ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ

®ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ А

имени Ф.Б. ЯКУБОВСКОГО

УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В СЕТЯХ ДО 1 КВ

М788-1080

Москва 1993 г.

M788-1080

практически не нагреваются.

Температурный коэффициент для приведения сопротивления проводника при 20°С к сопротивлению при конечной температуре вычисляется по формуле

К_т = 1 + 0,004(9_КОН - 20),    (21)

где е_кон - температура жилы проводника в конце КЗ, °С.

Сопротивление проводника при конечной температуре

г___ = г„ JEC ,

кон 20 т

где i\jq - сопротивление проводника при температуре 20°С.

3- СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

В таблицах 1-28 приводятся данные из технической литературы, которые могут использоваться в качестве исходных данных при расчете токов однофазных коротких замыканий.

В таблицах не все'Гда можно найти данные, которые точно соответствовали бы условиям конкретной задачи. В этих случаях приходится использовать данные таблиц для сходных условий, что снижает точность расчетов. Поэтому нормативные требования по кратности ТКЗ должны обеспечиваться проектировщиком с достаточным запасом.

Во взрывоопасных зонах использование металлических конструкций, стальных труб, металлических оболочек кабелей и т. п. в качестве нулевых защитных проводников допускается только как дополнительное мероприятие (см. п. 7*3-138 ПУЭ). Поэтому при расчете токов однофазных КЗ проводимость этих элементов не учитывается. В качестве нулевых защитных проводников в силовых сетях во взрывоопасных зонах должны использоваться только специально предназначенные для этой цели отдельные жилы кабеля или провода (см. пп- 7-3-134, 7-3-135 ПУЭ). Указанные ограничения упрощают расчет токов однофазных КЗ и гарантируют обеспечение расчетной кратности.

12

M788-1080

Таблица 1. Сопротивления понижающих трансформаторов с вторичным напряжением 0,4 кВ, мОм

Номинальная мощность 9 кВ-А Сиама соеди нения Значение сопротивлений прямой последовательности нулевой последовательное ти току од-фазного КЗ г1т х. 1т г0т О н z(1) т Масляные трансформаторы 25 Y/Y^ 154 244 1650 1930 3110 Y/ZH 177 243 73 35,4 906 40 Y/Yh 88 157 952 1269 1944 Y/ZH 100 159 44 13,4 562 63 Y/YH 52 102 504 873 1237 Y/ZH 59 105 28 12 360 100 Y/Y 31,5 65 254 582 779 Y/Z H 36,3 65,7 15,6 10,6 226 160 Y/Y 16,6 41*7 151 367 486 Д/УЕ 16,6 41,7 16,6 41,7 135 250 Y/YH 9,4 27,2 96,5 235 311 9,4 27,2 9,4 27,2 86,3 400 Y/Y„ H 5,5 17,1 55,6 149 195 д/1н 5,9 17 5,9 17 54

13

M788-1G8G

Продолжение табл- 1

Номи нальная мощ ность, кВ-А Схема соеди нения Значение сопротивлений прямой последовательности нулевой последовательности току од-фазного КЗ г1т X. 1т Г0т Ж0т 7(1) /л т 630 Y/£ н 3,1 13,6 30,2 95,8 128 Л^н 3,4 13,5 3,4 13,5 42 1000 Y/Y н 1,7 8,6 19,6 60,6 81 д/ун 1,9 8,6 1,9 8,6 26,4 1600 Y/YH я|»| 5,4 16,3 50 63,5 1,1 5,4 1,1 5,4 16,5 2500 длн 0,64 3,46 0,64 3,46 10,56

Сухие трансформаторы

160 д/?я 16,9 52,4 16,9 52,4 165 180 у/*н 14,8 46,6 134 326 450 250 Д/УЕ 9,7 33,8 9,7 33,8 105 320 Y/Y„ Н 7,7 26,4 69,4 186 253 400 д/7н 5,4 21,3 5,4 21,3 66 560 Y/Yh 3,8 15,3 34 108 145 630 2,9 13,7 2,9 13,7 42 730 Y/Y Н 2,5 11,4 25,4 80,7 108

14

M788-1080

Продолжение табл. 1

Номинальная мощность , кВ-А Схема соеди нения Значение сопротивлений прямой последовательности нулевой последовательности току од-, фазного КЗ г1т х. 1т г0т ^От 7(1) 1000 Д/Y н 1,8 8,6 1,8 8,6 26 1000 Y/YH 2,1 8,6 19,1 б 0,6 81 1600 тж 1 5,5 1 5*5 1?

