Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Проверка кабелей по термической устойчивости к току к. з

Проверка кабелей по термической устойчивости к току к.з.

Окончательная проверка ранее принятых кабелей производится по их термической устойчивости к току к.з. Для этого используются трехфазные токи к.з. рассчитанные для точек установки аппаратов (см.раздел 12).

Фидерный кабель проверяется по I (З) К.З. на выходе вторичной обмотки трансформатора участковой подстанции (точки КО), гибкие кабели – по I (З) К.З. на распредпункте (точка К1).

Кабель на напряжение 6 кВ можно не проверять, т.к. для него выполнен специальный расчет.

Значение предельно допустимого тока термической устойчивости (IП) зависит от принятого типа защитного аппарата:

в сети напряжением 6 кВ – высоковольтной ячейки;

в сети напряжением 380, 660 или 1140В – фидерного автомата.

От защитного аппарата зависит продолжительность прохождения тока к.з. от момента возникновения до его отключения.

Проверка производится по стр.79 или по приложениям к методическим указаниям.

Должно быть выполнено условие: IП ≥ I (З) К.З.

Зная значения I (З) К.З. в расчетных точках, по таблице 47стр.79 определяют минимально допустимое сечение рабочих жил фидерного и гибкого кабелей. Если в числе принятых есть кабели с меньшим сечением, чем минимально допустимое, необходимо вместо них принять кабели большего сечения.

Одновременно с проверкой кабелей производится выбор типа защитного аппарата.

После проверки кабелей по термической устойчивости составляется таблица 8 окончательно принятых кабелей.

Окончательно принятые кабели.

Наименование токоприемниковПредварительно выбранный кабельIпр допустимое (А)Iкз(3) (А)Окончательно принятый кабель /марка кабеля/

Расчет и выбор КРУ напряжением 6 кВ.

Расчеты выполняются в соответствии с указаниями, изложенными в [6] (с.231-233), [13] (с.410-413) и [11] (с.257-265) по методике, предложенной в [14].

Комплексное распредустройство выбирается:

14.1. по номинальному напряжению и току;

14.2. по предельно отключаемому току;

14.3. по электродинамической и термической устойчивости к току к.з.;

14.4. рассчитывается и проверяется установка максимальных реле.

14.1. Выбор КРУ по номинальному напряжению и току производится, исходя из характеристики принятой схемы электроснабжения.

Рабочее напряжение принимаемого КРУ должно быть не меньше принятого напряжения высоковольтной сети, т.е. 6 кВ.

Номинальный ток КРУ IН.КРУ должен быть не меньше максимального рабочего тока питаемой ПУПП (Ip.max).

Ip.max определен в разделе 10.1 при расчете кабеля напряжением 6 кВ (IК).

Тип КРУ принимается по их техническим характеристикам.стр.70

14.2. Выбор КРУ по предельно отключаемому току производится по действующему значению установившегося тока трехфазного к.з.

I в месте установки КРУ (ЦПП или РПП-6). Этот ток определен в разделе 10.3.

14.3. Расчет и выбор КРУ по электродинамической и термической устойчивости к току к.з.

Электродинамическая устойчивость проверяется по ударному и эффектному (полному) току к.з. за первый период.

Ударный ток к.з. (амплитудное значение):

ίУ = кУ · ·I, кА,

где кУ=1,3 – ударный коэффициент для к.з. в электрически удаленных сетях.

Эффективное значение тока к.з.:

IЭФФ = I · ,кА,

Проверка по термической устойчивости сводится к определению соответствующего расчетного тока:

, кА,

где tф=0,25с (см.раздел 10.3),

t – расчетное время термической устойчивости, С;

для РВД-6 t = 10с;

для КРУВ-6 t = 1с.

По расчетным и каталожным данным составляется сравнительная таблица 9 выбора КРУ. Параметры принятого аппарата должны быть не меньше расчетных величин.

Выбор КРУ

Расчетные величиныПараметры аппарата
Uсети Iр.max I S(Sк.з.ЦПП) ίу Iэфф ItUн Iн Iоткл Sоткл ίmax Iэфф.max It max

14.4. Расчет и проверка установки максимального реле КРУ.

Ток срабатывания максимального реле:

Читайте так же:
Провода удлинители для светодиодных лент

где 1,2 + 1,4 – коэффициент надежности, предотвращающий ложные срабатывания максимальных реле;

кТ – коэффициент трансформации;

для трансформаторов 6000/400 Кт = 15

IП.Н. – номинальный пусковой ток самого мощного токоприемника на стороне низкого напряжения, А;

ΣI / Н.Р. – сумма номинальных рабочих токов токоприемников участка, за исключением находящегося в режиме пуска, А.

Ток срабатывания принимается ближайший большой из имеющихся у принятого КРУ. Если принимаемая РВД-6, IСР определяется по таблице токов срабатывания (см. приложения). При использовании КРУВ-6 IСР округляется до целого числа, т.к. устройство максимальной защиты позволяет производить плавную, практически бесступенчатую настройку.

Принятый ток срабатывания проверяется по I (З) К.З. на выходе вторичной обмотки трансформатора ПУПП (LПР = 0):

Если в результате проверки окажется, что кратность меньше, чем 1,5, необходимо увеличить I (2) К.З. — принять трансформатор большей мощности.

Приведенная формула применяется при одинаковых схемах соединения первичной и вторичной обмоток трансформатора.

При трансформаторах с различными схемами соединения первичной и вторичной обмоток проверка производится по формуле:

На шкале установок максимально –токовых реле в приводе ячейки имеются шесть делений ,которые соответствуют 100,140,160,200, и 300% номинального тока ячейки.

Методика расчета токов КЗ на стороне 10кВ

UHOM — номинальное напряжение сети, кВ (UHOM.=10,5кВ).

2 На основании расчета, по длительно допустимому току выбирается марка кабеля с необходимым сечением жилы.

3 Рассчитывается ток короткого замыкания на стороне 10,5кВ. Для определения токов короткого замыкания необходимо, из расчетной схемы, рисунок 3, составить схему замещения, в которой все элементы цепи заменены сопротивлениями, рисунок 4, и определить точки КЗ.

Рис. 3 Расчетная схема

Рис. 4 Схема замещения

3 Индуктивное сопротивление трансформатора выбирается из раздела Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ.

4 Расчитываеся активное сопротивление вводного кабеля по формуле:

где: R — удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км;

L — протяженность кабельной линии ввода L, км.

5 Расчитываеся индуктивное сопротивление вводного кабеля по формуле:

где: X — удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км;

L — протяженность кабельной линии ввода L, км.

6 Рассчитывается общее полное сопротивление ввода:

где: RК — активное сопротивление кабеля, Ом;

RР — активное сопротивление контактов разъединителя, Ом (RР=0,003Ом);

RВ — активное сопротивление контактов выключателя, Ом (RР=0,005Ом);

XК — индуктивное сопротивление кабеля, Ом;

XТР — индуктивное сопротивление кабеля, Ом.

7 Определение тока короткого замыкания:

где: UНОМ — номинальное напряжение сети, В (UНОМ=10,5кВ);

8 Определение ударного тока короткого замыкания. При определении ударного тока учитывается ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени контура короткого замыкания или от коэффициента реактивной мощности контура короткого замыкания.

Расчет производится по формуле:

где: kУ — ударный коэффициент (kУ=1,02);

9 Определение условия термической стойкости. Термической стойкостью электрических аппаратов называется способность их выдерживать без повреждений, препятствующих дальнейшей работе, термическое воздействие протекающих по токоведущим частям токов заданной длительности.

Количественной характеристикой термической стойкости является ток термической стойкости, протекающий в течение определённого промежутка времени.

Наиболее напряжённым является режим короткого замыкания, в процессе которого токи по сравнению с номинальными могут возрастать в десятки раз, а мощности источников теплоты – в сотни раз.

Термическая стойкость электрического аппарата зависит при этом не только от режима короткого замыкания, но и от теплового состояния, предшествующего режиму короткого замыкания.

