8. Расчет токов короткого замыкания
Основная методика расчета токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 В изложена в документах [18, 19].
Схема замещения приведена в приложении.
Токи КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рассчитываются в именованных единицах.
В общем случае суммарное активное сопротивления прямой последовательности цепи от источника питания до точки короткого замыкания.
R1? определяется выражением, мОм
R1? =R1т + R 1кв + 2 R1конт.кв + R 1ш+ 2 R1конт.ш,
а суммарное реактивное сопротивления прямой последовательности цепи от источника питания до точки короткого замыкания X1?, мОм
X1? = УX1c + X1т + X1кв + X1ш.
При отсутствии исходных данных индуктивное сопротивление УX1c определяется по формуле
УX1c = U2ср. НН/(v3•Iоткл. ВН•Uср. ВН),
где Iоткл. ВН - отключающая способность ближайшего к трансформатору
предохранителя, установленного на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора, кА;
Uср. НН - среднее номинальное напряжение обмотки низшего напряжения (НН) трансформатора (400 В).
УX1c = 4002/(v3•25•10000) = 0,37 мОм,
Активное R1т и индуктивное X1т сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, приведенные к ступени низшего напряжения, мОм
где Sном.тр.- номинальная мощность трансформатора, кВ?А;
ДPкз - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;
Uном. НН - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора (400 В);
uк - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
Активные R1кв и индуктивные X1кв сопротивления прямой последовательности катушек электромагнитных расцепителей и подвижных контактов автоматических выключателей [18].
Таблица 12- Активные R1кв и индуктивные X1кв сопротивления прямой последовательности катушек электромагнитных расцепителей и подвижных контактов автоматических выключателей
|
Обозначение выключателя |
Номинальный ток автоматического выключателя, А |
Активное сопротивление, мОм, разъемных соединений автоматического выключателя, мОм |
Сопротивление катушки и контакта, мОм |
||
|
Rк.кв |
Rкв |
Xкв |
|||
|
QF2 |
630 |
0,15 |
0,41 |
0,13 |
|
|
QF3,4 |
125 |
0,5 |
2,15 |
1,2 |
|
|
QF5 |
25 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF6 |
16 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF7,8 |
16 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF9 |
16 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF10 |
16 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF11 |
16 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF12 |
16 |
0,5 |
7 |
4,5 |
|
|
QF13 |
100 |
0,5 |
2,15 |
1,2 |
|
|
QF1 |
800 |
0,15 |
0,25 |
0,1 |
Активные R1ш и индуктивные X1ш сопротивления прямой последовательности шинопроводов.
Таблица 13 - Активные R1ш и индуктивные X1ш сопротивления прямой последовательности шинопроводов
|
Размеры, мм |
Активное сопротивление при 30 оС |
Индуктивное сопротивление x1ш (медных и алюминиевых шин), мОм/м, при среднем геометрическом расстоянии между фазами, м |
||
|
Номинальный ток, А |
r1ш, мОм/м |
|||
|
ШРА 73 |
630 |
0,1 |
0,13 |
По полученным удельным сопротивлениям вычисляем активное R1ш и индуктивное X1ш сопротивления по формулам, мОм
R1ш = r1ш • lш;
X1ш = x1ш • lш,
где l - длина шины (шинопровода), м.
R1ш = 0,1• 10 = 1 мОм,
X1ш = 0,13 •10 = 1,3 мОм.
Активные R1кб и индуктивные X1кб сопротивления прямой последовательности кабелей или проводов прокладываемых в трубах
R1кб = r1кб • l кб;
X1 кб = x1 кб • lкб,
где l - длина кабеля (провода), м.
R1кб = 0,09• 50 = 4,5 мОм,
Xкб = 0,04•50 = 2 мОм.
Таблица 14 - Активные R1кб и индуктивные X1кб сопротивления прямой последовательности кабелей прокладываемых в трубах
|
Сечение фазной жилы, мм 2 |
R1к, мОм |
r1кб, мОм/м |
x1кб, мОм/м [19] |
L, м |
r1кб, мОм |
x1кб, мОм |
|
|
2х 120 |
0,015 |
0,09 |
0,04 |
50 |
4,5 |
2 |
|
|
50 |
0,027 |
0,43 |
0,085 |
63 |
27,09 |
5,355 |
|
|
50 |
0,027 |
0,43 |
0,085 |
69 |
29,67 |
5,865 |
|
|
10 |
0,061 |
2,13 |
0,099 |
70 |
149,1 |
6,93 |
|
|
2,5 |
0,089 |
8,48 |
0,116 |
78 |
661,44 |
9,048 |
|
|
2,5 |
0,089 |
8,48 |
0,116 |
87 |
737,76 |
10,092 |
|
|
6 |
0,071 |
3,54 |
0,1 |
75 |
265,5 |
7,5 |
|
|
2,5 |
0,089 |
8,48 |
0,116 |
22 |
186,56 |
2,552 |
|
|
2,5 |
0,089 |
8,48 |
0,116 |
16 |
135,68 |
1,856 |
|
|
2,5 |
0,089 |
8,48 |
0,116 |
10 |
84,8 |
1,16 |
|
|
16 |
0,054 |
1,33 |
0,095 |
5 |
6,65 |
0,475 |
Расчет сопротивления асинхронных двигателей
Так как электроприемники состоят в основном из асинхронных двигателей необходимо учесть их влияние при расчете токов короткого замыкания.
Сверхпереходная ЭДС для асинхронного электродвигателя насоса 1Д 1250-63а определяется по формуле:
Активное сопротивление, характеризующее асинхронный электродвигатель в начальный момент КЗ допустимо рассчитывать по формуле:
Активное сопротивление статора:
Активное сопротивление ротора, приведенное к статору:
Сверхпереходное индуктивное сопротивления двигателя:
Таблица 15 - Расчет параметров электродвигателей
|
№ ЭП |
Mп |
Uном, В |
Рном, кВт |
ДPмех, кВт |
ДР, кВт |
Iн, А |
Iп, А |
КПД |
cos? |
sin? |
Sном. |
, Ом |
, Ом |
Rад, Ом |
Xад", Ом |
Е",ф.ад, В |
|
|
2 |
2 |
380 |
250 |
13,75 |
1,38 |
437,41 |
3061,88 |
0,945 |
0,92 |
0,39 |
0,02 |
0,011 |
0,020 |
0,03 |
0,12 |
218,04 |
|
|
3,10 |
2,5 |
380 |
55 |
4,40 |
0,44 |
101,04 |
707,30 |
0,92 |
0,9 |
0,44 |
0,018 |
0,043 |
0,102 |
0,14 |
0,52 |
216,66 |
|
|
5 |
3 |
380 |
9,5 |
1,19 |
0,12 |
18,98 |
142,37 |
0,875 |
0,87 |
0,49 |
0,014 |
0,186 |
0,520 |
0,69 |
2,58 |
212,89 |
|
|
6 |
2,2 |
380 |
1,1 |
0,16 |
0,02 |
2,30 |
16,12 |
0,855 |
0,85 |
0,53 |
0,012 |
1,347 |
3,443 |
4,65 |
23,11 |
207,42 |
|
|
7-1,7-2 |
2,2 |
380 |
0,43 |
0,13 |
0,01 |
1,33 |
5,96 |
0,705 |
0,7 |
0,71 |
0,025 |
5,919 |
10,123 |
15,64 |
61,81 |
190,17 |
|
|
11 |
2,2 |
380 |
5,5 |
0,80 |
0,08 |
11,51 |
80,58 |
0,855 |
0,85 |
0,53 |
0,025 |
0,561 |
0,698 |
1,23 |
4,55 |
210,96 |
|
|
12 |
2,4 |
380 |
2,2 |
0,44 |
0,04 |
5,04 |
30,24 |
0,8 |
0,83 |
0,56 |
0,016 |
0,840 |
2,155 |
2,91 |
12,22 |
206,50 |
|
|
13 |
2,2 |
380 |
1,1 |
0,16 |
0,02 |
2,30 |
16,12 |
0,855 |
0,85 |
0,53 |
0,022 |
2,469 |
3,478 |
5,81 |
22,85 |
210,13 |
Расчет суммарных сопротивлений ветвей схемы замещения
Приведем пример расчета суммарного сопротивления от ИП до точки К 1.
R1? определяется выражением, мОм
R1? =5,5 + 0,25 +2• 0,15+1 + 2•0,003 = 7,06 мОм,
а суммарное реактивное сопротивления прямой последовательности
цепи от источника питания до точки короткого замыкания X1?, мОм
X1? = 0,37 + 17,1 + 0,1 + 1,3 = 19 мОм.
Для остальных участков и точек короткого замыкания расчет аналогичен и результаты заносятся в таблицы 16.
