Особенности расчета токов КЗ в сетях напряжением 0,4 кВ. Расчет тока кз за трансформатором

Выбор основного оборудования и расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов, страница 2

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.1 Определение параметров схемы

Составим расчетную схему рис.3.1 и схему замещения прямой последовательности рис.3.2.

Рис.3.1 Расчётная схема питания СН блока

Рис.3.2 Схема замещения прямой последовательности

Расчет будем производить в относительных базисных единицах. Нагрузку при расчете токов КЗ не учитываем. Напряжения на шинах примем равными средним номинальным напряжениям ступеней:

;  ; ;

Примем базисную мощность:

Расчет базисных токов на различных ступенях напряжения

                                             .                                                                           (3.1)

                                                                                                                       (3.2)

                                                                                                                        (3.3)

     Рассчитаем параметры данной схемы замещения.

Для расчета начального периодического тока КЗ, генераторы должны быть введены в схему замещения своей сверхпереходной ЭДС.

ЭДС генераторов блоков:

                 ,                                                                           (3.4)

                                 ,                                                                           (3.5)

Сопротивление генератора:

      .                                                                           (3.6)

Сопротивления трансформатора блока:

           ,                                                                           (3.7)

Сопротивления трансформатора собственных нужд с расщепленной обмоткой:   (3.8) где коэффициент расщепления,(3.9),             (3.10)

3.2 Расчет тока трехфазного КЗ за трансформатором собственных нужд (точка К5)

Расчетная точка КЗ находится на стороне НН трансформатора  собственных нужд (рис.3.1). Ток КЗ подпитывается токами, текущими от электродвигателей, подключенных к секции, на которой произошло КЗ, и эту подпитку необходимо учесть при выборе выключателей потребителей собственных нужд.

Эквивалентная ЭДС система-генератор:

                          ,                                                                          (3.11)

                                          ,                                                                          (3.12)

Ток от системы:

                       кА.                                                                      (3.13)

Рассчитаем ток подпитки от электродвигателей собственных нужд. В общем случае к секциям собственных нужд подключается большое количество электродвигателей разных типов и мощностей. При оценке результирующего влияния всех двигателей на ток КЗ целесообразно все электродвигатели заменить одним эквивалентным.

Значения параметров эквивалентного электродвигателя:

Коэффициент полезного действия д................................................................0,94

Коэффициент мощности cosд..........................................................................0,87

Постоянная времени периодической составляющей тока T'д, с....................0,07

Постоянная времени апериодической составляющей тока Tа,д, с................0,04

Ударный коэффициент kу,д................................................................................1,65

Кратность пускового тока.................................................................................5,6

Ток подпитки от эквивалентного электродвигателя имеет следующее значение:

                                  кА.                                                                      (3.14)

Суммарное значение тока К.З. на шинах 6.3 кВ:

                                         кА.                      (3.15)

   Расчет ударных токов

    Генераторы находятся на значительной электрической удалённости от места КЗ, поэтому для упрощения расчётов их целесообразно включить в состав ветви системы.

Определяем значения ударного коэффициента по табл.3.8 [4]: кудвиг=1,65;кусист=1,85;

                                   кА ,                                                                      (3.16)

                                  кА,                                                                      (3.17)

                                           .                                                                      (3.18)

    Предварительно выбираем вакуумный выключатель ВВЭ-М-10[3] для которого:

с. –  собственное время отключения выключателя.

с. –  полное время отключения выключателя.

Расчетное время, для которого требуется определять токи КЗ:

                                                  с.                                                                      (3.19)

                                            кА ,                                                                      (3.20)

где – постоянная времени периодической составляющей токаКЗ для двигателя;

                                       кА ,                                                                      (3.21)

    Апериодические составляющие токов КЗ:

                                    кА,                                                                      (3.22)

                                    кА,                                                                      (3.23)

где  – постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ для системы.

                                             кА.                                                                      (3.24)

Результаты расчётов токов КЗ сведём в таблицу  3.1

Таблица3.1

Результаты расчета токов КЗ

Точка КЗ	Источник
К5 За трансформатором собственных нужд	Система	12,715	12,715	33,266	9,869	-
	Ток подпитки от двигателей	8,333	5,428	19,445	5,567	-
	Суммарный ток	21,048	18,143	52,711	15,436	-

vunivere.ru

. Особенности расчета ТКЗ трансформаторов 10 / 0.4кВ

−сопротивление внешней энергосистемы при расчете токов металлического КЗ в силовых сборках, сборках задвижек, а также КЗ за отходящими от сборок и шин кабелями;

−сопротивление внешней энергосистемы при расчете всех видов дугового КЗ;

−влияние асинхронных электродвигателей при расчете всех видов дуговых КЗ. Коэффициенты трансформации трансформаторов допускается принимать равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений:

37; 24; 20; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ.

Определение параметров элементов сети

Расчет токов КЗ в сети напряжением до 1 кВ целесообразно проводить в именованных единицах.

При составлении эквивалентных схем замещения следует в качестве основной ступени выбирать ступень пониженного напряжения, как правило, 0,4 кВ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах (мОм).

Сопротивление внешней системы включает в себя сопротивление прилегающей части энергосистемы на стороне высокого напряжения рабочего или резервного трансформатора питания РУ 6 (10) кВ, сопротивление собственно трансформаторов рабочего и резервного питания РУ 6 (10) кВ, а также сопротивление шинопроводов или кабельных связей, по которым осуществляется ввод рабочего или резервного питания на шины секций РУ 6 (10) кВ. Сопротивление (в

миллиомах) прилегающей части энергосистемы (ХС) может быть определено при известном значении тока трехфазного КЗ на стороне высокого напряжения по формуле 2.1:

XC=	U 2	=	U 2	10−3
	cp.нн		cp.нн	(1.34)
3	IКЗвнUcp.вн		SКЗ

где:

Ucp.нн – среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения

трансформатора, В;

I КЗвн – действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА;

Ucp.вн –среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка низшего

напряжения трансформатора, В;

SКЗ – мощность короткого замыкания у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора

мВА.

Активное (Rт) и индуктивное сопротивления (Хт) (в миллиомах) трансформаторов 0,4 кВ, приведенные к ступени низшего напряжения, следует определять по формулам:

	R	=	P		U 2 нн. ном.				10	6
				КЗ							(1.35)
					S
	T					2
					Т. ном.
	XT	=		U КЗUнн2			. ном				(1.36)
				100ST . ном
где: U КЗ – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
PКЗ – потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;
Uнн. ном.–	номинальное					линейное				напряжение обмотки	низшего напряжения

трансформатора, кВ;

ST . ном – номинальная мощность трансформатора, кВА.

Активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности трансформаторов, обмотки которых соединены по схеме ∆/Уо (треугольник – звезда с заземленным нулем), практически равны соответственно активным и индуктивным сопротивлениям прямой последовательности. При соединении обмоток трансформаторов по схеме У/Уо (звезда – звезда с заземленным нулем) активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности значительно больше соответствующих сопротивлений прямой последовательности и имеют значительный разброс, вследствие чего наиболее достоверные результаты могут быть получены путем непосредственного измерения этих сопротивлений для каждого конкретного трансформатора.

studfiles.net

расчет токов КЗ за трехобмоточным тр-ом с учетом РПН (Страница 1) — Выбор параметров настройки устройств релейной защиты и автоматики — Советы бывалого релейщика

Когда вы считаете сопротивление трансформатора, то оно должно быть приведено к номинальному напряжению (ответвления) той обмотки, к которой вы все приводите.Иными словами, - если вы все приводите к стороне, где установлен регулятор напряжения (в вашем случае  - ВН), то вы должны рассчитывать сопротивление трансформатора для номинального напряжения текущей отпайки (Uном.ВН=257 кВ, 230 кВ, 202 кВ и т.п.), Z=uk%/100*Uном.ВН/Sном- если вы все приводите к стороне, где регулятора напряжения нет (допустим, НН), то там отпайка, получается, только одна - с номинальным напряжением (6,6 кВ). Вы все приводите к ней, т.е. Z=uk%/100*Uном.НН/Sном

Если учесть, что uk% от положения РПН зависит слабо, то получается, что сопротивление трансформатора, приведенное к стороне без регулятора (НН), будет практически постоянным во всех положениях РПН. А вот приведенное к стороне с регулятором - будет скакать чуть ли не в 2 раза при минимальном/максимальном положениях.

keyon83 пишет:

И если напряжение соответствующее положению, то должен ли я при расчете Хсистемы также использовать это напряжение?

Хсистемы - это которое по результатам расчета ТКЗ? Вообще, в таком случае правильно говорить не напряжение, а ЭДС. Вам нужно поделить эквивалентную ЭДС на ток КЗ и корень из трех для получения сопротивления прямой последовательности. Ток КЗ вам дан, а вот эквивалентной ЭДС у вас нет. Нужно прикинуть, какой она была при расчете. Обычно в моделях берется ЭДС, равная 1,05-1.1Uном (это как бы ЭДС генератора). Т.е. в вашем случае нужно 230/(3^0,5*Ik). К положению РПН это не имеет вообще никакого отношения. Обычно расчеты ТКЗ делаются без учета РПН. Тем более, когда у вас питание со стороны НН отсутствует - положение РПН не влияет вообще ни на что.

И тут еще один момент. По идее, РПН сам по себе просто так не крутится - он крутится в функции напряжения на регулируемой стороне (СН или НН). Когда напряжение на питающей стороне (допустим, с Uном=220 кВ) упадет, то регулятор повернется так, чтобы уменьшить коэффициент трансформации, приближая напряжение НН к напряжению ВН. Т.е. напряжение на стороне НН  - всегда приблизительно номинал. А вот на ВН может быть всякое. Смысл в том, что крайним положениям регулятора соответствует или очень большой, или очень маленький коэффициент трансформации. Если предположить, что в сопротивлении системы до трансформатора падает не очень много (хотя сопротивление системы в вашем случае довольно большое), то получается, что ЭДС на питающей стороне вы должны увеличивать/уменьшать таким образом, чтобы она, приведенная к стороне НН/СН, была всегда приблизительно постоянной и равной 1,05-1,1Uном.

Post's attachments

Учет РПН при расчетах защит трансформатора.docx 58.68 Кб, 78 скачиваний с 2015-09-07 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

www.rzia.ru

Расчет тока короткого замыкания трансформатора.

 

В теории трансформаторов для упрощения описания электрических процессов в трансформаторе используется принцип приведения величин к первичной или вторичной цепи трансформатора. Под «приведением» понимается особый расчетный прием, при котором реальный трансформатор заменяется эквивалентным трансформатором с равным числом витков в первичной и вторичной цепи. Величины эквивалентной обмотки должны быть выражены через исходные величины другой обмотки на основе принципа сохранения реального магнитного поля и потоков мощности.

Для анализа работы сварочных трансформаторов удобно воспользоваться приведением первичной цепи трансформатора ко вторичной. При этом параметры приведений обмотки, обозначенные индексом «штрих», связаны с параметрами основной обмотки соотношениями

где - коэффициент трансформации.