Примечания: 1. Для трансформаторов со вторичным напряжением 0,23 кВ значения сопротивлений следует уменьшить в 3 раза, а для трансформаторов со вторичным напряжением 0,69 кВ -увеличить в 3 раза-

2. Таблица выполнена по табл- 2-50 из [31, табл. 10-6-1 из [43 и табл. 1 из [5 3- Из последней таблицы взяты четыре значения    для    масляных    трансформаторов    мощностью 25, 40, 63 и

100 кВ-А при схеме соединения Y/Z - Значение сопротивлений прямой

Ж

и нулевой последовательности для этих трансформаторов взяты из

f 11

табл. 2-50- Значения Z⁴ J в табл. 2-50 для схемы соединения

т

Y/Z не приводятся-

XX

15

M788-1080

Продолжение табл- 3

Тип шино— провода Номи- н ал км !^j й ток, А Сопротивление фазы Сопротивление нулевого проводника Сопротивление петли фаза-нуль Г1 Х1 гнп хнп zny ШРА73 630 0,1 0,13 0,162 0,164 0,394 400 0,15 0,17 0,162 0,164 0,457 250 0,21 0,21 0,21 0,21 0,6 ШРА4 630 0,1 0,13 _ _ _ 400 0,15 0,17 - - - 250 0,21 0,21^ - - -

Примечантг е-Таблица выполнена по табл- 3 из [2] и табл. 2-32 из [3].

Таблица 4- Сопротивления троллейных шинопроводов, мОм/м

Тип шинопровода Номиналы-ный ток, А Сопротивление фазы Г1 Х1 ШТМ72 400 0,197 0,12 ШТМ73 250 0,315 0,18 ШТА75 400 0,217 0,15 250 0,474 0,15

Примечание. Таблица выполнена по табл- 2-51 из [3].

17

M788-1080

Таблица 5- Активное сопротивление (г) плоских пгргтт переменному току при температуре 20°С, мОы/м

Размер, мм Алюминий Медь Размер, мм Алюминий Медь 25x3 0,404 0,254 80x6 0,0746 0,049 30x4 0,26 0,169 80x8 0,0575 0,0381 40x4 0,204 0,133 80x10 ' 0,0478 0,0312 40x5 0,167 0,108 100x6 0,0612 0,0397 50x5 0,135 0,088 100x8 0,0472 0,031 50x6 0,115 0,0754 100x10 0,0385 0,0252 60x6 0,098 0,065 120x8 0,0397 0,0262 60x8 0,0746 0,049 120x10 0,032 0,0211

Примечание. Таблица выполнена по табл. 18 из [6].

Для определения индуктивного сопротивления цепи "фазная шина - нулевая шина" открытых четырехпроводных шинопроводов в работе С6] приводится формула

d

0,291g - ,

0,2235(Ъ + h.)

где x. - индуктивное сопротивление цепи "фазная шина - нулевая Ф н

шина", мОм/м; d - расстояние между шинами, мм;

Ь и Ь - размеры сторон прямоугольного сечения шилоы, мм.

18

Таблица б. Сопротивления проводов и кабелей при температуре жилы 20°С, мОм/м

Сечение, мм2 Активное сопротивление жилы (а?) Индуктивное сопротивление (а:) алюминие вой медной кабеля с поясной бумажной изоляцией трех проводов в трубе, кабеля с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией 1 - 18,5 - 0,133 1,5 - 12,3 - 0,126 2,5 12,5 7,4 0,104 0,116 4 7,81 4,63 0,095 0,107 б 5,21 3,09 0,09 0,1 10 3,12 1,84 0,073 0,099 16 1,95 1,16 0,0675 0,095 25 1,25 0,74 0,0662 0,091 35 0,894 0,53 0,0637 0,088 50 0,625 0,37 0,0625 0,085 70 0,447 0,265 0,0612 0,082 95 0,329 0,195 0,0602 0,081 120 0,261 0,154 0,0602 0,08 150 0,208 0,124 0,0596 0,079 185 0,169 0,1 0,0596 0,078 240 0,13 0,077 0,0587 0,077

- Таблица выполнена по табл. 2.53 из [3].

Примечание

19

M788-1080

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения.......................................... 4

2-    Методы расчете ........................................... 4

3-    Справочные данные.....-..................... 12

Таблицы со значениями сопротивлений:

1.    Трансформаторы масляные и сухие — ............. 13

2.    Трансформаторы с негорючим заполнением............. 16

3.    Комплектные шинопроводы..........................16

4.    Троллейные шинопроводы............................. 17

5- Плоские ггттта ........... 18

6. Провода и кабели..................................*    19

7- Трансформаторы тока................................20

8. Автоматические выключатели......................... 21

9- Автоматические выключатели (до1б А) ................ 21

10.    Рубильники и раз' единители ........................22

11.    Контактные соединения кабелей и шинопроводов ....... 22

12.    Алюминиевая оболочка 3-жильных кабелей............. 23

13-    Алюминиевая оболочка 4-жильных кабелей ............. 24

14-    Во дог а з опроводные трубы............... 25

15-    Злектросварные трубы............................... 26

16. Стальные полосы............................. 27

17- Стальные круглые проводники........... 28

18. Профильная сталь (угловая, двутавровая) ............ 29

19-    Внешнее индуктивное сопротивление проводников ...... 30

20-    Сопротивление петли фазная жила - стальная

полоса ............................................. 32

21.    Сопротивление петли фазная жила - угловая

сталь........-..................................... 33

22.    Неизолированные провода (А, М, АС) ................. 34

23-    Сопротивление петли ВЛ со стальными однопроволочными проводами (ПСО) ................ 35

24-    Сопротивление петли ВЛ со стальными многопроволочными проводами (ПС, ПМС) ...................... 36

2

Таблица 7- Сопротивления первичных обмоток катушечных трансформаторов тока, мОм

Коэффициент трансформации Класс точности 1 2 гтт X тт Г тт X тт 20/5 ■ 42 67 19 17 30/5 20 30 8,2 8 40/5 11 17 4,8 4,2 50/5 7 11 3 2,8 75/5 3 4,8 1,3 1,2 100/5 1,7 2,7 0,75 0,7 150/5 0,75 1,2 0,33 0,3 200/5 0,42 0,67 0,19 0,17 300/5 0,2 0,3 0,09 0,08 400/5 0,11 0,17 0,05 0,04 500/5 0,05 0,07 0,02 0,02

Примечание- Таблица выполнена по табл- 2.49 из [31 -

20

__л

25.    Сопротивления нулевой последовательности комплектный шинопроводов......-.............-..........37

26. Сопротивления    нулевой    последовательности

3- жильных кабелей .................................. 37

27- Сопротивления    нулевой    последовательности

4- жильных: кабелей.................................. 38

28. Сопротивление электрической дуги...................39

4- Примеры расчета

4*1. Расчет по методу симметричных составляющих........41

4.2. Расчет по сопротивлениям г, х петли фаза-нуль.....47

4-3- Расчет по полному сопротивлению петли

фаза - нуль .................................... 61

5. Заключение .................. 64

Литература ...............................................65

3

M788-1080

1.    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Расчет токов однофазных коротких замыканий (КЗ) в сетях до 1 кВ необходим для обеспечения надежной работы защиты при минимальных значениях тока КЗ в конце защищаемой линии.

В соответствии с требованиями "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ) для надежного отключения поврежденного участка сети наименьший расчетный ток короткого замыкания должен превышать номинальный ток плавкой вставки или номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой не менее, чем в 3 раза-

Для электрических сетей во взрывоопасных зонах требования к кратности тока короткого замыкания (ТКЗ) повышаются:    наименьший

расчетный ток короткого замыкания должен превышать номинальный ток плавкой вставки не менее, чем в 4 раза, а номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от. тока характеристикой - не тленее, чем в 6 раз.

Если автоматический выключатель имеет только мгновенно действующий расцепитель (отсечку), то наименьший расчетный ток короткого замыкания должен превышать уставку отсечки не менее, чем в 1,4 раза-

Из трех видов КЗ однофазные являются наиболее сложными для расчета. Если при расчете трех- и двухфазных КЗ нужно учитывать сопротивления только в прямой цепи короткого замыкания (в фазе), то при расчете однофазных КЗ необходим учет сопротивлений и в цепи зануления (в обратной цепи). Когда для зануления используются стальные трубы, обрамления кабельных каналов и другие строительные конструкции, в решении вопроса о сопротивлении цепи короткого замыкания появляется много неопределенностей.

Кроме того, однофазные короткие замыкания относятся к несимметричным, что вносит в расчет дополнительные усложнения.

2.    МЕТОДЫ РАСЧЕТА

Расчет токов однофазных КЗ можно выполнять методом симметричных составляющих или по сопротивлению петли фаза-нуль.

4

Оба метода широко описаны в технической литературе.

Метод симметричных:    составляющих    предложен    для    упрощения

расчетов несимметричных КЗ- Сущность этого метода состоит в замене несимметричной системы токов трехфазной сети при однофазном коротком замыкании тремя симметричными системами:    прямой,

обратной и нулевой последовательности- Симметричные системы являются достаточно простыми для теоретического расчета. Но поскольку переход от одной несимметричной системы к трем симметричным выполняется с помощью формального приема, из методики расчета исчезает наглядность, связанная с привычным определением тока по закону Ома. При практическом использовании этого метода часто возникают затруднения из-за отсутствия справочных материалов по сопротивлениям нулевой последовательности для принятого варианта выполнения цепи зануления.

При расчете тока однофазного КЗ по сопротивлению петли фаза-нуль используется закон Ома, но встречаются те же затруднения с исходными данными. Так что выбор метода расчета может определяться для пользователя наличием у него тех или иных справочных материалов.

Оба метода должны давать один и тот же результат и теоретически могут быть выведены один из другого. Точность расчета определяется только точностью исходных данных. Покажем это, взяв за исходный метод симметричных составляющих.

Расчет однофазного КЗ методом симметричных составляющих производят по формуле

^ ^ил

I., =    ■    -    ,    (1)

/ (2R_nj, + R_Q£ )² + (2Х^ +Х₀£)²

где I.J - действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ, кА;

Цд - среднее номинальное (линейное) напряжение сети, В. При расчете следует использовать следующую шкалу значений

5

M788-108¹

и_л:    690, 525, 400, 230 Б;

суммарное активное сопротивление фазной цепи короткого замыкания (сопротивление прямой последовательности), мОм; суммарное активное сопротивление цепи КЗ для тока нулевой последовательности (сопротивление нулевой последовательности) , мОм;

суммарное индуктивное сопротивление фазной цепи короткого замыкания (сопротивление прямой последовательности), мОм;

суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ для тока нулевой последовательности (сопротивление нулевой последовательности) , мОм.

Сопротивления обратной последовательности равны сопротивлениям прямой последовательности и в формуле (1) учитываются коэффициентом 2 перед и Х^ .

Суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления

фазной цепи короткого замыкания определяются по формулам:

R„r, = г. + г. + г    + г + г + г ;    (2)

1£ 1т 1л тт а к д    ⁴    '

= х, + х. + х    + х ,    (3)

1£ 1т 1л тт а    ’

где г_1т, х_1т - сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм; ^г1л’ ^х1л ~ ^сопР°^{тивлени:я} прямой последовательности линии (фазного проводника), мОм; п_тт, х_тт - сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока, мОм;

г . х - сопротивления автоматических выключателей, мОм;

с! а

з?_к - суммарное активное сопротивление различных контактов в фазной цепи КЗ, мОм;

1*^ — активное сопротивление электрической дуги в месте КЗ, мОм.

Суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи КЗ для тока нулевой последовательности определяются по

6