Таблица 16 - Расчет суммарного сопротивления от асинхронных двигателей до точек короткого замыкания
|
Номер по плану |
Наименование электроприемника |
Rкв, мОм |
Xкв, мОм |
Rкб, мОм |
X кб, мОм |
Rк, мОм |
Rк.кв, мОм |
Rад, мОм |
Xад", мОм |
?R, мОм |
УX, мОм |
т. КЗ |
||
|
?R, мОм |
УX, мОм |
|||||||||||||
|
2 |
Насос 1Д 1250-63а |
0,41 |
0,13 |
4,5 |
2 |
0,015 |
0,15 |
30 |
120 |
5,08 |
2,13 |
35,08 |
122,13 |
|
|
3 |
Насос вакуумный ВВН 1-25 |
2,15 |
1,2 |
27,09 |
5,355 |
0,027 |
0,5 |
140 |
520 |
29,77 |
6,56 |
169,77 |
526,56 |
|
|
10 |
Насос вакуумный ВВН 1-25 |
2,15 |
1,2 |
29,67 |
5,865 |
0,027 |
0,5 |
140 |
520 |
32,35 |
7,07 |
172,35 |
527,07 |
|
|
5 |
Кран-балка |
7 |
4,5 |
149,1 |
6,93 |
0,061 |
0,5 |
690 |
2580 |
156,66 |
11,43 |
846,66 |
2591,43 |
|
|
6 |
Насос "ГНОМ" |
7 |
4,5 |
661,44 |
9,048 |
0,089 |
0,5 |
4650 |
23110 |
669,03 |
13,55 |
5319,03 |
23123,55 |
|
|
7-1,7-2 |
Вентилятор вытяжной В 1, В 2 |
7 |
4,5 |
737,76 |
10,092 |
0,089 |
0,5 |
15640 |
61810 |
745,35 |
14,59 |
16385,35 |
61824,59 |
|
|
11 |
Насос ЦМЛ-80/250 |
7 |
4,5 |
265,5 |
7,5 |
0,071 |
0,5 |
1230 |
4550 |
273,07 |
12,00 |
1503,07 |
4562,00 |
|
|
12 |
Тележка |
7 |
4,5 |
186,56 |
2,552 |
0,089 |
0,5 |
2910 |
12220 |
194,15 |
7,05 |
3104,15 |
12227,05 |
|
|
13 |
Приточная камера П 1 |
7 |
4,5 |
135,68 |
1,856 |
0,089 |
0,5 |
5810 |
22850 |
143,27 |
6,36 |
5953,27 |
22856,36 |
Действующее значение периодической составляющей тока КЗ от асинхронного электродвигателя насоса 1Д 1250-63а до т. К 1 определяется по формуле:
для остальных участков и точек расчет аналогичен и заносится в таблицу 17.
Ударный ток для точки К 1 КЗ от асинхронного электродвигателя насоса до т. К 1 определяется по формуле:
IП 0(3) - начальное значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания, кА;
Куд - ударный коэффициент, который может быть определен по кривым на рис. 6.1 согласно [19].
для остальных участков и точек расчет аналогичен и заносится в таблицу 17.
Таблица 17 - Расчет токов короткого замыкания от асинхронных двигателей до точек КЗ
|
Наименование электроприемника |
т. К 1 |
Е",ф.ад,, В |
т. К 1 |
т. К 1 |
т. К 1 |
|||
|
?R, мОм |
УX, мОм |
?R/ УX |
Ку |
I(3)покA |
iуд, кА |
|||
|
Насос 1Д 1250-63а |
35,08 |
122,13 |
218,04 |
0,29 |
1 |
1,72 |
2,44 |
|
|
Насос вакуумный ВВН 1-25 |
169,77 |
526,555 |
216,66 |
0,32 |
1 |
0,39 |
0,56 |
|
|
Насос вакуумный ВВН 1-25 |
172,35 |
527,065 |
216,66 |
0,33 |
1 |
0,39 |
0,55 |
|
|
Кран-балка |
846,66 |
2591,43 |
212,89 |
0,33 |
1 |
0,08 |
0,11 |
|
|
Насос "ГНОМ" |
5319,03 |
23123,548 |
207,42 |
0,23 |
1 |
0,01 |
0,01 |
|
|
Вентилятор вытяжной В 1, В 2 |
16385,35 |
61824,592 |
190,17 |
0,27 |
1 |
0,001 |
0,002 |
|
|
Насос ЦМЛ-80/250 |
1503,07 |
4562 |
210,96 |
0,33 |
1 |
0,04 |
0,06 |
|
|
Тележка |
3104,15 |
12227,052 |
206,5 |
0,25 |
1 |
0,02 |
0,02 |
|
|
Приточная камера П 1 |
5953,27 |
22856,356 |
210,13 |
0,26 |
1 |
0,01 |
0,01 |
|
|
Итого |
2,63 |
3,74 |
Начальное значение периодической составляющей 3-х фазного тока короткого замыкания от источника питания до т. К 1 определяется по формуле: