4.3.2. Основные положения расчета токов трехфазного кз методом симметричных составляющих

Методика расчета начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ в электроустановках до 1 кВ зависит от способа электроснабжения – от энергосистемы или от автономного источника. При расчетах токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление энергосистемы. В электроустановках с автономными источниками электроэнергии необходимо учитывать сверхпереходную ЭДС этого источника [13, 18].

Ниже рассмотрена методика расчета токов КЗ от энергосистемы. Методику расчета рассмотрим на примере характерной схемы электрической сети (рис. 4.5). Электрическая сеть напряжением 380 В питается от трансформаторной подстанции ТП с силовыми трансформаторами Т3 и Т4 напряжением 6–10/0,4 кВ. Трансформаторы Т3 и Т4 соединены с закрытым распределительным устройством напряжением 0,4 кВ (ЗРУ-0,4 кВ) ТП шинопроводами или шинными мостами Ш1 и Ш2. Конструктивно в ТП трансформаторы Т3, Т4 и ЗРУ–0,4 кВ расположены в разных помещениях, поэтому для их соединения и используются шинопроводы Ш1, Ш2, длина которых может составлять 3–10 м. Как правило, шинопровод выполняется из прямоугольных шин, сечение которых позволяет пропускать нагрузку трансформатора в послеаварийном режиме. ЗРУ-0,4 кВ ТП состоит из вводных QF1, QF2, секционного

Рис. 4.5. Принципиальная схема электрической сети напряжением до 1 кВ

QF3 выключателей, выключателей отходящих линий QF4, QF5 (количество может доходить до 15–20 шт.) и трансформаторов тока ТА, устанавливаемых на каждой линии. Вместо выключателей отходящих линий могут быть установлены предохранители с рубильниками.

От ЗРУ-0,4 кВ ТП могут отходить 15–20 кабельных или воздушных линий для питания потребителей. В качестве примера показаны две кабельные линии КЛ5, КЛ6, питающие низковольтный распределительный пункт (РПН) или вводное распределительное устройство (ВРУ). От РПН питаются отделения или цеха промышленного предприятия, от ВРУ – жилые или общественные здания города.

Для выбора и проверки электрооборудования, релейной защиты производится расчет [13, 18]:

1. Начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ.

2. Апериодической составляющей тока КЗ в начальный и произвольный момент времени.

3. Ударного тока КЗ.

При питании потребителя от энергосистемы через понижающий трансформатор напряжением 6–10/0,4 кВ действующее значение периодической составляющей тока трехфазного тока КЗ без учета подпитки от электродвигателей рассчитывается по формуле

,

(4.15)

где U_СР.НН = U_СР3 = 400 В – среднее номинальное напряжение сети 380 В, в которой произошло КЗ;

- полное сопротивление цепи КЗ;

R_1К и Х_1К - суммарное активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, равные соответственно

R_1К = R_1Т + R_1Ш + R_1Р + R_ТА + R_АВ + R_КОН + R_1КЛ + R_1ВЛ + R_Д;

Х_1К = Х_С.МАКС + Х_1Т + Х_1Ш + Х_1Р + Х_ТА + Х_АВ + Х_1КЛ + Х_1ВЛ;

Х_С.МАКС – эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, приведенное к ступени низшего напряжения, при максимальном режиме работы энергосистемы;

R_1Т и Х_1Т – активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора;

R_1Ш и Х_1Ш – активное и индуктивное сопротивления шинопроводов;

R_1Р и Х_1Р – активное и индуктивное сопротивления реакторов;

R_ТА и Х_ТА – активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока;

R_АВ и Х_АВ – активное и индуктивное сопротивления автоматических выключателей, включая сопротивления токовых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов;

R_КОН – суммарное активное сопротивление различных контактов от силового трансформатора до места КЗ;

R_1КЛ, R_1ВЛ и Х_1КЛ, Х_1ВЛ – активные и индуктивные сопротивления кабельных и воздушных линий;

R_Д – активное сопротивление дуги в месте КЗ.

Наибольшее значение апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент КЗ в общем случае следует считать равным амплитуде периодической составляющей

.

(4.16)

Апериодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени рассчитывается по формуле

,

(4.17)

где t – время, с; Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с, равная

,

(4.18)

где Х_Σ и R_Σ –результирующие индуктивное и активное сопротивления цепи тока КЗ;

ω_С – синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником питания (энергосистема) рассчитывается по формуле

,

(4.19)

где – ударный коэффициент;

Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

φ_к =arctg(Х_Σ / R_Σ) – угол сдвига по фазе напряжения и периодической составляющей тока КЗ;

–- время от начала КЗ до появления ударного тока.

При практических расчетах ударного тока коэффициент К_УД может быть определен по кривым, приведенным на рис. П1.4, с учетом соотношения сопротивлений Х_Σ /R_Σ или R_Σ / Х_Σ .