждений, старения и увлажнения изоляции.

Условия возникновения неустойчивых КЗ самоликвидируются во время бестоковой паузы коммутационного аппарата.

Последствиями коротких замыканий являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в распределительных устройствах, в кабельных сетях и других элементах энергоснабжения.

Ток КЗ зависит от мощности генерирующего источника, напряжения и сопротивления короткозамкнутой цепи. В мощных энергосистемах токи КЗ достигают нескольких десятков тысяч ампер, поэтому последствия таких ненормальных режимов оказывают существенное влияние на работал электрической установки.

Для уменьшения последствий коротких замыканий необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени. Немаловажную роль играют автоматическое регулирование и форсировка возбуждения генераторов, позволяющие поддерживать напряжение в аварийном режиме на необходимом уровне. Все электрические аппараты и токоведущие части электрических установок должны быть выбраны таким образом, чтобы исключалось их разрушение при прохождении по ним наибольших возможных токов КЗ, в связи, с чем возникает необходимость расчета этих величин.

Рисунок 2.3 Расчетная схема Рисунок 2.4 Схема замещения

1 Определяем сопротивления элементов электрической цепи. Принимаем S_б=100 мВА.

1.1. (2,31)

2.2 Кабельные линии

(2,32)

2.3 Трансформаторы

(2,33)

2. Определяем токов КЗ в данном частке К₁:

.

(2,34)

(2,35)

А

2.2 В точке К₂

;  

R_ТА=0,2 мОмХ_ТА=0,3 мОм [3, с 61, табл 1,92]

R_Т=16,6 мОм Х_Т=41,7 мОм [3, с 65, табл 7,1]

R_М=0,475 мОмХ_М=0,295 мОм[4, с 155, табл 7,2]

R_а=0,40 мОмХ_а=0,5 мОм

; , I_э=250 А.

Выбираем автомат ВА51-35[3, с 185, табл А6]

Шины (25х3) мм, I_ном=265 А.

(2,36)

;

2.3 Сумма сопротивлений шин.

(2,37)

(2,38)

2.4 Находим полное сопротивление

(2.39)

2.5 Определяем ток короткого замыкания:

(2,40)

3 Определяем ударные токи в заданных точках К_у=1,8

(2,41)

К_у=1,2;

4 Мощность короткого замыкания

(2,42)