МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФИРМА ЛО НАЛАДКЕ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И СЕТЕЙ О Р Г Р 3 С

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ

ОРГРЭС МОСКВА 1993

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФИРМА ПО НАЛАДКЕ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СЕТЕЙ О Р Г Р 3 С

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕНТРИЧЕСКОЙ ДУГИ

СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЗС

Москва

Рио.2. Кривые зависимости коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей с алюминиевыми жилами (С tf) яри нагревании их током трехфазного КЗ от мощности трансформатора:

'■откл

R₁+0,96R₂ ,

ЭДе    R₁    -    активное    сопротивление статора, мОм;

/?₂ - активное сопротивление ротора, приведенное к статору, мОм.

Значение #₂ (в миллиомах) может быть определено по формуле Я -    О    „»

²    ССМ*)®'

- II -

Рас.3* Кривые зависимости коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей с алюминиевыми жилами (С,* ) при нагревании их током трехфазного КЗ от мощности трансформаторов:

""" ^откл =0»? с*----^откл    с

где    М_п    - кратность пускового момента электродвигателя по

отношению к его номинальному моменту;

Р_ном - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Р_мх - механические потери в электродвигателе (включая добавочные потери), кВт;

S_HOM - номинальное скольжение, отн.ед.

Активное сопротивление статора R_i (в миллиомах), если оно не задано заводом-язготовит^ем, может быть измерено или определено по формуле

Рио.5. Кривые зависимости коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей о медными жилами (С г*) при нагревании их током трехфазного КЗ от мощности трансформатора:

-*ОТКЛ    ⁼    °9----*07КЛ    *    ⁰

- у" ^Uhom ЙД " ^АЙД    р

^Г1

U_H0M - номинальное нал ряхе ние электродвигателей, кВ; cos ^ - усредненное значение cos if электродвигателей, подключенных к шинам РУСИ 0,4 кВ;

?ном - усредненное значение коэффициента полезного действия электродвигателей, подключенных к шинам РУСИ 0,4 кВ;

- 14 -

Р_н - суммарная активная мощность электродвигателей» подключенных к шинам РУСИ 0,4 кВ, МВт.

Значение сверхпереходной ЭДС (в вольтах) асинхронного электродвигателя определяется по формуле

Еф.м ^(^ср(о)^со$ho) ^Rm) *(^uip(o) ^sinKP(o) ” ho) *aa ) f (2.16)

где    Uq>(o) “ фазное напряжение на выводах электродвигателя в

момент, предшествующий КЗ, В;

У(о) ~ усредненное значение сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ;

1(о) ~ ^ток статора в момент, предшествующий КЗ, А.

При питании от сборных шин разнотипных электродвигателей значение эквивалентной сверхпереходной ЭДС определяется по формуле

где Ук~2~~ ~    ■■    *    -    -    -проводимость    "К"    ветви

*    +    питания двигателя (вклю

чая двигатель);

У₃ ~ У₁ + у₂+... + у_п - эквивалентная проводимость.

3. РАСЧЕТ ТОКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.1. Начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного металлического короткого замыкания (в килоамперах) определяется по формуле

-16 -

Значения сопротивлений плавких вставок приведены в табл .II.

Значения сопротивлений полюсов, включая активные сопротивления катушек автоматических выключателей, приведены в табл.12-15.

Значения этих сопротивлений приведены на основании данных заводов-изготовителей. В этом случае, если сопротивления катушек и контактов ( X_Kg и R_Kg ) автоматических выключателей неизвестны, следует пользоваться данными, приведенными в табл.16.

Значения сопротивлений первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока приведены в табл.17.

В том случае, если от оборных шин ИГСЯ 0,4 кВ осуществляется питание асинхронных электродвигателей и их суммарный номинальный ток превышает 10% начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей, следует учитывать их влияние на значение тока КЗ.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей 1_пд (в килоамперах) рассчитывается по формуле

^£<р- М

"¹    9    (3.3)

Ч(Хм+^х1к?*(**л+"**)^г

1де ж_1к и й_1к - индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности кабелей подключения электродвигателей, мОм.

