Расчет однофазного тока к.з. в петле «фаза – нуль» и проверка кратности тока к.з. (зануления)

Расчет зануления заключается в определении сопротивлений фазных и нулевых проводников по схеме сети, подсчете токов короткого замыкания и сравнении их с током срабатывания защиты.

Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:

                                                   U_ф

                                   I⁽¹⁾_к = ———— , А                                          (4.48)      

                                                  Z_т + Z_п                   

где Z_т – сопротивление обмоток силового трансформатора, см. с.407 [2];     

 Z_п – полное сопротивление петли «фаза – нуль», Ом ;

U_ф – фазное напряжение сети, В.   

Полное сопротивление петли «фаза – нуль»:

                                           ___________________  

                                 Z_п = √ ( R_ф+ R_н)² + ( X_ф+ X_н)² , Ом               (4.49)          

где  R_ф  - активное сопротивление фазы питающей линии, Ом;

  R_н – активное сопротивление нулевого рабочего проводника, Ом;

  X_ф,X_н–индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников, Ом  

    Активное сопротивление проводников определяются:

                                              R = r_о· ℓ, Ом                                       (4.50)    

где r_о – активное   сопротивление  одного  километра  проводника, Ом/км

табл. П 2.1 [2];

    ℓ - длина проводника данного сечения, км.

    Индуктивное сопротивление фазных и нулевых проводников:

                                                X = x_о · ℓ , Ом                                    (4.51)           

где x_о – индуктивное сопротивление одной фазы линии, Ом/км ,табл.П2.3 [2];

     Кратность тока короткого замыкания

                                                         I⁽¹⁾к

                                              К = ————                                       (4.52)             

                                                   I_{сраб.расц}

где I_{сраб. расц} – ток срабатывания расцепителя защитного аппарата, А.

Ток к.з. , протекающий по петле «фаза – нуль», должен привести к немедленному отключению поврежденного участка. Для этого кратность тока к.з. (К) к току срабатывания расцепителя автоматического выключателя или номинальному току плавкой вставки ближайшего предохранителя должна иметь нормируемую по ПУЭ величину, которая должна быть не менее 3 в помещениях с нормальной средой . В помещениях со взрывоопасной средой не менее 4 для предохранителей и не менее 6 для автоматических выключателей с обратнозависимой характеристикой.

   По результатам расчетов делается заключение о правильности выбранного сечения проводников участка сети и их защитного аппарата.

4.6 Выбор и составление схемы цеховой КТП                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

Используя схему электроснабжения цеха, составляется схема цеховой комплектной трансформаторной подстанции. В настоящее время в цехах промышленных предприятий наибольшее распространение получили комплектные трансформаторные подстанции КТП6-10/0,4 различных модификаций и производителей.

Подстанция состоит из трех основных элементов: вводного устройства высокого напряжения 6-10кВ, силового трансформатора и распределительного устройства низкого напряжения 0,4 кВ.

Вводное устройство высокого напряжения типа ВВ-1 представляет собой металлический шкаф, укрепленный на баке силового трансформатора. Вводное устройство типа ВВ-2 или ВВ-3 – закрытые шкафы со встроенными в них выключателями нагрузки типа ВНП-17 с предохранителями типа ПК или разъединителями типа РВ. Выключатели нагрузки предназначены для отключения трансформатора со стороны высокого напряжения при холостом ходе или при нормальной нагрузке, а при перегрузке или коротком замыкании трансформатор отключается предохранителем. Разделка высоковольтного кабеля предусмотрена сухая.

КТП выполняется с одним или двумя трансформаторами одинаковой мощности для внутренней и наружной установок. В настоящее время отечественные КТП выпускаются с масляными и сухими трансформаторами до 2500 кВА.

Силовые трансформаторы типа ТМЗ имеют естественное масляное охлаждение и герметичный бак с азотной защитой. Регулирование напряжения осуществляется при отключении от сети трансформатора. Бак повышенной прочности выдерживает избыточное напряжение до 120 МПа. Трансформаторы снабжаются электроконтактными мановакуумометрами, которые контролируют внутреннее давление. Для защиты трансформатора при повышении давления внутри бака в результате бурного газообразования, вызванного внутренними повреждениями, служит реле давления. Трансформаторы снабжаются термосигнализаторами для измерения температуры верхних слоев масла. Уровень масла в баке контролируется маслоуказателем.

В шкафах низковольтного распределительного устройства на вводе от трансформатора расположены вводные автоматические воздушные выключатели, которые защищают оборудование на стороне низкого напряжения и осуществляют автоматическое включение резерва ( АВР ). Кроме того , автоматические выключатели или плавкие предохранители с рубильниками или блок « предохранитель-выключатель» устанавливаются на отходящих линиях низкого напряжения для их отключения и защиты.

Распределительное устройство 0,4 кВ состоит из набора металлических шкафов с вмонтированной аппаратурой, ошиновкой и проводами. Защитно –коммутационной  аппаратурой  КТП  являются  автоматические      воздушные

выключатели серии АВМ, «Электрон», ВА выдвижного исполнения, которые расположены в шкафах. Спереди каждый выключатель закрыт дверью, снабженной замком со специальным ключом. 

Управление автоматическими выключателями производится с помощью ручек или ключей, расположенных на дверцах шкафов.

При двухрядном расположении шкафов низковольтного распределительного устройства ряды КТП соединяются шинным мостом, который состоит из металлического короба с соединительными шинами и проводами, обеспечивающими электрическую связь двух рядов.

Свободный проход с лицевой стороны подстанции должен быть не менее 1000 мм, а с обратной стороны – не менее 800 мм.

Технические данные КТП Хмельницкого, Чирчикского и Самарского трансформаторных заводов и схемы соединения главных цепей шкафов распределительного устройства низкого напряжения даются § 4.3.2 [3].

 Токи срабатывания расцепителей автоматических выключателей, установленных в шкафах на КТП, рассчитываются также как в разделе 2.8 .

Образец оформления принципиальной схемы КТП в соответствии с ГОСТ 21.613-88 смотри в Приложении.