Расчеты токов короткого замыкания (К3) в сетях напряжением до 1 кВ выполняются для выбора коммутационной аппаратуры, шинопроводов,
кабелейи другого электрооборудования с целью проверки их по условиям термической и динамической стойкости, а также для выбора уставок устройств релейной защиты и автоматики и проверки их чувствительности.
Короткие замыкания в электрических сетях напряжением до 1 кВ являются одними из наиболее опасных аварийных режимов, ибо, как правило, являются первопричиной пожаров в электроустановках и кабельном хозяйстве.
Расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ имеют ряд особенностей по сравнению с расчетами токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ.
К ним относятся следующие:
- учет активных сопротивлений всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей;
- учет индуктивных сопротивлений всех вышеперечисленных элементов короткозамкнутой цепи;
Подробнее: 2. Особенности расчетов токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ
Сети напряжением до 1 кВ, как правило, работают с глухим заземлением нейтралей силовых трансформаторов. Поэтому в таких сетях возможны все виды К3, характерные для сетей напряжением выше 110 кВ. Обычно в качестве расчетных в сетях напряжением до 1 кВ приняты трехфазные К3, двухфазные К3 и однофазные К3. Эти виды К3 имеют следующие обозначения: К(3), К(2), К(1).
В настоящее время существует две основные методики по расчетам токов К3 в сетях напряжением до 1кВ.
- стандарт, разработанный международной электротехнической комиссией (МЭК), определяющий методы расчетов токов КЗ в радиальных сетях низкого напряжения;
- методика, разработанная сотрудниками Московского энергетического института под руководством доктора технических наук профессора Неклепаева Б. Н. , на основе которой был выпущен ГОСТ 28249-93(изд. 1994 г.) ²Методы расчета токов КЗ в электроустановках переменного тока до 1 кВ .²
Подробнее: 4. Методы расчетов токов К3 в сетях напряжением до 1 кВ
Для практических методов расчетов токов КЗ разработан ряд допущений, которые, как и в сетях более высоких напряжений, упрощают расчеты, сохраняя при этом их достаточно высокую точность [2,3,4]. При расчетах не учитываются
- токи намагничивания трансформаторов,
- насыщение магнитных систем электрических машин,
- сопротивление внешней (питающей) энергосистемы при расчете токов металлических КЗ на силовых сборках, сборка РТЗО, а также при КЗ в конце кабелей, отходящих от сборок и шин,
Подробнее: 5. Основные допущения при расчетах токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ
Параметры элементов схемы замещения приводятся к одному напряжению, принятому за базисное. Обычно за базисную принимают ступень напряжения, которую имеет наибольшее количество элементов сети и на которой находится точка КЗ. Как правило, это напряжение 0,4 кВ.
В этом случае активные и индуктивные сопротивления элементов схемы замещения будут выражены в миллиомах (мОм).
Подробнее: 6. Порядок составления схемы замещения и определение параметров элементов сети
Для проверки аппаратуры, кабельных линий, шинопроводов и выбора уставок устройств релейной защиты рассчитываются следующие токи КЗ :
- начальное значение периодической составляющей тока КЗ, т.е. действующее значение сверхпереходного тока КЗ;
- ударный ток, т.е. максимальное амплитудное значение полного тока КЗ с учетом апериодической составляющей.
В дальнейшем для упрощения оба эти тока будем именовать как ток КЗ и ударный ток КЗ
Трехфазное короткое замыкание.
Выше указывалось, что наибольшая часть КЗ в сетях нпряжением до 1 кВ является дуговыми КЗ. Многочисленные исследования показывают, что при дуговом КЗ ток КЗ всегда меньше тока металлического КЗ в этой же точке. Однако определить точное значение RД в месте КЗ не представляется возможным. Существующие методики расчетов дуговых КЗ позволяют лишь примерно оценить значение RД в месте КЗ.
Рассмотрим более подробно некоторые методики расчетов дуговых КЗ.
Токи КЗ в сетях напряжением до 1 кВ на практике часто определяют приближенно по упрощенным формулам или расчетным кривым. Рассмотрим некоторые из этих видов.
Приведенная ниже формула рекомендована Руководящими материалами “Главгосэнергонадзора” [5]
(27)
Подробнее: 9. Расчеты токов КЗ по упрощенным формулам и расчетным кривым
Расчет токов КЗ – трехфазных, двухфазных, однофазных в сети 0,4 кВ схемы, приведенной на рис. 7
Подробнее: 10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ
Параметры трансформаторов [8,13]
Подробнее: Приложение 1 Параметры электрооборудования для расчетов токов К3 в сети 0,4 кВ
1. Правила устройства установок. – М. Энергоатомиздат, 1987
2. ГОСТ 28249-93 Короткие замыкания в электроустановках переменного напряжения до 1 кВ – М. Издательство межгосударственных стандартов, 1994.
3. Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах.- М. Госэнергоиздат, 1954. - 280 с.
4. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.- М., Энергия, 1970. - 520 с.
Рассматриваются методы и примеры расчетов токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1 кВ. Приведены необходимые справочные данные.
Настоящее пособие является третьей частью учебного курса "Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты". В первой части рассматриваются симметричные короткие замыкания, во второй -несимметричные.