Расчет токов кз методом приведенных длин (стр. 1 из 2)
Расчет токов короткого замыкания в низковольтной сети методом приведенных длин
Согласно Правил безопасности в угольных шахтах в подземных сетях при напряжении до 1200 В должна осуществляться защита:
б) электродвигателей и питающих их кабелей:
- от токов короткого замыкания: мгновенная или селективная, в пределах 0,2 с;
- от перегрузки, перегрева, опрокидывания и несостоявшегося пуска электродвигателей, работающих в режиме экстремальных перегрузок;
- нулевая;
- от включения напряжения при сниженном сопротивлении изоляции относительно земли;
г) электрической сети от опасных утечек тока на землю - автоматическими выключателями или одним отключающим аппаратом в комплексе с одним аппаратом защиты от утечек тока на всю электрически связанную сеть, подключенную к одному или группе параллельно работающих трансформаторов; при срабатывании аппарата защиты от утечек тока должна отключаться вся сеть, подключенная к указанному трансформатору, за исключением отрезка кабеля длиной не более 10 м, соединяющего трансформатор с общесетевым автоматическим выключателем.
Общая длина кабелей, присоединенных к одному или параллельно работающим трансформаторам, должна ограничиваться емкостью относительно земли величиной не более 1 мкФ на фазу.
При питании подземных электроприемников с поверхности через скважины допускается установка автоматического выключателя с аппаратом защиты от утечек тока под скважиной на расстоянии не более 10 м от нее. В этом случае при срабатывании аппарата защиты от утечек тока электроприемники на поверхности и кабель в скважине могут не отключаться, если на поверхности имеется устройство контроля изоляции сети, не влияющее на работу аппарата защиты, а электроприемники имеют непосредственное отношение к работе шахты (вентиляторы, лебедки и др.) и присоединяются посредством кабелей.
Защита от утечек тока может не применяться для цепей напряжением не более 42 В, цепей дистанционного управления и блокировки КРУ, а также цепей местного освещения передвижных подстанций, питающихся от встроенных осветительных трансформаторов, при условии металлического жесткого или гибкого наружного соединения их с корпусом подстанции, наличия выключателя в цепи освещения и надписи на светильниках «Вскрывать, отключив от сети».
Требование защиты от утечек тока не распространяется на искробезопасные системы.
Во всех случаях защитного отключения допускается однократное АПВ при условии наличия в КРУ максимальной токовой защиты и защиты от утечек (замыканий) на землю, имеющих блокировки против подачи напряжения на линии или электроустановки после их срабатывания.
Сроки оснащения защитой от токов перегрузки устанавливаются руководством отрасли по согласованию с Ростехнадзором России.
Таким образом, расчет эффективных значений токов короткого замыкания (к.з.) осуществляется с целью определения минимального значения тока двухфазного к.з., необходимого для выбора уставок средств защиты, а также максимального значения тока трехфазного к.з., необходимого для проверки коммутационной аппаратуры на отключающую способность.
Расчетный минимальный ток двухфазного металлического к.з. (I2к.з.min) в наиболее электрически удаленной от трансформатора точке сети определяется с учетом параметров высоковольтной распределительной сети, трансформатора передвижной подстанции и нагрева жил кабелей до 65°С, а также с учетом переходных сопротивлений контактов и элементов коммутационных аппаратов, в том числе и сопротивления в месте к.з.
Расчетный ток (I2к.з.min) в зависимости от приведенной длины кабелей и параметров сети может определяться по таблицам 1-5 Приложения [7, c.236-244].
Для промежуточных значений мощности к.з. и длин кабельных линий, не приведенных в таблицах, токи к.з. определяются методом линейной интерполяции.
Токи двухфазного к.з. могут быть определены по формуле:
где U - среднее номинальное напряжение ступени, принимается равным 0,133; 0,23; 0,4; 0,69 или 1,2 кВ;
rpc, rr, xpc, xr - соответственно активные и индуктивные сопротивления высоковольтной распределительной сети и трансформатора, приведенные ко вторичной обмотке, Ом;
rk, xk - соответственно активное и индуктивное сопротивления 1 км кабеля сечением 50 мм2, Ом/км;
Lпр - приведенная к сечению 50 мм2 или 4 мм2 длина кабельных линий, включенных в цепь к.з., км.
