Материал: Методические указания по написанию и защите курсовых работ Направление подготовки 13. 03. 02 Электроэнергетика и электротехника

Выбор силовых кабелей и шинопроводов для системы ЭСН проектируемого механического цеха представлен на рисунке 4 и в приложениях А-Ж.Рисунок 4 – Выбор проводников системы электроснабжения цеха

16 Расчет токов короткого замыкания

16.1 Виды коротких замыканий

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки, при которых токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.В системе трехфазного переменного тока могут быть замыкания между тремя фазами (трехфазные КЗ), между двумя фазами (двухфазные КЗ) и однофазные КЗ.Трехфазные КЗ являются симметричными, так как в этом случае все фазы находятся в одинаковых условиях. Все остальные КЗ являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся не в одинаковых условиях и значения токов и напряжений в той или иной мере искажаются.Наиболее распространенным видом КЗ являются однофазные КЗ в сетях с глухо- и эффективно заземленной нейтралью. Значительно реже возникают двойные замыкания на землю, то есть одновременное замыкание на землю разных фаз в различных точках сети, работающей с изолированной нейтралью.Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазные КЗ. Однако для выбора или проверки уставок защиты и автоматики требуется определение и несимметричных токов КЗ.

16.2 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится для наиболее мощных и удаленных электроприемников. Исходя из плана расположения электрооборудования (см. рисунок 1) определяем, что наиболее мощным и удаленным от цеховой ТП электроприемником является шлифовальный станок № 1, и, соответственно, для него и производим расчет токов КЗ.Для составления схемы электроснабжения шлифовального станка № 1 исходя из размеров цеха определяем длины проводников линий электроснабжения станка:- длина линии QF1 – ШМА1, кабель 3хАВВГ 4х120: l₁ = 5м; - длина шинопровода ШМА1: l_ш = 54м;- длина линии ШМА1 – шлифовальный станок № 1: l₂ = 10м. Составляем схему электроснабжения шлифовального станка № 1 и определяем точки КЗ: К

₁ – секция шин НН цеховой ТП, К₂ – наиболее удаленная точка шинопровода ШМА1, К₃ – электродвигатель шлифовального станка № 1, рисунок 5.Рисунок 5 - Расчетная схема электроснабженияНа основании расчетной схемы (рисунок 5) составляем эквивалентнуюсхему замещения (рисунок 6).Рисунок 6 - Эквивалентная схема замещения электроснабженияСопротивления схемы замещения.- сопротивления трансформатора ТМ-630/10/0,4 [14]:R_Т 3,1 мОм;Х_Т 13,6 мОм; Z_Т 14,0 мОм; Z⁽¹⁾128,0 мОм;- сопротивления автоматических выключателей [14]:QF9 – 1250 А; R_QF9 0,14 мОм; Х_QF9 0,08 мОм; 0,16 мОм.QF7 – 1250 А; R_QF7 0,14 мОм; _ХQF7 0,08м Ом; 0,16 мОм.QF1 –400А; R_QF1 0,65мОм; Х_QF1 0,17мОм; 0,67 мОм.- сопротивления линии l₁ (QF1 – ШМА1), кабель 3хАВВГ 4х120 [14]:r_0л10,28 мОм/ м; х_0л1 0,08 мОм/ м; R_0л13 r_ол1l₁ 30,285 4,2 мОм;Х_л1 3х_0л1 l₁ 30,085 1,2 мОм; 4,37 мОм.- сопротивления шинопровода ШМА1 типа ШМА 4-1600 [14, табл. 2.10]:r_0ш 0,03 мОм/ м; х_0ш 0,014 мОм/ м; R_ш r_0ш l_ш 0,0354 1,62 мОмХ_ш х_0ш l_ш 0,01454 0,76 мОм; 1,79 мОм;- сопротивление предохранителя FU1 на ток 600А [14]:R_FU1 0,15 мОм;- сопротивления линии l₂

(FU1 – шлифовальный станок № 1), провод в трубе 4хАПВ (1х120) [14]:

r_0л2 0,28мОм/ м; х_0л2 0,08мОм/ м; R_л2 r_0л2 l₂ 0,2810 2,8 мОм;

Х_л2 х_0л2 l₂ 0,0810 0,8мОм; 2,91 мОм.

Расчет токов трехфазного короткого замыкания.

а) Вычисляем сопротивления до точки короткого замыкания К1: R_К1 R_Т R_QF9 R_QF7 3,1 0,14 0,14 3,38 мОм;

Х_К1 Х_Т Х_QF9 Х_QF7 13,6 0,08 0,08 13,76 мОм;

14,17 мОм.

_{б) Вычисляем} сопротивления до точки короткого замыкания К2:

R_К2 R_К1 R_QF1 R_Л1 R_Ш 3,38 0,65 4,2 1,62 9,85мОм;

Х_К2 Х_К1 Х_QF1 Х_Л1 Х_Ш 13,76 0,17 1,2 0,76 15,89мОм;

18,69 мОм.

_{в) Вычисляем сопротивления до точки короткого замыкания К}3_:

R_К3 R_К2 R_FU1 R_Л29,850,152,8 12,8 мОм;

Х_К3 Х_К2 Х_Л2 15,892,9118,8 мОм;

22,74 мОм.

_{г) Вычисляем токи трехфазного КЗ в точках К}1, К2, К3:

16,32 кА;

11,75 кА;

9,66 кА.

Расчет токов двухфазного короткого замыкания

_{Произведем расчет токов двухфазного КЗ в точках К}1, К2, К3:

_14,12 кА;

_10,16 кА;

_8,36 кА.Расчет токов однофазного короткого замыкания._{а) Сопротивление петли «фаза-нуль» в точке К}1:Z_П1 Z_Т Z_QF9 Z_QF7 14,00,160,16 14,32 мОм;_{б) Сопротивление петли «фаза-нуль» в точке К}2:_{1) активное, реактивное и полное сопротивление линии} l₁ 2R_л1 2 4,2 8,4 мОм; 2 Х_л1 21,2 2,4 мОм; 8,74 мОм;2) активное, реактивное и полное сопротивление шинопровода2R_ш 21,62 3,24 мОм; 2Х_ш 20,76 1,52 мОм; 3,58 мОм;_{3) полное сопротивление в точке К2 14,32 + 8,74 + 3,58 = 26,64} мОм._{в) Сопротивление петли «фаза-нуль» в точке К}3_:1) активное, реактивное и полное сопротивление линии l_2: R_FU1 2R_л2 0,1522,8 5,75 мОм; 2Х_л2 20,8 1,6 мОм; 5,97 мОм;2) полное сопротивление в точке К3: 26,64 + 5,97 = 32,61 мОм.г) Вычисляем токи однофазного КЗ в точках К1, К2, К3: 4,04 кА; 3,17 кА; 2,92 кА.Расчет ударных токов короткого замыканияДля расчета ударных токов КЗ необходимо определить ударные коэффициенты. Согласно справочному пособию [17], ударные коэффициенты определяются по графику [17] как функция [17]: