8.Дуговые короткие замыкания

Категория: И.Л. Небрат "Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ"

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 R_Д в месте КЗ не представляется возможным. Существующие методики расчетов дуговых КЗ позволяют лишь примерно оценить значение R_Д в месте КЗ.

Рассмотрим более подробно некоторые методики расчетов дуговых КЗ.

8.1 Расчеты дуговых КЗ с помощью формул, основанных на методе симметричных составляющих

Все расчеты токов дуговых КЗ, также как и металлических, сводятся к определению суммарного сопротивления до точки КЗ для данного вида КЗ, по которому при известном напряжении сети можно вычислить ток КЗ. В общем виде это можно выразить следующей формулой :

, кА (24)

где n – вид КЗ;

- суммарное сопротивление до места КЗ

Расчетные формулы для определения суммарных сопротивлений до места КЗ и токов дуговых КЗ приведены в таблице 2

Таблица 2

Расчетные формулы для определения суммарных сопротивлений и токов в сети 0,4 кВ для дуговых КЗ

Вид КЗ	Суммарное сопротивление Z_å, мОм	Суммарный ток I_К_å, кА
Трехфазное, К⁽³⁾
Двухфазное, К⁽²⁾
Однофазное, К⁽¹⁾

Сопротивления R₁_å и X₁_å рассчитываются также, как для металлических КЗ.Учет сопротивления дуги в месте КЗ в данном случае выполняется введением в расчетную схему активного сопротивления дуги R_Д [4], причем R_Д либо принимается равным 15 мОм, либо определяется из таблицы № 3, в которой значение сопротивления R_Д получены экспериментально в зависимости от места КЗ и мощности питающего трансформатора [2].

Таблица 3

Значение активного сопротивления дуги

Расчетные условия КЗ	Активное сопротивление дуги (R_Д ), мОм, при КЗ за трансформаторами мощностью, кВА
Расчетные условия КЗ	250	400	630	1000	1600	2500
КЗ вблизи выводов низшего напряжения трансформатора:
- в разделке кабелей напряжением:
0,4 кВ	15	10	7	5	4	3,0
0,525 кВ	14	8	6	1,5	3,5	2,5
0,69 кВ	12	7	5	4	3,0	2,0
- в шинопроводе типа ШМА напряжением :
0,4 кВ				6	4	3,0
0,525 кВ				5	3,5	2,5
0,69 кВ				4	3,0	2,0
КЗ в конце шинопровода типа ШМА длиной 100 – 150 м.
напряжением:
0,4 кВ				6-8	5-7	4-6
0,525 кВ				5-7	4-6	3-5
0,69 кВ				4-6	3-5	2-4

8.2 Расчеты дуговых КЗ с помощью снижающего коэффициента KC

Данная методика, предложенная сотрудниками ОРГРЭС [8] , разработана на основе экспериментальных исследований, проведенных в реальных условиях на ряде электростанций Сибири (Омская ТЭЦ-4, Красноярская ГРЭС-2, Назаровская ГРЭС). Целью проведения экспериментов было изучение способов возникновения и характера поведения электрической дуги переменного тока в условиях действующих электроустановок отечественных электростанций и подстанций а также разработка методики определения токов дуговых КЗ. Предложенная автором методика приводится в ГОСТ 28249-93 на расчет токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кв . Она заключается в том, что предлагается определять значение наиболее вероятных токов дуговых КЗ (симметричных и не симметричных ) с помощью токов металлических КЗ и снижающего (поправочного) коэффициента Кс , учитывающего уменьшение токов дуговых КЗ по сравнению с металлическими КЗ в зависимости от суммарного сопротивления расчетной сети до точки КЗ

Значение коэффициентов Кс в зависимости от удаленности точки КЗ, т.е. кривые Кс = были получены в результате обработки экспериментальных данных реальных опытов КЗ за трансформаторами мощностью 630 и 1000 кВА. Эти кривые приведены на рис. 6

Кривая 1 используется для определения Кс в начальный момент дугового КЗ (t_КЗ<0,05с), а кривая 2 используется для определения значения коэффициента Кс при установившемся дуговом КЗ (t_КЗ>0,05с)

Рис. 6 Кривые зависимости Кс от сопротивления цепи КЗ :

1 – начало процесса дугового замыкания t_КЗ<0,05с;

2 – установившийся процесс дугового замыкания t_КЗ>0,05с

Например, ток трехфазного КЗ с помощью коэффициента Кс определяется в килоамперах по выражению:

(25)

где - ток трехфазного металлического КЗ, кА;

Кс – снижающий коэффициент, определяемый по характеристике Кс = , приведенной на рис. 6

Для трехфазного КЗ :

Таким образом для определения наиболее вероятных токов дуговых КЗ, симметричных и не симметричных необходимо в начале определить значение суммарных сопротивлений до места КЗ и соответствующих им токов металлических КЗ. Расчетные выражения для них приведены в таблице 1.