При определении расчетного тока (I2к.з.min) допускается:
- не учитывать сопротивления распределительной сети при мощности участковых подстанций до 400 кВ×А включительно, т.е. принимать xpc = 0, rpc= 0;
- при мощности к.з. Sкз > 50MB×А принимать активное сопротивление распределительной сети равным нулю, т.е. rpc = 0.
Полное, активное и индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети при Sкз < 50МВ×А определяются по формулам:
где Sкз - мощность к.з. на вводе участковой подстанции или на шинах ближайшего питающего РПП-6, МВ×А.
Индуктивное и активное сопротивления трансформаторов определяются по формулам:
где Uк - напряжение короткого замыкания, %;
Sт - номинальная мощность трансформатора, кВ×А;
Рк - потери короткого замыкания трансформатора, Вт.
Активное и индуктивное сопротивления жил кабеля принимаются по каталожным данным и пересчитываются для температуры нагрева 65°С. Для указанной температуры нагрева и сечения медных жил 50 мм2 активное сопротивление равно 0,423 Ом/км, а индуктивное - 0,075 Ом/км.
Суммарное переходное сопротивление контактов и элементов аппаратов, а также переходное сопротивление в месте к.з. принимаются равным 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, включая точку к.з.
Расчетный минимальный ток к.з. в наиболее электрически удаленной точке отходящего от аппарата искроопасного присоединения напряжением до 42 В достаточно точно определяется по формуле:
где Uн - номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;
rr -сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом (указывается в инструкциях по эксплуатации аппаратов);
rk - сопротивление одной жилы кабеля, Ом (принимается равным 0,008; 0,005; 0,0033 и 0,002 Ом/м для кабелей сечением жил 2,5; 4; 6 и 10 мм2 соответственно).
Приведенная длина кабельных линий Lпр с учетом сопротивления контактов и элементов аппаратов и переходного сопротивления в месте к.з. определяется по формуле:
где L1..Ln - фактические длины кабелей с различными сечениями жил, м;
kпр1-kпрn - коэффициенты приведения;
k - число коммутационных аппаратов, последовательно включенных в цепь к.з., включая автоматический выключатель ПУПП;
lэ = 10 м - приведенная длина кабельной линии, эквивалентная переходным сопротивлениям в точке к.з. и элементов коммутационных аппаратов.
При проверке уставки тока срабатывания защиты аппарата, защищающего питающий кабель и электрооборудование горных машин с многодвигательным приводом, необходимо к L, определенной по последней формуле, прибавлять приведенную длину кабеля с сечением жилы 50 мм2, токоограничивающее влияние которого эквивалентно включению в защищаемую сеть элементов внутреннего монтажа. Эта величина указывается в заводских инструкциях по эксплуатации машин.
При определении (I2к.з.min) в осветительных сетях необходимо указывать сопротивление контактов. Для этого к значению Lпр необходимо прибавлять величину 2n, где n - число светильников и тройниковых муфт в цепи к.з. в сети освещения.
Коэффициенты приведения kпр сечений кабелей для определения расчетных минимальных токов к.з. (I2к.з.min) приведены в таблице 1:
Таблица 1 – Коэффициенты приведения
| Сечение основной жилы кабеля, мм2 | Коэффициент приведения | Сечение основной жилы кабеля, мм2 | Коэффициент приведения |
| Для сетей напряжением 380-1140 В(сечения приведены к 50 мм2) | |||
| 4 | 12,3 | 35 | 1,41 |
| 6 | 8,22 | 50 | 1,00 |
| 10 | 4,92 | 70 | 0,72 |
| 16 | 3,06 | 95 | 0,54 |
| 25 | 1,97 | 120 | 0,43 |
| Для сетей напряжением 127 - 220 В (сечения приведены к 4мм2) | |||
| 2,5 | 1,6 | 6 | 0,67 |
| 4,0 | 1,0 | 10 | 0,40 |
Максимальный ток трехфазного к.з. на вводе аппарата может быть вычислен исходя из значения минимального тока двухфазного к.з., определенного для той же точки с учетом температурного коэффициента и повышенного напряжения вторичной обмотки трансформатора, по формуле: