Курсовая работа: Релейная защита систем электроснабжения

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

В курсовом проекте «Релейная защита» (РЗ) рассматриваются вопросы проектирования устройств релейной защиты, предназначенных для обеспечения нормальной работы системы электроснабжения (СЭС) проектируемого объекта (промышленного предприятия, городского микрорайона, электротехнологической установки и пр.) и повышения надежности электроустановок потребителей.

Вариант задания на выполнение курсового проекта состоит из четырех частей (рис. 1):

- Табл. 1. Параметры схемы внешнего электроснабжения, начиная с воздушной или кабельной линии напряжением 35-110-220 кВ с понижающими трансформаторами напряжением 35-110-220/6-10 кВ, кабельных линий, питающих распределительный пункт РП напряжением 6-10 кВ.

- Табл. 2. Параметры оборудования электрической сети напряжением 6-10 кВ, начинающейся от РП, и электрической сети напряжением 380 В, питающейся от понижающих трансформаторов напряжением 6-10/0,4 кВ, до низковольтных распределительных пунктов РПН.

- Табл. 3. Вариант из этой таблицы определяет фрагмент электрической сети, для которого необходимо рассмотреть организацию релейной защиты и провести соответствующие расчеты.

- Табл. 4. Согласно задаваемому варианту рассматривается и рассчитывается релейная защита одного из объектов электрической сети.

Вариант задания состоит из двух цифр:

- вариант из табл. 1;

- вариант из табл. 2,3;

Таблица 1

Таблица 2

Окончание таблицы

Примечания:

* - Буква А обозначает материал проводника кабеля.

** - Обозначение аппарата перед трансформатором: ВВ- вакуумный выключатель.

*** - Обозначение аппарата: АВ – автоматический выключатель. Вводные и секционный аппараты на стороне низшего напряжения всех ТП выполнены автоматическими выключателями.

Таблица 3

Таблица 4 – Параметры асинхронного двигателя напряжением 6-10 кВ

Рис. 1. Схема электроснабжения

АННОТАЦИЯ

Чупина М. В. Релейная защита СЭС. – Челябинск: ЮУрГУ, Э, 2009, 43 с. 6 ил. 4 табл., библиогр. список – 4 наим.

Задачей данного курсового проекта является рассмотрение вопросов проекти-рования устройств релейной защиты, предназначенных для обеспечения нормаль-ной работы системы электроснабжения (СЭС) проектируемого объекта и повы-шения надежности электроустановок потребителей.

Проект включает в себя:

- Расчет токов короткого замыкания для характерных точек СЭС.

Расчет проведен для максимального и минимального режимов работы СЭС. Рассчитаны токи I(3)к.макс, I(3)к.мин, I(2)к.мин и I(1)к. мин, составлены схемы замещения.

- Организация релейной защиты для рассматриваемого фрагмента СЭС.

Проводено обоснование необходимого набора видов релейной защиты рас-сматриваемых элементов СЭС со ссылкой на нормативные документы.

- Расчет релейной защиты.

Осуществлен выбор первичного оборудования, оперативного тока, устройств релейной защиты. Последовательно снизу вверх произведен расчет защит.

Построены диаграммы селективности (время-токовых характеристик) защит.

Приведены принципиальные схемы устройств РЗ с соответствующими спе-цификациями

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 Расчет токов короткого замыкания

1.1 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях более 1 кВ

1.2 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях до 1 кВ

2 Расчет релейной защиты для рассматриваемого фрагмента электрической сети

2.1 Организация релейной защиты

2.2 Выбор оборудования для выполнения релейной защиты

2.3 Расчет уставок

2.4 Построение карты селективности выбранных защит

2.5 Составление принципиальной схемы релейной защиты и спецификации на выбранное оборудование

3 Расчет релейной защиты объекта СЭС

3.1 Организация релейной защиты

3.2 Выбор оборудования для выполнения релейной защиты

3.3 Расчет уставок

3.4 Построение карты селективности выбранных защит

3.5 Составление принципиальной схемы релейной защиты и спецификации на выбранное оборудование

4 Выбор трансформатора тока и расчет его нагрузки

Список используемой литературы

1 Расчет токов короткого замыкания

1.1 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением более 1 кВ

Особенности расчетов токов короткого замыкания для релейной защиты в электрических сетях напряжением выше 1 кВ

Расчеты токов КЗ производятся для выбора типов и параметров срабатывания (уставок) релейной защиты трансформатора напряжением 110/10 кВ, а также защит других элементов электрических сетей. В общем случае для выполнения защиты нужно знать фазные соотношения токов также, а при несимметричных КЗ за трансформатором - не только максимальные, но и возможные минимальные значения токов КЗ.