Рассчитывается тепловой коэффициент воздействия по формуле:

где: ВК — тепловой коэффициент воздействия, кА 2 с;

τ – время воздействия, с (принимаем τ=1с).

10 Исходя из проведенных расчетов производится выбор высоковольтного оборудования. Результаты выбора сводятся в таблицу 6.

Читайте так же:
Торшер с ножным выключателем

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков

При проектировании любой энергетической системы специально подготовленные инженеры электрики с помощью технических справочников, таблиц, графиков и компьютерных программ выполняют ее анализ на работу схемы в различных режимах, включая:

2. номинальную нагрузку;

3. аварийные ситуации.

Особую опасность представляет третий случай, когда в сети возникают неисправности, способные повредить оборудование. Чаще всего они связаны с «металлическим» закорачиванием питающей цепи, когда между разными потенциалами подводимого напряжения подключаются случайным образом электрические сопротивления размерностью в доли Ома.

Такие режимы называют токами коротких замыканий или сокращенно «КЗ». Они возникают при:

сбоях в работе автоматики и защит;

ошибках обслуживающего персонала;

повреждениях оборудования из-за технического старения;

стихийных воздействиях природных явлений;

диверсиях или действиях вандалов.

Токи коротких замыканий по своей величине значительно превышают номинальные нагрузки, под которые создается электрическая схема. Поэтому они просто выжигают слабые места в оборудовании, разрушают его, вызывают пожары.

Осциллограмма переменных токов

Осциллограмма постоянных токов

Кроме термического разрушения они еще обладают динамическим действием. Его проявление хорошо показывает видеоролик:

Чтобы при эксплуатации исключить развитие подобных аварий с ними начинают бороться еще на стадии создания проекта электрического оборудования. Для этого теоретически вычисляют возможности возникновения токов коротких замыканий и их величины.

Эти данные используются для дальнейшего создания проекта и выбора силовых элементов и защитных устройств схемы. С ними же продолжают постоянно работать и при эксплуатации оборудования.

Токи возможных коротких замыканий рассчитывают теоретическими методами с разной степенью точности, допустимой для надежного создания защит.

Какие электрические процессы заложены в основу расчета токов короткого замыкания

Первоначально заострим внимание на том, что любой вид приложенного напряжения, включая постоянное, переменное синусоидальное, импульсное или любое другое случайное создает токи аварий, которые повторяют образ этой формы или изменяют ее в зависимости от приложенного сопротивления и действия побочных факторов. Все это приходится предусматривать проектировщикам и учитывать в своих расчетах.

Оценку возникновения м действия токов коротких замыканий позволяют выполнить:

величина силовой характеристики мощности, приложенной от источника напряжения;

структура используемой электрической схемы электроустановки;

значение полного приложенного сопротивления к источнику.

Действие закона Ома

За основу расчета коротких замыканий взят принцип, определяющий, что силу тока можно вычислить по величине приложенного напряжения, если поделить ее на значение подключенного сопротивления.

Он же действует и при расчете номинальных нагрузок. Разница лишь в том, что:

во время оптимальной работы электрической схемы напряжение и сопротивление практически стабилизированы и изменяются незначительно в пределах рабочих технических нормативов;

при авариях процесс происходит стихийно случайным образом. Но его можно предусмотреть, просчитать разработанными методиками.

Мощность источника напряжения

С ее помощью оценивают силовую энергетическую возможность совершения разрушительной работы токами коротких замыканий, анализируют длительность их протекания, величину.

Электрическая мощность переменного тока

Рассмотрим пример, когда один и тот же кусок медного провода сечением полтора квадратных мм и длиной в полметра вначале подключили напрямую на клеммы батарейки «Крона», а через некоторое время вставили в контакты фазы и нуля бытовой розетки.

В первом случае через провод и источник напряжения потечет ток короткого замыкания, который разогреет батарейку до такого состояния, что повредит ее работоспособность. Мощности источника не хватит на то, чтобы сжечь подключенную перемычку и разорвать цепь.

