Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1 кВ

Целью расчета токов КЗ в сетях до 1 кВ является проверка шинопроводов на стойкость к действию токов КЗ, а автоматов – на стойкость к действию токов КЗ, на предельный ток отключения и на чувствительность защит. Методика расчетов максимальных и минимальных значений тока при симметричных и несимметричных КЗ определена в ГОСТ 28249-93. Допускаются упрощенные методы расчетов токов КЗ, если погрешность расчета не превышает 10 %.

Для выбора и проверки ЭО по условиям КЗ рассчитывают:

1. ударный ток КЗ, значение его периодической и апериодической составляющих;
2. действующее, максимальное и минимальное значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи.

При выборе заземляющих устройств рассчитывают значения токов однофазных КЗ. При этом в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:

1. активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи, контактов и контактных соединений, а также изменение этих сопротивлений вследствие нагрева при КЗ;
2. индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки АВ;
3. значения параметров синхронных и асинхронных ЭД;
4. сопротивление электрической дуги в месте КЗ;
5. влияние комплексной нагрузки (ЭД, преобразователи, термические установки, лампы накаливания) на ток КЗ, если номинальный ток ЭД нагрузки превышает 1,0 % начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета нагрузки.

При расчетах токов КЗ допускается:

1. максимально упрощать внешнюю сеть в месте КЗ, индивидуально учитывать мощность только автономных источников электроэнергии и ЭД, включенных в непосредственной близости к месту КЗ;
2. не учитывать ток намагничивания трансформаторов;
3. не учитывать насыщение магнитных систем ЭО;
4. принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения сетей, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 35; 24; 20; 15,75; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ;
5. не учитывать влияние работы асинхронных двигателей (АД), если их суммарный номинальный ток не превышает 1,0 % от начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета этих двигателей.

Для проверки защитных аппаратов по предельному току КЗ определяют максимальное значение тока трехфазного КЗ, а для проверки чувствительности защит – минимальное значение тока однофазного КЗ в электрически удаленной от источника питания точке сети.

Особенностью расчетов токов КЗ в сетях до 1 кВ является то, что:

• расчет проводится в именованных единицах;
• при расчете токов КЗ необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая проводники, трансформаторы тока, токовые катушки автоматов, контакты и контактные соединения;
• при составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к напряжению сети, в которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в мОм. При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы.

Значение этого сопротивления (х_с, в мОм), приведенное к ступени НН сети, рассчитывают, Ом:

где U_cpHH – среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка низкого напряжения трансформатора, В;

U_cpBH – среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высокого напряжения трансформатора, В;

I_кВН = I_поВН – действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ у выводов обмотки высокого напряжения трансформатора, кА;

S_к – условная мощность КЗ у выводов обмотки высокого напряжения трансформатора, МВ·А.

При отсутствии указанных данных эквивалентное индуктивное сопротивление системы (в мОм) можно рассчитывать по формуле:

где I_Nоткл – номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне высокого напряжения понижающего трансформатора, А.

При расчете токов КЗ в электроустановках с автономными источниками электроэнергии необходимо учитывать значения параметров всех элементов электрической системы, включая автономные источники (например, СГ), распределительную сеть и потребители.

Для установок до 1 кВ при расчетах КЗ считают, что мощность питающей системы бесконечна, и напряжение на стороне высокого напряжения цехового трансформатора является неизменным.