Двигатели, питающиеся от силовых сборок и сборок задвижек, не оказывают существенного влияния на значение тока КЗ непосредственно на выводах низкого напряжения трансформаторов 6/0,4 кВ и оборных шинах ГУСЯ 0,4 кВ, а поэтому в практических расчетах токов этих замыканий влиянием удаленных электродвигателей допустимо пренебречь.

3.2. Ударный ток трехфазного металлического КЗ в сети СН 0,4 кВ определяется по формуле

,<з)

^Lyd^{m к}у9 " )(

тав Куд    *    - парный коеффнциент;

1р_ОМ- двйотвупцев аннчение периодической

составляющей тска трехфвзного КЗ, кА.

Значение ударного коеффицнвнта моют быть такав определено по крюк* K_yd т f(x/R) рио.6.

Значение ударвого тока от асинхронных электродвигателей определяется по формуле

/ .Mi -Ш. ч

¹уд.йд ^ж V* ho. НА I^е Тр + е ) '    (3.5)

где    Тр    -    расчетная    постоянная    времени    затухания пери сда

че он ой соотавлявдей тока статора, о;

Т_в - постоянная времени затухания аперисдачеокой составляющей тока статора, о.

- 19 -

(2) о i! г—Т

тяо Z_Ki = у X_fz⁺R_tz- полное сопротивление цепи при двухфаз-^J    вом    коротком    замыкании,    мОм.

3.4. Начальное действующее значение периодической составляющей тока однофазного металлического короткого замниания определяется по формуле

(1) _ ^иср.нн ^Lno.M \/fl⁽⁴⁾ '

хда Z^₃ =»-    (2X_1z+    Х_п)    -    полное    сопротивление

пени при однофазном коротком замыкании, мОм;

Rqz » ^xoz ~ соответотвеяно оуммарное активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности цепи, мОм;

^йох™ ^07^{+ й}втт⁺ *ош^+йо*аВ+*пп+*«В •

Xoz ~ *от ⁺ *тт⁺ Нош* *окаВ **к6 •

где    R_0T    ,    Х_дт    -    активное н индуктивное сопротивления

нулевой последовательности трансформатора, мОм;

R_orr , Х_7Т - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности трансформатора тока, мОм;

предприятием "Сибтехэнерго¹

ИСПОЛНИТЕЛЬ    М. А. ШИША

УТВЕРЖДЕНО фирмой по наладке, совершенствованию технология и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЗС

Заместитель главного инженера    ФЛ.КОГАН

© СПО ОИТЭС, 1993

20 -

R₀w > ^Х0Ш ~ активное и индуктивное сопротивления

нулевой пооледовательнооти шинопровода, мОы;

^анаВ> ^хо каб ~ ^8X71181106 и индуктивное сопротивление нулевой пооледовательнооти кабеля, мОм.

4. РАСЧЕТ ТОКОВ ДУГОВОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

4.1. Наиболее вероятная величина действующего значения пери одической составляющей тока трехфазяого дугового замыкания определяется по формуле

r(5J _    tJ

¹ дуг ~ ^гпо.м ^пс ’

хде    К_с    -    онижапций    коэффициент,    определяемый    по    Н_с=    f(Z_K])

(рис.7) для Z^- )Jx*_s + R¹(Z .

Рио.7. Кривые эависныооти К_с от оопротивления пион КЗ:

I - начало процесса дугового эамыканнл t_K3 « о,05 о;

Ж - уетаковивюйоя прооаее дугаиоге тиштипгг t_k3 >■ 0,05 о

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТОКОВ КОРОТКОЮ ЗАМЫКАНИЯ В СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО I кВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУШ ^{2 1}

- 4 -

более благоприятными условиями для возникновения дуговых КЗ являются условия замкнутых пространств распределительных коробок электродвигателей, щитков, закрытых оборок и кабелей. Дуговые КЗ сопровождаются значительным выделением энергии. Ток дугового КЗ всехда меньше тока металлического КЗ в этой же точке сети. Исходя из этого, расчет токов металлического КЗ производится в целях проверки электродинамической и термической стойкости установленного в сети электрооборудования, а также для определения достаточности отключающей ояоообяооти защитных аппаратов. Определение уставок срабатывания защит и защитных аппаратов следует производить по значению тока дугового КЗ в конце защищаемого участка сети.

1*4, При расчетах токов КЗ в сети напряжением до I кВ необходимо учитывать;

индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей;

активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи; активные сопротивления контактов и контактных соединений; токоограничиващее влияние электрической дуги; значения параметров асинхронных электродвигателей, если их суммарный номинальный ток превышает 10% номинального значения периодической составляющей тока КЗ в месте КЗ, рассчитанного без учета влияния электродвигателей.

Кроме того, при расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ.

1.5. При расчетах токов КЗ допускается не учитывать; ток намагничивания трансформаторов; насыщение магнитных систем электрических машин; влияние асинхронных электродвигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 10% начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей;

сопротивление внешней энергосистемы при расчете токов металлического КЗ в силовых сборках, оборках задвижек, а также КЗ за отходящими от сборок и шин кабелями;

- 5 -

сопротивление внешней энергосистемы при расчете всех видов дугового КЗ;

влияние асинхронных электродвигателей при расчете всех видов дуговых КЗ.

Коэффициенты трансформации трансформаторов допускается принимать равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 37; 24; 20; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ.

2. определение параметров элементов cm

2.1.    Расчет токов КЗ в сети напряжением до I кВ целесообразно проводить в именованных единицах.

При составлении эквивалентных схем замещения следует в качестве основной ступени выбирать ступень пониженного напряжения, как правило 0,4 кВ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах (мОм).

2.2.    Сопротивление внешней системы включает в себя сопротивление прилегающей части энергосистемы на стороне высокого напряжения рабочего или резервного трансформатора питания 17 6 (10) кВ, сопротивление собственно трансформаторов рабочего и резервного питания 17 6 (10) кВ, а также сопротивление шинопроводов или кабельных связей, по которым осуществляется ввод рабочего или резервного питания на шины секций Р7 6 (10) кВ. Сопротивление (в миллиомах) прилегающей части энергосистемы (Х_с) может быть определено при известном значении тока трехфазного КЗ на стороне высокого напряжения по формуле

¹⁷¹⁶ иср.нн- среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения трансформатора. В;

I/& Вн - действующее значение периодической составляющей тока при трехфазиом КЗ у выводов обмотки выошего напряжения трансформатора, кА;

- 6 -

и_ср.вн - среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения трансформатора, В;

5³3 - ыощнооть короткого замыкания у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, МВ‘А.

2.3. Активное (/?_т ) и индуктивное сопротивления (Х_т) (в миллионах) трансформаторов питания СН 0,4 кВ, приведенные к ступени низшего напряжения, следует определять по формулам:

> ³ -72-¹⁰

°т. ном

(2.3)

оде    (У³з    - напряжение короткого замыкания трансформатора, %\

Р_кз - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

Уинном" номинальное линейное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ;

S_t.hom - номинальная мощность трансформатора, кВ³А.

Упрощенно дедуктивное сопротивление трансформаторов (в миллионах) определяется по формуле

и U^{3 и}кз ^инн.ном

100 S_{r ндм}

Расчет Х_т по формуле (2.4) не приводит к ощутимым погрешностям.

Активные и индуктивные сопротивления нулевок последовательности трансформаторов, обмотки которых соединены по схеме А/У« , практически равны соответственно активным н индуктивным сопротивлениям прямой последовательности. При соединении обмоток трансформаторов по схеме У / У® активные и индуктивные сопротивления

- 7 -

нулевой последовательности значительно больше соответствующих сопротивлений прямой последовательности и имеют значительный разброс, вследствие чего наиболее достоверные результаты могут быть получены путем непосредственного измерения этих сопротивлений для каждого конкретного трансформатора.

2.4. Принципиальная схема для проведения измерений значений сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов со схемой соединения обмоток А/А® приведена на рис.1. При этом значения сопротивлений Z₀, /?₀ ,Х₀ (в милли омах) определяются по формулам:

;    (2.5)

(2.6) ³

- 9 -

Параметры реактора, устанавливаемого на вводе питания сборок РТЗО, приведены в табл.2. Значения активного и индуктивного сопротивления силовых и контрольных кабелей, а также комплектных шинопроводов приведены в табл.3-1 О*

При определении минимальных значений токов КЗ следует учитывать увеличение активного сопротивления кабеля вследствие его нагрева.

2*6. Значение активного сопротивления кабеля при нагреве его током КЗ (    )    определяется    по формуле

= , (2.10)

1де    C#    -    коэффициент,    учитывающий    увеличение активного

сопротивления медного или алюминиевого кабеля.

При приближенных расчетах значение коэффициента С-^ ** X,5*

При уточненных расчетах коэффициент С^ следует определять в соответствии с рис.2-6;

R - активное сопротивление медного или алюминиевого кабеля при температуре t = +20°С, мОм.

2*7. Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного электродвигателя Х^д (в милли омах) рассчитывается по формуле

^ХАЛ    ^f°³)    ~ *ЛА ’    (²*^П)

*\¹л ¹НОМ '

-    номинальное фазное напряжение электродвигателя, В;

-    кратность пускового тока электродвигателя по отношению к его номинальному току;

-    номинальный ток электродвигателя, А;

-    суммарное активное сопротивление электродвигателя в момент КЗ, мОм.

определяется по формуле

1

кВ производятся в целях выбора электрооборудования по условиям термической и электродинамической стойкости, отключающей способности, а также в целях определения уставок срабатывания защит и защитных аппаратов, установленных в сети.

1.2.    Сети переменного тока напряжением до I кВ выполнены, как правило, с глухим заземлением нейтрали. В таких сетях возможны все виды металлических и дуговых КЗ. Как показывают многочисленные эксперименты, металлическое КЗ возможно лишь в случае его специальной подготовки с помощью болтового соединения токоведущих частей, либо термически стойкой штатной закоротки, установленной с помсщью струбцины.

1.3.    Наиболее вероятным видом КЗ является дуговое КЗ. Нал-

2

В настоящих Методических указаниях приведены требования и порядок расчета токов короткого замыкания (КЗ) в сетях переменного тока напряжением до I кВ с учетом влияния электрической дуги и подпитки от асинхронных электродвигателей при выборе защитной аппаратуры в сети и определении рабочих уставок ее срабатывания.

Методические указания предназначены для персонала электростанций, предприятий электрических сетей и проектных организаций, занимающихся расчетом КЗ и защит сети переменного тока напряжением до I кВ*

I. ОБЩИЕ ШЖЖБШШ

1*1. Расчеты токов КЗ в оети переменного тока напряжением до

3

₀ ⁼    ” Rg »    (2.7)

1де    U    - напряжение на обмотке НН трансформатора, В;

I - ток в цеди обмотки БН трансформатора. А;

Р - активная мощность, Вт.

При проведении измерений по обмоткам НН трансформатора следует пропускать ток I ~0,3~0,Ь1_{НН иом} .

При этом в качестве трансформатора ТС может быть использован сварочный трансформатор.

Справочные данные для расчетов токов КЗ приведены в приложении 1(табл.1-17).

Ориентировочные значения сопротивлений трансформаторов приведены в табл.1.

Значения сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Y⁰ (см.табл.1) приведены на основании усреднения значений сопротивлений, полученных в результате измерений, проводимых Сибтехэнерго.