Во втором случае сработают автоматические защиты. Допустим, что они все неисправны и заклинили. Тогда ток короткого замыкания пройдет через домашнюю проводку, достигнет вводного щитка в квартиру, подъезд, здание и по кабельной или воздушной линии электропередач дойдет до питающей трансформаторной подстанции.

В итоге к обмотке трансформатора подключается довольно протяженная цепь с большим количеством проводов, кабелей и мест их соединения. Они значительно увеличат электрическое сопротивление нашей закоротки. Но даже в этом случае высока вероятность того, что она не выдержит приложенной мощности и просто сгорит.

Конфигурация электрической схемы

При питании потребителей к ним подводится напряжение разными способами, например:

через потенциалы плюсового и минусового выводов источника постоянного напряжения;

фазой и нулем однофазной бытовой сети 220 вольт;

трехфазной схемой 0,4 кВ.

В каждом из этих случаев могут произойти нарушения изоляции в различных местах, что приведет к протеканию через них токов короткого замыкания. Только для трехфазной цепи переменного тока возможны короткие замыкания между:

всеми тремя фазами одновременно — называется трехфазным;

двумя любыми фазами между собой — междуфазное;

любой фазой и нулем — однофазное;

фазой и землей — однофазное на землю;

двумя фазами и землей — двухфазное на землю;

тремя фазами и землей — трехфазное на землю.

Виды КЗ в трехфазной сети

При создании проекта электроснабжения оборудования все эти режимы требуется просчитать и учесть.

Влияние электрического сопротивления цепи

Протяженность магистрали от источника напряжения до места образования короткого замыкания имеет определенное электрическое сопротивление. Его величина ограничивает токи короткого замыкания. Наличие обмоток трансформаторов, дросселей, катушек, обкладок конденсаторов добавляют индуктивные и емкостные сопротивления, формирующие апериодические составляющие, искажающие симметричную форму основных гармоник.

Существующие методики расчета токов короткого замыкания позволяют их вычислить с достаточной для практики точностью по заранее подготовленной информации. Реальное электрическое сопротивление уже собранной схемы можно измерить по методике петли «фаза-ноль». Оно позволяет уточнить расчет, внести коррективы в выбор защит.

Замер сопротивления петли фаза-ноль

Основные документы по расчету токов коротких замыканий

1. Методика выполнения расчета токов КЗ

Она хорошо изложена в книге А. В. Беляева “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, выпущенной Энергоатомиздат в 1988 году. Информация занимает 171 страницу.

последовательность расчета токов КЗ;

учет токоограничивающего действия электрической дуги на месте образования повреждения;

принципы выбора защитной аппаратуры по значениям рассчитанных токов.

В книге публикуется справочная информация по:

автоматическим выключателям и предохранителям с анализом характеристик их защитных свойств;

выбору кабелей и аппаратуры, включая установки защиты электродвигателей, силовых сборок, вводных устройств генераторов и трансформаторов;

недостаткам защит отдельных видов автоматических выключателей;

особенностям применения выносных релейных защит;

примерам решения проектных задач.

2. Руководящие указания РД 153—34.0—20.527—98

Этот документ определяет:

методики расчетов токов КЗ симметричных и несимметричных режимов в электроустановках с напряжением до и выше 1 кВ;

способы проверок электрических аппаратов и проводников на термическую и электродинамическую стойкость;

методы испытания коммутационной способности электрических аппаратов.

Указания не охватывают вопросы расчета токов КЗ применительно к устройствам РЗА со специфическими условиями эксплуатации.

3. ГОСТ 28249-93

Документ описывает короткие замыкания, возникающие в электроустановках переменного тока и методику их расчета для систем с напряжением до 1 кВ. Он действует с 1 января 1995 года на территориях Беларуси, Кыргызстана. Молдовы, России, Таджикистана, Туркменистана и Украины.

Государственный стандарт определяет общие методы расчетов токов КЗ в начальный и любой произвольный временной момент для электроустановок с синхронными и асинхронными машинами, реакторами и трансформаторами, воздушными и кабельными ЛЭП, шинопроводами, узлами сложной комплексной нагрузки.

