Расчет однофазного тока короткого замыкания и проверка чувствительности защиты

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13Следующая ⇒

Для проверки аппаратов защиты на чувствительность определяется минимально возможный ток короткого замыкания в сети. Для сети напряжением 0, 4 кВ обычно это ток однофазного КЗ с учетом сопротивления дуги в месте КЗ.

Ток однофазного КЗ определяется по формуле [12, 14, 15]

где R_1∑ и Х_1∑ - суммарные активное и реактивное сопротивления прямой последовательности до точки КЗ; R_0∑ и Х_0∑ - суммарные активные и реактивные сопротивления нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки КЗ. Эти сопротивления в общем случае равны:

где R_0т и Х_0т – сопротивления нулевой последовательности трансформатора; R_тт и Х_тт – сопротивления трансформаторов тока (аналогичны прямой последовательности); R_кв и Х_кв – сопротивления контактов выключателя (аналогичны прямой последовательности); R_к– суммарное активное сопротивление различных контактов; R_0Ш и Х_0Ш – сопротивления нулевой последовательности шинопроводов; R_0к и Х_0к – сопротивления нулевой последовательности кабелей R_д - сопротивление дуги, которое, при отсутствии достоверных данных может определяться по табл. 2 [12] или рассчитываться.

Среднее значение активного сопротивления дуги в месте КЗ допустимо определять по формуле [14]

где I_по – начальное значение периодической составляющей тока металлического КЗ; К_с – среднестатистическое значение поправочного коэффициента, учитывающего снижение тока в начальный момент дугового КЗ по сравнению с током металлического КЗ, который можно определить по формуле

где Z_к – сопротивление цепи КЗ, зависящее от вида КЗ:

при трехфазном КЗ ;

при двухфазном КЗ ;

при однофазном КЗ

Однофазный ток дугового КЗ

В случае, когда известны полные сопротивления петли фаза – ноль, можно использовать упрощенную формулу определения периодической слагающей однофазного тока КЗ [15, 18]

где U_ф – фазное напряжение сети, В; – полное сопротивление понижающего трансформатора току однофазного КЗ, мОм; Z_п – полное сопротивление петли фаза – нуль от понижающего трансформатора до точки КЗ, мОм.

Z_п=∑ Z_0.ф-0_i∙ l_i,

где Z_0.ф-0 – удельное полное сопротивление петли фаза – ноль участка; l - длина участка.

Сопротивления трансформаторов тока, автоматических выключателей, контактных соединений и электрической дуги во втором варианте расчета не учитываются поскольку арифметическое сложение полных сопротивлений приводит к увеличению общего сопротивления цепи КЗ.

Для проверки аппаратов защиты определяется минимальный однофазный ток через переходные сопротивления. При этом

где R_п – переходное сопротивление, учитывающее сопротивление контактов и их переходные сопротивления [16].

При отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях в [16] рекомендуется при расчете токов КЗ в сетях, питаемых трансформаторами мощностью до 1600 кВ·А включительно, учитывать их суммарное сопротивление введением в расчет активного сопротивления:

1) для распределительных устройств на станциях и подстанциях 0, 015 Ом;

2) для первичных цеховых распределительных пунктов, как и на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или от главных магистралей 0, 02 Ом;

3) для вторичных цеховых распределительных пунктов, как и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов 0, 025 Ом;

4) для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников, получающих питание от вторичных распределительных пунктов 0, 03 Ом.

Однако, как показывают результаты расчетов для конкретных примеров и выводы в [17], вышеприведенные значения переходных сопротивлений контактов являются завышенными, особенно для сетей, питающихся от трансформаторов мощностью выше 1000 кВ·А.

Пример расчета

1 вариант

Согласно расчетной схеме рис. 16 до точки К5 учитываются следующие сопротивления:

Сопротивление системы прямой последовательности Х_1с=0, 8мОм.

Сопротивления высоковольтного кабеля R_1кВН =0, 65 мОм, Х_1кВН=0, 07 мОм.

Сопротивления трансформатора прямой последовательности R_1т =3, 06 мОм, Х_1к=13, 64 мОм. Сопротивления нулевой последовательности понижающих трансформаторов со схемой соединения Δ /Y₀ аналогичны прямой последовательности, при других в соответствии с указаниями завода – изготовителя. R_0т =3, 06 мОм, Х_0к=13, 64 мОм.

Сопротивление автомата Q2 «Электрон Про» R_Q₂ =0, 14 мОм, Х_Q₂=0, 08 мОм; контактов R_к_Q₂ =1 мОм

Сопротивление магистрального шинопровода длиной 36, 5 м (от трансформатора до подключения ШР1)

где R_п0 и Х_по – удельные сопротивления шинопровода прямой последовательности (табл. П7.1); R_н0 и Х_но – удельные сопротивления шинопровода нулевой последовательности (табл. П10.6).

Сопротивление контактов ШМ R_кШМ=0, 01 мОм.

Сопротивление трансформатора тока R_тт=2, 7 мОм, Х_тт=1, 7 мОм.

Сопротивление автоматического выключателя Q3 ВА5131 c I_н=100 А по табл. 10.4 R_Q₃=2, 15 мОм, Х_Q₃=1, 2 мОм; разъемных контактов R_Q₃=0, 75 мОм (табл. П10.3).

Сопротивление кабеля АВВГ (3× 50+1× 35) длиной 3, 5 м, удельные сопротивления приняты по табл. П10.7

Контактное сопротивление кабеля R_кк=0, 03 мОм (табл. П10.1), ШР1 R_кШР=0, 04 мОм (табл. П10.2 – 4 болта).

Сопротивление ШР1 KLM-R I_н=160А длиной 41, 5 м, удельное сопротивление прямой последовательности принимается по таблице П7.2, нулевой последовательности принимается аналогичным ввиду отсутствия данных

Суммарное активное и реактивное сопротивление до точки К5

;

Ток однофазного металлического КЗ

Определение сопротивления дуги

2 вариант

Сопротивление трансформатора с учетом переходного сопротивления контактов

Удельное полное сопротивление петли фаза-ноль ШМ (табл. П7.1) Z_{0 ф-0}=0, 112 мОм

Сопротивление ШМ длиной 36, 5 м

Z_{ШМ ф-0}=Z_{0 ф-0}∙ l=0, 112∙ 36, 5=4, 088 мОм

Удельное полное сопротивление петли фаза-ноль кабеля к ШР (табл. П10.7)

мОм

Сопротивление кабеля длиной 3, 5 м

Z_{к ф-0}=Z_{0 ф-0}∙ l=3, 37∙ 3, 5=11, 8 мОм

Удельное полное сопротивление петли фаза-ноль ШР1 (табл. П7.2), [18]

мОм

Сопротивление ШР1 длиной 41, 5 м

Z_{к ф-0}=Z_{0 ф-0}∙ l=0, 71∙ 41, 5=29, 5 мОм

Ток однофазного КЗ в точке К5

Как видно из выше приведенных расчетов второй вариант расчета проще и дает заниженное значение однофазного ТКЗ, что допустимо для проверки чувствительности защитной аппаратуры.

Коэффициент чувствительности

где I_к_min – минимальный ток КЗ в конце защищаемой зоны (однофазное дуговое КЗ; I_с.о –ток срабатывания отсечки; k_р –коэффициент разброса срабатывания отсечки по току.

При отсутствии данных о разбросе произведения 1, 1 k_р рекомендуется применять кратность для автоматических выключателей с номинальным током до 100 А – не менее 1, 4; с номинальным током более 100 А – не менее 1, 25.

Коэффициент чувствительности в исходном примере для автоматического выключателя ВА5131 с номинальным током 100 А, защищающем ШР4

Требование чувствительности выполняется с пятикратным запасом.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