С учетом приведения к вторичной цепи электрическая схема замещения трансформатора, представленная на рис. 4.

 

Рис. 4. Электрические схемы замещения трансформатора

 

Введя обозначения: - индуктивное сопротивление приведенного трансформатора; - активное сопротивление трансформатора. И учитывая, что ( - напряжение во вторичной цепи при холостом ходе трансформатора), запишем уравнение электрического равновесия для схемы замещения трансформатора в виде

 

.

 

Из схемы замещения следует, что ток короткого замыкания трансформатора (при =0) равен

но так как , то можно считать, что

. (21)

Индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора равно

(22)

где Ls – индуктивность рассеяния трансформатора, которая зависит от числа витков обмоток, размеров катушек и расположения катушек на магнитопроводе.

Метод расчета индуктивности трансформатора основан на построении идеализированной картины магнитного поля обмоток трансформатора, которое представляется линиями, идущими параллельно образующим цилиндрических обмоток. При коаксиальном расположении обмоток предполагается, что поле рассеяния вне обмоток отсутствует.

Общая индуктивность рассеяния складывается из трех составляющих [7]:

,

где - составляющая, обусловленная полем рассеяния в области объема первичной обмотки, приведенная ко вторичной цепи;

- составляющая обусловленная полем рассеяния в области объема вторичной обмотки;

- составляющая обусловленная полем рассеяния в межобмоточном пространстве концентрично расположенных катушек;

где m0 – магнитная постоянная, m0=4p·×10-9Гн/см;

lоб – средняя длина витка обмоток, см;

h – высота обмоток, см;

b1 и b2 – толщина первичной и вторичной обмоток, см;

b12 - расстояние между концентричным обмотками;

w2 – число витков вторичной обмотки.

 

Если обмотки расположены на разных стержнях, то структура поля рассеяния в переделах каждой обмотки в первом приближении сохраняется и, следовательно, остаются неизменными составляющие индуктивности Ls1и Ls2. Чтоже касается поля рассеяния вне обмоток, то оно существует во всем окружающем обмотку пространстве. Если предположить, что поле вне обмотки однородное и сосредоточено в некоторой области между наружной поверхностью обмотки и условным радиусом, то эта область может быть определена при условии равенства реального потока и потока однородного поля из уравнения [7]:

где - условный размер области поля рассеяния вне обмотки,

Rвн – радиус внешней поверхности обмотки.

Тогда для двухобмоточного трансформатора

.

Суммарная индуктивность рассеяния трансформатора с обмотками на разных стержнях вычисляется по выражению:

 

, Гн. (23) где K- коэффициент, учитывающий расположение катушек на магнитопроводе и форму линий потока рассеяния, K=0,6…1.

 

Средняя длина витка обмоток определяется по формуле

lоб=2pRср, см.; (24)

где Rср – средний радиус обмоток, определяемый как

(25)

В этой формуле bk – зазор между обмоткой и стержнем магнитопровода; Rст – условный радиус стержня магнитопровода, который вычисляется по формуле

см. (26)

Средний радиус внешней поверхности обмоток вычисляется по формуле

(27)

 

Расчетная нагрузочная характеристика трансформатора с

Разнесенными обмотками

 

Для построения нагрузочной характеристики трансформатора воспользуемся уравнением [2]

(28)

Для известных величин U20 и I2k принимая значение I2 равными от 0 до I2k вычисляем U2. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

 

Таблица 3. Вольтамперная характеристика трансформатора

 

I2							I2k
U2	U20

 

Известно [2], что рабочая точка сварочного трансформатора, соответствующая режиму дуговой сварки определяется местом пересечения вольтамперных характеристик трансформатора и дуги.

Для построения вольтамперной характеристики дуги воспользуемся уравнением (1) которое графически представляет собой прямую линию с началом в точке с координатой и концом в точке с координатой .

Далее построить совместные вольтамперные характеристики трансформатора и дуги и графически определить сварочный ток и напряжение дуги в точке пересечения характеристик.

Примерные вольтамперные характеристики трансформатора и дуги представлены на рис.5.

 

Рис.5. Вольтамперные характеристики трансформатора и дуги

 

Если окажется отличным от заданного значения (по индивидуальному заданию), то следует применить секционирование вторичной обмотки трансформатора.

 

Пример2. Определить сварочный ток трансформатора, если первичная и вторичная обмотки расположена на разных стержнях (Рис.3). Число витков вторичной обмотки . Толщина первичной обмотки см., вторичной - см. Высота обмотки h=17см. Площадь сечения стержня магнитопровода SСТ=30см2.

Вычисляем условный радиус стержня магнитопровода

см.

Определяем средний радиус витка обмоток по формуле

см.

Средняя длина витка обмоток равна

см.

Радиус внешней поверхности обмоток

см.

Индуктивность трансформатора с обмотками на разных стержнях вычисляем по формуле:

 

Индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора равно

Ом.

Ток короткого замыкания трансформатора

Для построения нагрузочной характеристики трансформатора по уравнению

задаем значение I2 от 0 до 91,8А и вычисляем U2:

I2, А						91,8
U2, В		57,2		44,9	29,4

 

истроим график зависимости U2=f(I2)

Рис.6. Расчетные вольтамперные характеристики трансформатора и дуги.

 

 

На нем же строим вольтамперную характеристику дуги по уравнению

Uq=20+0,04Iq

Графически определяем расчетных сварочный ток для стандартного режима Iqр. Он равен 84А.

 



infopedia.su

9. Расчеты токов КЗ по упрощенным формулам и расчетным кривым

9. Расчеты токов КЗ по упрощенным формулам и расчетным кривым

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

Токи КЗ в сетях напряжением до 1 кВ на практике часто определяют приближенно по упрощенным формулам или расчетным кривым. Рассмотрим некоторые из этих видов.

 

9.1 Расчет токов однофазных металлических КЗ по упрощенной формуле

 

Приведенная ниже формула рекомендована Руководящими материалами “Главгосэнергонадзора” [5]

 

       (27)

 

           Ik(ı) – ток однофазного КЗ в сети напряжением до 1 кВ, кА;

Uф – фазное напряжение сети для сетей 0,4 кВ, принимается 230 В;

Zт(1) – полное сопротивление питающего трансформатора при однофазном КЗ, мОм;

Zн – й       полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ, мОм.

Сопротивление Zт(1) определяется по следующему выражению:

 

 

где R1T, R2T, R0T – активные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей трансформатора соответственно, мОм;

X1T, X2T, X0T – индуктивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей трансформатора соответственно, мОм.

           Сопротивление ZT(1) зависит от конструкций трансформатора и, главным образом, от схемы соединения его обмоток. Так, для трансформатора со схемой соединения обмоток Δ/Y0 сопротивления его обмоток для прямой, обратной и нулевой последовательностей практически одинаковы, следовательно величина 1/3 ZT(1) равна сопротивлению трансформатора при трехфазном КЗ.

Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y0 сопротивление ZT(1) значительно больше, чем для трансформаторов со схемой соединения обмоток Δ/Y0. Это объясняется тем, что токи нулевой последовательности не могут трансформироваться через обмотку ВН, соединенную в звезду. Нескомпенсированные магнитные потоки нулевой последовательности замыкаются через изолирующую среду и кожух трансформатора, что приводит к резкому увеличению сопротивления нулевой последовательности такого трансформатора, а следовательно, к увеличению ZT(1) по сравнению с сопротивлением прямой последовательности трансформатора ZT1.

В приложении 1 табл. 16 приведены значения величины 1/3 ZT(1) в зависимости от мощности трансформатора и схемы соединения его обмоток.

Сопротивление петли фаза ноль ZП можно рассчитать по выражению:

 

ZП = ZП. УД • l1 + ZП.УД • l2 + … + ZП.УДn • ln,      (29)

 

где ZП.УД – удельное сопротивление петли фаза-ноль каждого из последовательно включенных участков сети, мОм/м;

l – длина соответствующего участка сети, м.

Для приближенных расчетов ZП можно определять по удельным параметрам, приведенным в приложении 1 табл. 17.

При применении формулы (27) для определения тока однофазного КЗ следует помнить, что она является приближенной, т.к. в ней имеется ряд допущений. Во-первых, в формуле не учитывается сопротивление питающей системы. При этом полагают, что мощность системы достаточно велика, т.е. ее сопротивление значительно меньше сопротивления трансформатора       (Xc£ 0,1 XT) [5].

Во-вторых, в формуле (27) не учитываются сопротивления контактов, обмоток трансформаторов тока, шинопроводов, катушек автоматических выключателей.

В-третьих, в формуле арифметически складывают полные сопротивления 1/3 ZT(1) и Zпетли, что также вносит некоторую погрешность.  

В целом следует отметить, что в результате мы получаем несколько завышенные значения токов однофазных КЗ.

 

9.2 Расчеты металлических и дуговых КЗ с использованием расчетных кривых

 

Метод также является приближенным, но в практических расчетах он применяется достаточно широко и позволяет определять значения металлических и дуговых КЗ, трехфазных, двухфазных и однофазных на на стороне низшего напряжения трансформатора. Значения токов определяются по кривым зависимости тока КЗ от длины кабельной или воздушной линии при разных мощностях питающего трансформатора и сопротивления системы, для различных марок и сечений проводов и кабелей. На рис. 7б-и приведены, для примера, кривые, построенные для определения токов КЗ в сети собственных нужд 0,4 кВ электростанции, питающейся от трансформатора ТСН-6,3/0,4 кВ мощностью 1000 кВ•А с UK = 8%, подключенного к сети 0,4 кВ через шинопровод длиной IШП = 60 [10].

Рис. 7а Расчетная схема для построения кривых зависимости токов КЗ от длины кабельных линий различных марок и сечений.

 

Кривые построены для металлических и дуговых КЗ, в качестве RД принималось сопротивление rПЕР 15 мОм, сопротивление питающей системы не учитывалось. Значения токов КЗ определялись по расчетным формулам при перемещении токи КЗ вдоль кабельных линий различных марок и сечений. В принципе такие кривые могут быть построены для любого участка сети, т.е. практически заранее для данной конкретной сети рассчитываются все токи КЗ и строятся кривые, необходимые для последующей работы.

Кривые для определения токов КЗ в сетях 0,4 кВ промышленных предприятий приведены в [5].  

 

 

Рис. 7б. Зависимость тока металлического трехфазного КЗ от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

Рис. 7в. Зависимость тока металлического трехфазного КЗ от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

 

Рис. 7г. Зависимость тока трехфазного КЗ через переходное сопротивление RПЕР = 15 мОм от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

 

Рис. 7д Зависимость тока двухфазного КЗ через переходное сопротивление

RПЕР = 15 мОм от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

 

Рис. 7е Зависимость тока однофазного металлического КЗ от длины и сечения четырехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

 

Рис. 7ж Зависимость тока однофазного металлического КЗ от длины и сечения трехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

 

Рис. 7з Зависимость тока однофазного КЗ через переходное сопротивление RПЕР = 15 мОм от длины и сечения четырехжильных кабелей 0,4 кВ             (lШП = 60 м)

Рис. 7и Зависимость тока однофазного КЗ через переходное сопротивление RПЕР = 15 мОм от длины и сечения трехжильных кабелей 0,4 кВ (lШП = 60 м)

rza001.ru

РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

Горное предприятие получат питание от двух источников:

1. Подстанция № 1 ЭС

2. Подстанция № 2 ЭС

Энергосистема (ЭС), которая представляет собой комплекс связанных между собой предприятий, производящих, преобразующих и передающих элек­трическую энергию. ЭС, как правило, является источником неограниченной мощ­ности. Напряжение на шинах такого источника питания практически остается не­изменным в течение всего периода КЗ.