Технические нормативы проектирования электроустановок определены действующими государственными стандартами и согласованы Межгосударственным Советом по вопросам стандартизации, метрологии, сертификации.

Скачать ГОСТ 28249-93 (2003). Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ можно здесь: ГОСТ по расчету токов КЗ

Очередность действий проектировщика для расчета токов короткого замыкания

Первоначально следует подготовить необходимые для анализа сведения, а затем провести из расчет. После монтажа оборудования к процессе ввода его в работу и при эксплуатации проверяется правильность выбора и работоспособность защит.

Сбор исходных данных

Любую схему можно привести к упрощенному виду, когда она состоит из двух частей:

1. источника напряжения. Для сети 0,4 кВ его роль исполняет вторичная обмотка силового трансформатора;

2. питающей линии электропередачи.

Под них собираются необходимые характеристики.

Данные трансформатора для расчета токов КЗ

величину напряжения короткого замыкания (%) — Uкз;

потери короткого замыкания (кВт) — Рк;

номинальные напряжения на обмотках высокой и низкой стороны (кВ. В) — Uвн, Uнн;

фазное напряжение на обмотке низкой стороны (В) — Еф;

номинальную мощность (кВА) — Sнт;

полное сопротивление током однофазного КЗ (мОм) — Zт.

Данные питающей линии для расчета токов КЗ

К ним относятся:

марки и количество кабелей с указанием материала и сечения жил;

общая протяженность трассы (м) — L;

индуктивное сопротивление (мОм/м) — X0;

полное сопротивление для петли фаза-ноль (мОм/м) — Zпт.

Эти сведения для трансформатора и линии сосредоточены в справочниках. Там же берут ударный коэффициент Куд.

Последовательность расчета

По найденным характеристикам вычисляют для:

трансформатора — активное и индуктивное сопротивление (мОм) — Rт, Хт;

линии — активное, индуктивное и полное сопротивление (мОм).

Эти данные позволяют рассчитать общее активное и индуктивное сопротивление (мОм). А на их основе можно определить полное сопротивление схемы (мОм) и токи:

трехфазного замыкания и ударный (кА);

однофазного КЗ (кА).

По величинам последних вычисленных токов и подбирают автоматические выключатели и другие защитные устройства для потребителей.

Расчет токов короткого замыкания проектировщики могут выполнять вручную по формулам, справочным таблицам и графикам или с помощью специальных компьютерных программ.

Компьютерная программа расчетов токов КЗ

На реальном энергетическом оборудовании, введенном в эксплуатацию, все токи, включая номинальные и коротких замыканий, записываются автоматическими осциллографами.

Снятие осциллограммы токов

Такие осциллограммы позволяют анализировать ход протекания аварийных режимов, правильность работы силового оборудования и защитных устройств. По ним принимают действенные меры для повышения надежности работы потребителей электрической схемы.

Проект РЗА

Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике

Калькулятор ТКЗ для защиты трансформаторов

Калькулятор токов КЗ для проверки чувствительности защит трансформатора 6(10)/0,4 кВ

Привет всем!

Как и обещали ранее выкладываем нашу новую программу — Калькулятор токов короткого замыкания для расчета чувствительности максимальной токовой защиты трансформаторов 6(10)/0,4 кВ. Программа в свободном доступе и находится здесь:

Рассчитать токи КЗ за трансформатором достаточно просто, а вот определить какие токи при этом увидит релейная защита, установленная на стороне высшего напряжения (ВН) уже гораздо сложнее. Для этого мы и создали Калькулятор.

Работает он следующим образом:

  • Задаете среднее напряжение системы (стороны ВН трансформатора);
  • Задаете максимальный и минимальный токи КЗ от системы на стороне ВН;
  • Выбираете конкретный тип трансформатора из справочника, предварительно задав группу соединения обмоток;
  • Если нужно корректируете значение сопротивления дуги на стороне 0,4 кВ;
  • Нажимаете кнопку Расчет и получаете как реальные токи КЗ на стороне 0,4 кВ, так и то, что увидит ваша защита на стороне ВН, с учетом искажения при трансформации;

Значения видимых токов КЗ можно использовать для определения чувствительности релейной защиты со стороны ВН, при КЗ на стороне 0,4 кВ.