Для упрощения практических расчетов токов КЗ в распределительных электрических сетях напряжением выше 1 кВ принято не учитывать ряд факторов, которые в действительности могут существовать, но не могут оказать определяющего влияния на значения токов КЗ и их фазные соотношения. Как правило, не учитывается переходное сопротивление в месте КЗ и все повреждения рассматриваются как металлические КЗ двух или трех фаз или КЗ одной фазы на землю. Сопротивления всех трех фаз трансформаторов, линий, реакторов и других элементов сети считаются одинаковыми. Не учитываются токи намагничивания силовых трансформаторов и токи нагрузки. Как правило, не учитывается подпитка места КЗ токами асинхронных двигателей.

Принимая во внимание, что распределительные сети электрически удалены от источников питания и аварийные процессы в этих сетях мало сказываются на работе генераторов энергосистемы, считается, что при любых КЗ в распределительной сети напряжение питающей системы на стороне высшего напряжения (35-110-220 кВ) трансформатора остается неизменным.

Вместе с тем в этих расчетах имеется ряд особенностей:

- изменение мощности короткого замыкания энергосистемы, т.е. расчет максимального и минимального токов КЗ;

- необходимость учета существенного изменения сопротивления некоторых типов трансформаторов с РПН при изменении положения регулятора РПН.

При практических расчетах токов КЗ для релейной защиты вычисляется только периодическая составляющая тока, а влияние апериодической составляющей тока КЗ учитывается при необходимости путем введения повышающих коэффициентов при расчетах релейной защиты.

Как правило, рассчитывается только трехфазное КЗ, а значения токов при других видах КЗ определяются с помощью известных соотношений.

В основе всех расчетов лежит ГОСТ 27517-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.

Исходные данные для расчета

В начале расчета токов КЗ составляется схема замещения (рис. 1), на которой все элементы расчетной схемы представляются в виде электрических сопротивлений. Питающая система до шин ВН подстанции представляется на схеме замещения своим индуктивным сопротивлением, задаются два его значения: для максимального и минимального режимов работы системы. В максимальном режиме в системе включены все генераторы, все питающие линии, автотрансформаторы и другие питающие элементы, и при этом их эквивалентное сопротивление имеет наименьшее значение, а ток и мощность КЗ на шинах ВН рассматриваемой подстанции имеет соответственно наибольшее значение. В минимальном режиме отключена часть питающих элементов системы и эквивалентное сопротивление оставшихся элементов имеет большее значение, чем в максимальном режиме, а ток и мощность КЗ - меньшее значение. Таким образом, в максимальном режиме система представляется в схеме замещения наименьшим сопротивлением Х_с.макс , а в минимальном - наибольшим Х_с.мин . Индексы «макс» и «мин» относятся таким образом не к значению сопротивления, а к режиму работы системы.

Параметры электрической сети:

Напряжение внешнего электроснабжения 110 кВ.

Мощность КЗ системы в максимальном режиме S_к.макс = 5750 МВА, в минимальном – S_к.мин = 4250 МВА.

Длина ВЛ-110 кВ l = 7 км; марка провода АС-185/29; удельное индуктивное сопротивление х_о = 0,39 Ом/км.

Два трансформатора Т1 и Т2 подстанции имеют тип ТРДН-40000/110/10/10; напряжение короткого замыкания U_к = 10,5 %; РПН в нейтрали ±16 % имеет ±9 ступеней, U_{к max} = 11,02 U_{к min} = 10,35

Линии КЛ1 и КЛ2: каждая линия содержит по два параллельных кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил по 150 мм² ; удельное индуктивное сопротивление х_о = 0,078 Ом/км, длина линий L1=600 м.

Значения токов короткого замыкания определяются в разных точках сети (А, Б, В, Г, Д, Е) в максимальном и минимальном режимах работы системы. Для максимального режима рассчитываются токи трехфазного короткого замыкания, для минимального - токи двухфазного короткого замыкания.

Расчет сопротивлений элементов схемы замещения

Расчет проводим в относительных единицах.

Базисную мощность примем S_б = 1000 МВА. Принимаем средние значения напряжений сети: U_СР1 = 115 кВ, U_{C Р2} =10,5 кВ, U_СР3 = 0,4 кВ.

1. Сопротивление системы:

1.1. В максимальном режиме

; (1.1)

.

1.2. В минимальном режиме

; (1.2)

.

2. Сопротивление воздушных линий:

; (1.3)

3. Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2:

3.1. При среднем положении регулятора РПН - полное сопротивление трансформатора

; (1.4)

.

- сопротивление обмотки высшего напряжения

Х_Т1.ВН = Х_Т2.ВН = 0,125 Х_т ; (1.5)

Х_Т1.ВН = Х_Т2.ВН = 0,125 ∙ 2,625 = 0,328.

- сопротивления расщепленных вторичных обмоток низшего напряжения

Х_Т1.НН = Х_Т2.НН = 1,75 Х_т ; (1.6)

Х_Т1.НН = Х_Т2.НН = 1,75 2,625 = 4,594.

- общее сопротивление трансформатора по цепи одной вторичной обмотке

Х_Т1 = Х_Т1.ВН + Х_Т2.НН ; (1.7)

Х_Т1 = 0,328 + 4,594 = 4,922.

3.2. При минимальном положении регулятора РПН

(1.8)

где значение ΔU_РПН взято в относительных единицах.

3.3. При максимальном положении регулятора РПН

(1.9)

.

4. Сопротивление кабельных линий КЛ1 и КЛ2.

4.1. При нормальной работе линий (в линии параллельно включены два кабеля) – минимальное сопротивление линий

; (1.10)

.

4.2. При аварийном отключении одного из кабелей в линии – максимальное сопротивление линий

.

5. Сопротивление кабельных линий КЛ7 и КЛ8.

.

6. Сопротивление кабельных линий КЛ9 и КЛ10.

.

Расчет токов КЗ в максимальном режиме

В общем случае для каждой ступени напряжения определяется базисный ток короткого замыкания

, (1.11)

и потом ток трехфазного короткого замыкания в какой либо точке:

, (1.12)

где Х_Σ – суммарное сопротивление от энергосистемы до точки, приведенное к базисным условиям.

При определении максимальных токов КЗ рассматриваем максимальный режим работы энергосистемы (S_К.МАКС и соответственно сопротивление системы Х_С.МАКС ) при минимальных сопротивлениях рассматриваемой схемы электроснабжения Х_Т.МИН и Х_Л.МИН .

Теперь определяем конкретные значения токов КЗ для рассматриваемой схемы в максимальном режиме.

Ток КЗ в начале ВЛ-110 кВ – в точке А

.

Точка Б – в конце ВЛ-110 кВ или на стороне высшего напряжения 110 кВ трансформатора 110/10 кВ

;

.

Точка В – на стороне низшего напряжения 10 кВ трансформатора 110/10 кВ. При этом U_СТ = U_СР2 .

;

.

Точка Г – в конце кабельной линии 1 напряжением 10 кВ.

;

.

Точка Д – в конце кабельной линии 7 напряжением 10 кВ.

;

Точка Е – в конце кабельной линии 7 напряжением 10 кВ.

;

Расчет токов КЗ в минимальном режиме

При определении минимальных токов КЗ рассматриваем минимальный режим работы энергосистемы (S_К.МИН и соответственно сопротивление системы Х_С.МИН ) при максимальных сопротивлениях рассматриваемой схемы электроснабжения Х_Т.МАКС и Х_Л.МАКС . Кроме того, рассчитывается не ток трехфазного КЗ, а двухфазного, поскольку последний по величине меньше.

.(1.13)

Точка А

.

Точка Б

.

Точка В

;

В последнем выражении берется индуктивное сопротивление трансформатора Т1 при максимальном положении регулятора РПН, которое имеет наибольшее значение.

.

Точка Г

;

.

Точка Д

;

.

Точка Д

.

.

Расчеты токов КЗ в максимальном и минимальном режимах сведем в табл. 5

Таблица 5 – Расчетные значения токов и мощностей КЗ

1.2 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях напряжением менее 1 кВ

Особенности расчетов токов короткого замыкания для релейной защиты в электрических сетях напряжением менее 1 кВ

Расчеты токов короткого замыкания (КЗ) выполняются для:

-выбора и проверки электрооборудования по электродинамической и термической стойкости;

-определения уставок и обеспечения селективности срабатывания защиты в схеме электроснабжения.

При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов, включая силовые трансформаторы, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей и проводники. Необходимо также учитывать:

- изменение активного сопротивления проводников в цепи вследствие их нагрева при коротком замыкании;

- сопротивление электрической дуги в месте короткого замыкания.

При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ - в данном случае сети 380 В. Расчеты токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется производить в именованных единицах, а активные и индуктивные сопротивления - выражать в миллиомах (мОм).

При расчетах токов КЗ допускается:

- максимально упрощать всю внешнюю сеть напряжением 10 кВ и более по отношению к месту КЗ, представив ее системой бесконечной мощности с сопротивлением Х_С , и учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;

- принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 10,5; 6,3; 0,4; 0,23 кВ.

В электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, принято считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы.

Расчет токов трехфазного КЗ

Под трехфазным КЗ подразумевается короткое замыкание между тремя фазами в электрической системе.

Расчет токов трехфазного КЗ заключается в определении:

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 начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ без учета подпитки от электродвигателей рассчитывается по формуле

, (1.14)

где U_СР.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ;

- полное сопротивление цепи КЗ, мОм;

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

R_1К = R_Т + R_Р + R_ТТ + R_АВ + R_Ш + R_К + R_КЛ + R_ВЛ + R_Д ;

Х_1К = Х_С + Х_Т + Х_Р + Х_ТТ + Х_АВ + Х_Ш + Х_КЛ + Х_ВЛ ,

где Х_С - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, приведенное к ступени низшего напряжения;

R_Т и Х_Т - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора;

R_Р и Х_Р - активное и индуктивное сопротивления реакторов;

R_ТТ и Х_ТТ - 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_Ш и Х_Ш - активное и индуктивное сопротивления шинопроводов;

R_К - суммарное активное сопротивление различных контактов;

R_КЛ , R_ВЛ и Х_КЛ , Х_ВЛ - 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

. (1.15)

Апериодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени рассчитывается по формуле

, (1.16)

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

, (1.17)

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

, (1.18)

где - ударный коэффициент, определяемый по кривым, приведенным на рис. П.5;

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. П.5, с учетом соотношения сопротивлений Х_Σ /R_Σ или R_Σ / Х_Σ .

Исходные данные для расчета

Сеть напряжением 380 В (см. рис. 3,а) питается от распределительного пункта РП-10 кВ по кабельной линии КЛ-10 кВ через трансформатор ТМ-1600-10/0,4 кВ, мощностью 1600 кВА.

Мощность КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора в точке Е при максимальном режиме работы составляет S^Е _К.МАКС = 262,304 МВА, при минимальном режиме – S^Е _К.МИН = 163,159 МВА (см. табл. 5).

Между трансформатором и вводным выключателем QF1 расположен шинопровод длиной 3 м. Номинальный ток трансформатора составляет I_Т.Н = 1443 А, с учетом перегрузки (1,4∙I_Т.Н ) ток трансформатора может достигать величины 2020А. Поэтому в качестве исходных данных возьмем шинопровод ШМА4 на ток 3200 А (табл. П.3.1):

- удельные сопротивления фазы R_1УД.Ш = 0,010 мОм/м, Х_1УД.Ш = 0,005 мОм/м;

- удельные сопротивления нулевой шины R_О.УД.Ш = 0,064 мОм/м, Х_О.УД.Ш = 0,035 мОм/м.

Кабель с алюминиевыми жилами сечением 3x95+1x50 мм² длиной 150 м (табл. П.4.1):

- удельные сопротивления прямой последовательности

R_1УД.КЛ = 0,405 мОм/м и Х_1УД.КЛ = 0,064 мОм/м;

- удельные сопротивления обратной последовательности

R_О.УД.КЛ = 1,665 мОм/м и Х_О.УД.КЛ = 0,559 мОм/м.

Определение сопротивлений схемы замещения

Схема замещения для расчета трехфазного тока КЗ представлена на рис. 3,б.

Сопротивление системы

- при максимальном режиме работы

(1.19)

.

- при минимальном режиме работы

Сопротивления трансформатора 1000 кВА для схемы соединения обмоток Y/Y_О возьмем из табл. П.1: R_1Т9 = 1,7 мОм, Х_1Т9 = 8,6 мОм.

Сопротивление шинопровода между трансформатором и вводным автоматическим выключателем

R_1Ш = R_1УД.Ш ∙ L = 0,010 ∙ 3 = 0,03 мОм ;

Х_1Ш = Х_1УД.Ш ∙ L = 0,005 ∙ 3 = 0,015 мОм.

Сопротивление кабельной линии

R_1КЛ = R_1УД.КЛ ∙ L = 0,405 ∙ 150 = 60,75 мОм;

Х_1КЛ = Х_1УД.КЛ ∙ L = 0,064 ∙ 150 = 9,6 мОм.

Сопротивления переходных контактных сопротивлений:

- шинопровода с двух сторон по R_К.Ш = 0,0024 мОм (табл. П.6.2);

- сопротивления включения токовых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов автоматических выключателей (табл.П.6.1)

- активное и индуктивное сопротивления трансформатора тока 2500/5 А примем равными нулю в следствии их малости (см. табл. П.6.5).

Активное сопротивление заземляющей дуги (табл. П.7):

- на вводах 10 кВ трансформатора Т3, точка Ж – R_Д.Ж = 5 мОм;

- на шинах РУ-0,4 кВ, точка З - R_Д.З = 6 мОм;

- на шинах РУ-0,38 кВ РПН (ВРУ), точка К - R_Д.К = 8 мОм.

Определение токов КЗ в максимальном режиме работы энергосистемы

Точка Ж.

Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):

- активное

R_{1 Σ .Ж} = R_1Т9 + R_Д.Ж = 1,7 + 5 = 6,7 мОм;

- реактивное

Х_{1 Σ .Ж} = Х_С.МАКС + Х_1Т9 = 0,61 + 8,6 = 9,21 мОм;

- полное

.

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Ж

.

Точка З.

Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):

- активное

R_{1 Σ .З} = R_1Т9 + R_1Ш + R_{QF 1} + R_ТТ + R_К.З + R_Д.З =

= 1,7 + 0,03 + 0,13 + 0 + 0,0024 + 6 = 7,862 мОм;

- реактивное

Х_{1 Σ .З} = Х_С.МАКС + Х_1Т9 + Х_1Ш + Х_{QF 1} + Х_ТТ =

= 0,61+ 8,6 + 0,015 + 0,07 + 0 = 9,295 мОм;

- полное

.

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке З

.

Точка К.

Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):

- активное

R_{1 Σ .К} = R_1Т9 + R_1Ш + R_{QF 1} + R_ТТ + R_{QF 2} + R_1КЛ + R_{QF 3} + R_К.К + R_Д.К =

= 1,7 + 0,03 +0,13 + 0 + 1,1 + 60,75 +1,1 + 2∙0,6 + 2∙0,027 + 8 = 74,064 мОм;

- реактивное

Х_{1 Σ .К} = Х_С.МАКС + Х_1Т9 + Х_1Ш + Х_{QF 1} + Х_ТТ + Х_{QF 2} + Х_1КЛ + Х_{QF 3} =

= 0,61 + 8,6 + 0,015 + 0,07 + 0 + 0,5 + 9,6 + 0,5 = 19,895 мОм;

- полное

.

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке К

.

Ударный ток КЗ

,

где К_УДЖ =1,05 по кривой на рис. П.5

Определение токов КЗ в минимальном режиме работы энергосистемы

В расчете нужно заменить сопротивление Х_С.МАКС на Х_С.МИН и определить ток двухфазного КЗ.

Точка Ж

Х_{1 Σ .Ж} = Х_С.МИН + Х_1Т3 = 0,98 + 8,6 = 9,58 мОм;

;

.

Точка З

.

Точка К

Учитываем увеличение активного сопротивления кабелей вследствие их нагрева током КЗ. (Сопротивление проводника при конечной температуре R_{θ t} = R_КЛ.Н ∙ К_{θ t} ). Значение коэффициента К_θ для К_{θ t} = 1,05, тогда R_{1 Σ .К} = 77,102 мОм

.

Расчет токов однофазных КЗ методом симметричных составляющих

Под однофазным КЗ подразумевается короткое замыкание на землю силовых элементов в трехфазной электрической системе с глухозаземленной нейтралью, при котором с землей соединяется только одна фаза.

Под однофазным КЗ подразумевается короткое замыкание на землю силовых элементов в трехфазной электрической системе с глухозаземленной нейтралью, при котором с землей соединяется только одна фаза.

В соответствии с требованиями пунктов 1.7.79 и 3.1.8-3.1.13 "Правил устройства электроустановок" [4] для надежного отключения поврежденного участка сети наименьший расчетный ток КЗ должен превышать номинальный ток плавкой вставки или номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику, не менее чем в 3 раза.

Если автоматический выключатель имеет мгновенно действующий электромагнитный расцепитель (отсечку), то наименьший расчетный ток КЗ должен превышать уставку отсечки не менее чем в 1,4 раза.

Метод симметричных составляющих предложен для упрощения расчетов несимметричных КЗ. Сущность этого метода состоит в замене несимметричной системы токов трехфазной сети при однофазном коротком замыкании тремя симметричными системами: прямой, обратной и нулевой последовательности.

Если электроснабжение электроустановки напряжением до 1 кВ осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор, то значение периодической составляющей тока однофазного КЗ рассчитывают по формуле

(1.20)

где R_1Σ , R_2Σ и Х_1Σ , Х_2Σ - суммарные активные и индуктивные сопротивления соответственно прямой и обратной последовательности фазной цепи КЗ. Сопротивления обратной последовательности равны сопротивлениям прямой последовательности, что учтено в выше приведенной формуле коэффициентом 2. Эти сопротивления определяются аналогично параметрам схемы замещения сети для расчета трехфазного КЗ;

R_ОΣ и Х_ОΣ - суммарное активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности цепи КЗ;

R_ОК = R_ОТ + R_ТТ + R_АВ + R_К + R_Д + R_ОШ + R_ОКЛ + R_ОВЛ ;

Х_ОК = Х_ОТ + Х_ТТ + Х_АВ + Х_ОШ + Х_ОКЛ + Х_ОВЛ ,

где R_ОТ и Х_ОТ - сопротивления нулевой последовательности понижающего трансформатора;

R_ОШ , R_ОКЛ , R_ОВЛ и Х_ОШ , Х_ОКЛ , Х_ОВЛ - сопротивления нулевой последовательности линии (сопротивления шинопроводов, кабелей, воздушной линии с учетом цепи зануления);

R_ТТ , R_АВ , R_К , R_Д и Х_ТТ , Х_АВ - сопротивления трансформаторов тока, автоматических выключателей, контактов и дуги в цепи зануления.

Сопротивления трансформатора 1000 кВА для схемы соединения обмоток Y/Y_О возьмем из табл. П.1: R_0Т9 = 19,6 мОм, Х_0Т9 = 60,6 мОм.

Сопротивление шинопровода между трансформатором и вводным автоматическим выключателем

R_0Ш = R_0УД.Ш ∙ L = 0,064 ∙ 3 = 0,192 мОм ;

Х_0Ш = Х_0УД.Ш ∙ L = 0,035 ∙ 3 = 0,105 мОм.

Сопротивление кабельной линии

R_1КЛ = R_1УД.КЛ ∙ L = 1,665 ∙ 150 = 249,75 мОм;

Учитываем увеличение активного сопротивления кабелей вследствие их нагрева током КЗ R_{0 Σ .К} = 249,75∙1,05 = 262,24 мОм

Х_0КЛ = Х_0УД.КЛ ∙ L = 0,559∙ 150 = 83,85 мОм.

Схема замещения нулевой последовательности с параметрами для расчета токов однофазного КЗ показана на рис. 3,в. Таким образом

Точка Ж

R_{О Σ .Ж} = 19,6 + 5 = 24,6 мОм;

Х_{О Σ .Ж} = 60,6 мОм.

Ток однофазного КЗ в точке Ж

Точка З

R_{О Σ .З} = 19,6 + 0,192 + 0,13 + 0,0024 + 6 = 25,924 мОм;

Х_{О Σ .З} = 60,6 + 0,105 + 0,07 = 60,775 мОм.

Ток однофазного КЗ в точке З

Точка К

R_{О Σ .К} = 19,6 + 0,192 + 0,13 + 1,1 + 262,24 + 1,1 + 1,254 + 8 = 293,616 мОм;

Х_{О Σ .К} = 60,6 + 0,105 + 0,07 + 0,5 + 0,5 + 83,85 = 145,625 мОм.

Ток однофазного КЗ в точке К

Расчеты токов КЗ сведем в табл. 6

Таблица 6 – Расчетные данные токов КЗ в сети до 1кВ