Уровень напряжения внешнего электроснабжения предприятия 110 кВ.

В связи с тем, что горное предприятие является потребителем первой категории, для преобразования напряжения установлены 2 одинаковых силовых трансформатора марки ТДТН-10000-115/38,5/6,6 с параметрами:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ВН	СН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТДТН			38,5	6,6	17,0	76,0	10,5; 17,5; 6,5	1,0

 

На сторонах СН трансформаторов ТДТН-10000-115/38,5/6,6 установлены 2 трансформатора ТМН-4000-35/6.3 с техническими характеристиками:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Uкз, %	Ixx, %
ВН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТМН			6,3	5,6	33,5	7,5	0,9

Основными потребители предприятия являются:

- 4 синхронных двигателя типа СДВ-16-51-12У3 с параметрами:

Марка	Активная мощность Рном, кВт	Номинальное напряжение, кВ	Сosφном
СДВ-16-51-12У3			0,9

 

- 3 асинхронных двигателя типа АК-13-59-6У4 с параметрами:

Марка	Активная мощность Рном, кВт	Номинальное напряжение, кВ	Сosφном
АК-13-59-6У4			0,88

 

- потребители на 0,4 кВ мощностью Р0.4 = 3600 кВт;

- ЦПП мощностью РЦПП = 6200 кВт.

 

Структурная схема электроснабжения предприятия представлена на рис. 2.

 

Рис 2. Структурная схема электроснабжения

 

 

При расчете токов КЗ определяются следующие величины:

– начальное значение периодической составляющей тока КЗ;

– ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, изоляторов, шин на динамическую стойкость;

– наибольшее действующее значение полного тока КЗ для проверки электрических аппаратов на динамическую стойкость в течение первого периода КЗ;

– значение тока при с для проверки выключателей по отключаемому ими току;

– действующее значение установившегося тока КЗ для проверки электрических аппаратов, шин, проходных изоляторов, кабелей на термическую стойкость;

– мощность КЗ при с для проверки выключателей по отключаемой мощности.

 

Произведем расчет токов КЗ:

1. Выбираем базисные величины.

- базисная мощность Sб = 1000 МBA;

- базисное напряжение Uб1 = 115 кB, Uб2 = 38,5 кB, Uб3 = 6,6 кB, Uб4 = 6,3 кB (в качестве базисных напря­жений следует выбирать напряжение холостого хода силового трансформатора в точке короткого замыкания, данные уровни базисных напряжений принимаются для каждой точки КЗ).

2. Составляем первичную схему замещения (рис. 3) и определяем отно­сительные сопротивления её элементов.

- сопротивление энергосистемы:

 

- сопротивление воздушных линий:

где х0 = 0,3 для воздушных одноцепных линий напряжением выше 1 кВ;

Рис. 3. Первичная схема замещения

- сопротивление понизительных трансформаторов:

Для трехобмоточного трансформатора значение реактивного сопротивления определяется отдельно для каждой цепи:

;

;

.

1. ;

2. ;

3. .

 

Находим сопротивление двухобмоточного понижающего трансформатора:

- сопротивление синхронных двигателей

где

- сопротивление асинхронных двигателей

где = 0,2 сверхпереходное сопротивление двигателя; МВ.А

 

3. Преобразуем схему замещения

Рис. 4. Преобразованная схема замещения для точки К1

 

 

4. Определяем возможность объединения источников питания.

Источники можно объединить, если результат нижеприведенной операции лежит в пределах 0,4 – 2,5:

- источники можно объединить, т.к. 0,755 попадает в пределы 0,4 – 2,5 .

Получаем схему замещения:

 

4. Так как , пользуемся расчётными кривыми:

Определяем базисный ток:

Периодическая слагающая тока КЗ для всех моментов времени:

Токи трёхфазного короткого замыкания:

Периодическая составляющая

Ударный ток КЗ:

где = 1,8 – ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период:

Ток отключения:

Установившийся ток КЗ:

где = 1,15, =1,05 по кривым для Храсч=1,035

Мощность КЗ:

5. Для расчёта тока КЗ в точке К2 преобразуем схему (рис. 5).

Рис. 5. Схема замещения для точки К2

Преобразуем схему замещения трехобмоточного трансформатора из звезды в треугольник:

;

;

.

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/с ЭС:

где

 

Поскольку сопротивление потребителей, питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ К2.

Рис. 6. Преобразованная схема замещения для точки К2

 

Суммарное сопротивление цепи со стороны питания

Базисный ток:

Так как >3, то ток КЗ в точке К2:

Мощность КЗ в точке К2:

 

6. Расчёт токов КЗ в точке К3.

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/ст ЭС:

где

Рис. 7. Преобразованная схема замещения для точки К3

 

Поскольку сопротивление потребителей, питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К3).

 

Суммарное сопротивление цепи со стороны питания

 

Базисный ток:

 

Так как >3, то ток КЗ в точке К3:

;

Мощность КЗ в точке К 3:

 

7. Для расчёта тока КЗ в точке К4 преобразуем схему (рис. 8).

Рис. 8. Схема замещения для точки К4

 

Сопротивление воздушных линий:

Сопротивление цепи со стороны п/ст ЭС:

где

 

 

Сопротивление двухобмоточных трансформаторов:

Поскольку сопротивление ветвей и больше трех, то возможно объединение источников питания:

Суммарное сопротивление цепи со стороны п/ст ЭС:

Поскольку сопротивление потребителей, питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К4).

Их общее сопротивление:

 

Суммарное сопротивление двигателей

.

Проверим, можно ли пренебречь источниками меньшей мощности. Условия проверки:

< 20;

< 0,05,двигателями пренебрегать нельзя.

Так как и больше 3, то источники можно объединить. В этом случае:

Базисный ток:

Так как >3, то ток КЗ в точке К4:

Мощность КЗ:

Итоговые значения расчетов токов КЗ

Точки КЗ	It=0, кА	It=0.2, кА	It=∞, кА	iу, кА	Iу, кА	S0.2, МВА
К1	4,85	5,271	5,77	12,309	7,82
К2	1,422	1,422	1,422	3,609	2,293	94,712
К3	0,525	0,525	0,525	1,332	0,847	5,994
К4	4,249	4,249	4,249	10,784	6,851	43,31

 

 



infopedia.su

Особенности расчета токов КЗ в сетях напряжением 0,4 кВ — КиберПедия

Расчет токов трехфазного и двухфазного КЗ в сетях 0,4 кВ выполняется по методике, изложенной выше. При этом необходимо учитывать не только активные и индуктивные сопротивления всех элементов сети, но и активные сопротивления всех переходных контактов в этой цепи (на шинах, вводах и выводах аппаратов, разъемные контакты аппаратов, сопротивление дуги в месте КЗ, а также сопротивления катушек расцепителей автоматов, первичных обмоток трансформаторов тока и т. д.).

Для расчетов рекомендуется пользоваться Приложением 9, в котором приведены сопротивления элементов аппаратов по данным заводов-изготовителей.

Испытания показали, что реально имеющие место величины токов при КЗ значительно меньше расчетных величин токов, найденных без учета сопротивлений контактных соединений (на 60…80 %).

При определении сопротивления необходимо учитывать сопротивление дуги в месте КЗ, значения которого принимается 0,01 Ом.

При отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях 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 – 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, вышеприведенные значения переходных сопротивлений контактов являются завышенными, особенно для сетей, питающихся от трансформаторов мощностью выше 1000 кВ·А.

Значительное электрическое удаление систем электроснабжения от питающих центров позволяет считать, что при КЗ за понижающим трансформатором напряжение в точке сети, где он присоединен, практически остается неизменным и равным своему номинальному значению.

Сопротивления трансформаторов, кабелей, шинопроводов аппаратов берутся из справочников или по приложениям.

Расчет ведут в именованных единицах, принимая в качестве средних номинальных напряжений: 690 В, 525 В, 400 В, 230 В, 127 В.

Для проверки аппаратов и проводников по условиям КЗ производят расчет К(3), т. к. ток при этом часто достигает наибольшей величины. Для определения тока однофазного КЗ необходимо определить полное сопротивление цепи фаза-нуль и по найденным результирующим сопротивлениям прямой и нулевой последовательностей начальное значение периодической составляющей:

Ток трехфазного КЗ: = Uср/ · .

Ток однофазного КЗ: = ·Uср/ .

Пример 16. Определить ток трехфазного КЗ для схемы на рис. 20. Питающий трансформатор 400 кВ·А, 6/0,4 кВ, Y/Yн, соединен со сборкой 400 В алюминиевыми шинами сечением 50х5 мм2. Шины расположены в одной плоскости, расстояние между ними 240 мм. Общая длина шин от выводов трансформатора до автоматических выключателей отходящих линий 15 м. На стороне 0,4 кВ трансформатора установлен рубильник Р на 1000 А, на отходящих линиях автоматические выключатели АВ на 200 А и трансформаторы тока 200/5. Кабельная линия длиной 200 м выполнена алюминиевым кабелем сечением 3х70 + 1х35. Воздушная линия длиной 200 м выполнена алюминиевыми проводами сечением 3х70 + 1х35 и соединена со сборкой 0,4 кВ алюминиевым кабелем длиной 20 м сечением 3х70 + 1х25 мм2 в алюминиевой оболочке.

Решение

Среднее геометрическое расстояние между шинами 1,26·240 = 300 мм. По Приложению 8 активное сопротивление шин R = 0,142·15 = 2,12 мОм; индуктивное – X = 0,2·15 = 3 мОм.

Активное сопротивление контактов рубильника по Приложению 9 - 0,08 мОм.

Активное сопротивление контактов и обмоток расцепителей автоматических выключателей по Приложению 9 - 0,36 + 0,6 = 0,96 мОм; индуктивное 0,28 мОм. Активное сопротивление обмотки одного трансформатора тока по Приложению 9 - 0,19 МОм; индуктивное 0,17 мОм. Активное сопротивление обмоток трансформатора 400 кВ·А, отнесенное к 0,4 кВ по Приложению 11, - 5,55 МОм; индуктивное 17,1 мОм. Активное сопротивление фазы кабеля 3х70 + 1х25 по Приложению 7 - 0,443·0,2 = 88,6 мОм; индуктивное по Приложению 7 - 0,08·0,2 = 16 мОм.

Рис. 20. Схема к примеру 16

Для воздушной линии: активное сопротивление по Приложению 2 - 0,42·0,2 = 82,4 мОм; индуктивное при Dср ≈ 800 мм по Приложению 28 - 0,35·0,2 = 70 мОм. Сопротивления кабеля длиной 20 м равны: активное 8,86 мОм и индуктивное 1,6 мОм.

Ток трехфазного КЗ в конце воздушной линии

Если пренебречь сопротивлениями шин и аппаратуры, то ток КЗ будет равен:

Разница результатов двух расчетов около 3,5 %. Поэтому во многих случаях при расчете токов КЗ на воздушных линиях 0,4 кВ сопротивлением шин и аппаратуры можно пренебречь.

Если пренебречь и сопротивлением трансформатора, то ток КЗ будет равен:

(ошибка 17,3 %).

Для трансформаторов меньшей мощности ошибка будет еще больше. Так, если вместо трансформатора 400 кВ·А взять трансформатор 40 кВ·А, у которого активное сопротивление составляет 88 мОм, то ток КЗ будет равен:

Если в этом случае пренебречь сопротивлением трансформатора, то ошибка будет 250 %.

Ток КЗ в конце кабельной линии будет равен:

Если пренебречь сопротивлениями трансформатора и аппаратуры, то ток КЗ будет равен:

(ошибка 16,1 %).

Cопротивлениями линий высшего напряжения и энергосистемы, питающих трансформаторы 6-35/0,4 кВ, можно пренебрегать не всегда.

Так, если в данном примере трансформатор питается по линии 6,3 кВ длиной 10 км, выполненной проводом А-35 на опорах по рис. 5 при Dср = = 1150 мм, то ее сопротивления будут по Приложениям 2 и 14 - 8,3Ом активное и 3,77 Ом индуктивное. Эти сопротивления, приведенные к напряжению 0,4 кВ, будут равны:

Ом и Ом.

Ток КЗ составит:

Для оценки возможности упрощения расчетов можно руководствоваться требованиями [1] по чувствительности релейных защит. Для предохранителей и автоматических выключателей с зависимой характеристикой чувствительность должна быть не менее 3: при этом ошибку в вычислении токов порядка 10…15 % можно допустить.

Для автоматических выключателей с мгновенным расцепителем [1] требуют чувствительность не менее 1,1, вследствие чего для расчетов таких защит ошибка в 10…15 % уже недопустима, так как может вызвать отказ автоматического выключателя.

Обычно можно не учитывать сопротивления шин и аппаратуры, недопустимо пренебрегать сопротивлением трансформаторов, а возможность не учитывать сопротивления питающей линии устанавливается сравнением их с сопротивлениями трансформаторов и линий 0,4 кВ.

Для расчета токов однофазного КЗ [1] рекомендуется следующее выражение:

I(1) = U ф/((Zт1/3) + Zп). (48)

Здесь допускается арифметическое сложение полных сопротивлений, что дает преуменьшение значения тока КЗ. Величина Zт1 – полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ – очень сильно зависит от схемы соединений его обмоток. При схеме соединений Y/Yо величина Zт1/3 равна сопротивлению трансформатора при трехфазном или двухфазном КЗ и определяется по выражению: Zт1 = 10·Uк·U2/S.

В этом случае выражение (48) превращается в I(1) = Uф/(Zт + Zп) и при питании от системы бесконечной мощности ток однофазного КЗ на выводах трансформатора равен току трехфазного КЗ = .

При соединении Y/Yо Zт1 не равно 3 Zт; величина Zт1 в ГОСТ не нормирована и в информациях заводов изготовителей не указывается. Эта величина в большинстве случаев определенная опытным путем приведена в Приложениях 10-13.

Полное сопротивление петли КЗ Zп состоит из сопротивлений фазного и нулевого проводов. Рекомендуется принимать X = 0,6 Ом/км для воздушных линий всех конструкций, R – по Приложениям 1-5. Для других конструкций линий 0,4 кВ: трех- и четырехжильных кабелей, проводок проводом в трубах, на изоляторах и прочих [1] рекомендаций не дают. Поэтому для облегчения расчетов в Приложениях 14-21 даны расчетные значения полных сопротивлений для разных конструкций линий 0,4 кВ. Для воздушных линий 0,4 кВ, выполненных на крюках и траверсах, транспозиция проводов не применяется, расстояния между фазными и нулевым проводом разные.

Поэтому и индуктивные сопротивления разных фаз различны. В Приложениях приведены величины для случая при наибольшем расстоянии между фазными и нулевым проводами (рис. 22). Это расстояние определяется по чертежам опор. Для линий на крюках это расстояние обычно колеблется в пределах 500…1000 мм, для линий на траверсах в пределах 1250…1650 мм. Активные сопротивления проводов в приложениях приняты при максимально допустимой по [1] температуре: 80 ºС для кабелей с бумажной изоляцией; 70 ºС для неизолированных проводов воздушных линий; 65 ºС для кабелей и проводов с резиновой и пластмассовой изоляцией; 80 ºС для алюминиевой оболочки трехжильных кабелей, используемой в качестве нулевого провода. Нагрев проводов от тока КЗ не учитывался. Удельные сопротивления при 20 ºС приняты 31,4 Ом мм2/км для алюминия и 18,4 Ом мм2/км для меди.

а) б)

Рис. 21. Конструкции линий 0,4 кВ:а) – на крюках; б) – на траверсах

При всех расчетах следует учитывать требование [1] – проводимость (при одинаковых материалах – сечение) нулевого провода должна быть не менее 50 % приводимости (сечения) фазного провода.

Для трехжильных кабелей с резиновой или пластмассовой оболочкой в качестве нулевого провода обычно используются металлические конструкции зданий и механизмов, соединяемые между собой и с нулевой точкой трансформатора. Если проводимость такой системы недостаточна, то вблизи кабельной линии прокладывается стальная полоса, используемая как нулевой провод.

Для трехжильных кабелей с алюминиевой оболочкой в качестве нулевого провода используется алюминиевая оболочка.

Для четырехжильных кабелей в алюминиевой оболочке нулевая жила соединяется с оболочкой и в расчете принимается их суммарная проводимость для невзрывоопасных помещений. Для взрывоопасных помещений алюминиевая оболочка не учитывается, считается только сопротивление нулевой жилы кабеля. У трехжильных кабелей со свинцовой оболочкой и бумажной изоляцией использовать свинцовую оболочку в качестве четвертой жилы допускается только при реконструкции существующих сетей при напряжении не более 220/127 В.

В сетях 380/220 В свинцовую оболочку при расчете однофазных КЗ включать в расчетную схему запрещается и в качестве четвертой жилы используется стальная полоса, проложенная вблизи кабеля или металлические конструкции зданий и механизмов. При прокладке трехпроводных линий в трубах в качестве заземляющего проводника учитываются сами трубы; соседние с металлическими конструкциями не учитываются; при четырехпроводных линиях учитываются и труба и четвертый нулевой провод. Исключением являются взрывоопасные помещения, где учитывается только четвертый провод, а труба не учитывается.

Пример 17. Для схемы, представленной на рис. 22, определить токи при трехфазном, двухфазном и однофазном КЗ в точке К1. Для трехфазного КЗ определить максимальный и минимальный токи КЗ.

Рис. 22. Расчетная схема и схема замещения к примеру 17

1.1. Исходные данные

Система С: Sкс = 200 МВ.А; Uср вн = 6,0 кВ.

Трансформатор Т: ТС 1000/6, Sт = 1000 кВ·А; Uвн = 6,3 кВ, Uнн = 0,4 кВ, Pк = 11,2 кВт, Uк = 5,5 %.Y/Yо-0.

Автомат типа «Электрон 16» QF: по Приложению 9 находим rк = 0,16 мОм; хк = 0,061 мОм.

Шинопровод магистральный ШМА–4–1600 Ш: по Приложению 8 находим rш = 0,030 мОм/м; хш = 0,014 мОм/м; roш = 0,037 мОм/м; хош = = 0,042 мОм/м; Lш = 10 м, Iн = 1600 A.

Болтовые контактные соединения r к = 0,003 мОм; n = 4.

1.2. Расчет параметров схемы замещения

1.2.1. Параметры схемы замещения прямой последовательности

Сопротивление системы хс = 4002/200 = 0,0008 Ом = 0,8 мОм.

Активное и индуктивное сопротивления трансформатора

rт = 11,2·0,42/10002 = 1,79 мОм,

Хт = 0,42/1000 = 0,00862 Ом = 8,62 мОм.

Активное и индуктивное сопротивления шинопровода:

Rш = 0,03·10 = 0,30 мОм, хш = 0,014·10 = 0,14 мОм.

Активное сопротивление болтовых контактных соединений

rк = 0,003·4 = 0,012 мОм.

Активное сопротивление дуги rд = 5,6 мОм.

1.2.2. Параметры схемы замещения нулевой последовательности

Roт = 19,2 мОм; хот = 60,6 мОм; rш = 0,037·10 = 0,37 мОм;

хш = 0,042·10 = мОм

1.3. Расчет токов трехфазного КЗ

R1c = rт + rш + rкв + r = 1,79 + 0,30 + 0,16 + 0,013 = 2,26 мОм;

Х1с = хс + хт + хш + хкв = 0,80 + 8,62 + 0,14 + 0,061 = 9,62 мОм;

rс´ = rс + rд = 2,24 + 5,6 = 9,64 мОм;

I(3)по макс. = 400/ = 23,33 кА;

I(3)по мин. = 400/ = 18,6 кА.

i уд макс. = ·I по макс.·Куд = ·23,33·1,45 = 47,84 кА.

i уд мин. = ·I по мин.·Куд = ·18,6·1,08 = 28,32 кА.

1.4. Расчет токов однофазного КЗ

roс = rот + rош + rкв + rк = 19,1 + 0,3 + 3 0,37 + 0,14 + 0,012 =

= 20,66 мОм; roш = r1ш + 3 rнп;

хос = хос + хош + хкв = 60,6 + 0,14 + 3 0,42 + 0,08 = 82,08 мОм;

r’oc = r0c + rд = 20,66 + 8,6 = 29,26 мОм.

Величины токов при однофазном КЗ:

кА.

Ток однофазного КЗ с учетом сопротивления дуги (минимальный ток однофазного КЗ)

кА.

1.5. Расчет токов двухфазного КЗ

кА.

кА.

Таблица 4

Результаты расчетов токов КЗ

Точка КЗ	Вид КЗ	Максимальное значение тока КЗ, кА	Минимальное значение тока КЗ, кА
Iпо	iао	iуд	Iпо	iао	iуд
К1	К(3)	23,33	32,9	47,84	18,6	26,23	28,32
К1	К(1)	8,13	–	–	7,46	–	–
К1	К(2)	20,21	–	–	18,39	–	–

 

cyberpedia.su

---

• 
  Как сделать отверстие под розетку в гипсокартоне
• 
  Индукционный однофазный счетчик электрической энергии
• 
  Напряжение однофазное
• 
  Класс нейтрал 3
• 
  Метод контурных токов онлайн решение
• 
  Судебная практика по перерасчету коммунальных платежей
• 
  Что такое схема функциональная
• 
  В чем измеряется эдс индукция
• 
  Ом один
• 
  Регулятор напряжения на тиристоре
• 
  Антенна вай фай внешняя