Для остальных защит (электромеханические реле, микроэлектронные реле) требуется перевод видимых токов КЗ во вторичные значения, что калькулятор пока не делает. Но мы работаем над этим.

Как вы понимаете это хороший задел для программы по выбору уставок защит в сетях 0,4-10 кВ. Над этим мы тоже работаем)

В общем предлагаю вам самим оценить возможности Калькулятора и, конечно, написать отзывы в комментариях)

Расчет токов КЗ 0,4 кВ в Excel

Парни, в очередной раз, низкий поклон за Вашу работу. Не перестаю удивляться тому, как можно из сухих книжно-математических постулатов воплотить в жизнь реально наглядную модель и донести сложную информацию простым доступным языком! Несколько месяцев на Вашем сайте было затишье, я уж подумал не решили ли Вы свернуть деятельность, и тут вновь Подарок! Спасибо за то что Вы еще с нами! Надеюсь что в скором будущем Ваши разработки будут плотно использоваться не только при обучении студентов ВУЗов и в проектировании, но и организации осуществляющие эксплуатацию электросетевого хозяйства тоже кое что почерпнут. У Вашей команды за плечами огромный опыт, благодаря которому Вы очень точно освещаете слабые места энергетики,а также проводите серьезную научно-просветительскую работу.

Последние несколько месяцев пришлись на самое классное, за последние 10 лет, лето в Питере. Было бы неправильно пропустить все веселье) Спасибо за отзыв, Алекс! Постараемся наверстать летние деньки)

Круто) Я такое в Exel замутил, не так удобно, но зато работает, для себя пойдёт)

Да, все начинается с Эксель))

Здравствуйте, Очень благодарен за то, что вы делаете. Ваши труды напоминают мне одну работу, когда еще не было интернета. Я был мелок и деревья были большими. Это книги, по которым я пытался разбираться , что такое электричество. Сворень Р.А. Электроника шаг за шагом. Практическая энциклопедия юного радиолюбителя. Есть еще Яков Перельман с его занимательной физикой и математикой. Теперь мне, начинающему релейщику, помогают ваши работы освоить, очень интересную науку о релейной защите. Спасибо.

Здравствуйте!
Удобный калькулятор, хорошая помощь эксплуатационникам.

Добавьте трансформаторы мощностью до 4000 кВА

Тут трансы из справочника, все что там есть, то и у нас есть) Но в принципе добавить по формулам тоже можно. Скиньте данные (Sном, uk, Pкз, Pхх) на трансы на admin@pro-rza.ru. Может выделим время на эту доработку

здравствуйте!
как вы считаете ток однофазного КЗ за трансформатором и он получается меньше трехфазного? дело в том, что если считать в лоб по формулам ГОСТ, то ток однофазного КЗ получается больше трехфазного (за счет добавления сопротивления нулевой последовательности)

Добрый день. Однофазный ток КЗ не получается меньше трехфазного. Просто трехфазный рассчитывается для максимального режима системы, а однофазный для минимального. В таблице есть соответствующие суффиксы

да, я на это обратил внимание и выставил одинаковый ток КЗ системы максимальный и минимальный. Сопротивление дуги тоже 0 поставил.

В этой модели сопротивления взяты из справочников, там Xo для некоторых мощностей больше X1. Отсюда и результат

и с сопротивлениями трансформаторов тоже поигрался:) выбирал те, для которых они равны (схема Д/У)

да, надо формулы посмотреть.. напишу, как проверю

Добрый день, Иван. Поправили калькулятор. Действительно с однофазным током была опечатка в формуле

Благодарю. На всякий случай еще разок подчеркну, что ток однофазного КЗ получается больше трехфазного только если считать по формулам ГОСТа, в реальности или по уточненным формулам трехфазный все же больше, но для инженерных расчетов имеем ГОСТ.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector