Составление схемы замещения

Схемы замещения по критерию наличия соединения кабелей различных марок или сечений (т.е. соединению существующих и проектируемых кабелей) можно разделить на три типа:

а) существует три участка, выполненных разными кабелями. Это кабель Н4;

б) существует два участка, выполненных разными кабелями. Это кабели Н3, Н1, Н2, Н5;

в) не существует участков, выполненных разными кабелями (участок один и он полностью выполнен кабелем одной марки и сечения). Это кабели Н6, Н7, Н8.

Деление по этому критерию обосновано тем, что при наличии соединения кабелей разных марок или сечений, по термической стойкости нужно проверять каждый из кабелей. Таким образом, требуется расчет трехфазного тока металлического КЗ в начале каждого существующего и проектируемого кабеля. Ток однофазного КЗ с учетом переходного сопротивления может определяться только один раз в конце последнего участка кабеля, поскольку автомат должен надежно отключать КЗ даже в случае его возникновения в этой точке.

Схемы замещения приведенных типов изображены на рисунке 7.3. На схемах замещения обозначены точки КЗ: К1 - в начале кабеля или первого участка (суммарная длина кабелей равна нулю), К2 – в начале второго участка кабеля, К3 – в начале третьего участка кабеля, К4 – в конце защищаемой зоны.

Полные комплексные сопротивления элементов связаны с активными и реактивными по формулам (7.1) и (7.2):

, (7.1)

, (7.2)

где - полное комплексное сопротивление i-го элемента, мОм;

- активное сопротивление i-го элемента, мОм;

- реактивное сопротивление i-го элемента, мОм;

- модуль полного сопротивление i-го элемента.

б)

в)

Рисунок 7.3 – Схемы замещения для расчета токов КЗ

а - три участка выполненных разными кабелями;

б - два участка выполненных разными кабелями;

в - один участок

Эквивалентное индуктивное сопротивление от системы до шин 0,4 кВ одинаково для всех кабелей. Кроме того, для всех кабелей, кроме предназначенных для электроснабжения торгового комплекса, одинаковым является сопротивление рубильника. Суммарное активное и реактивное сопротивления (до точки присоединения автомата) для рассматриваемых кабелей, таким образом, можно определить по формулам (7.3), (7.4):

, (7.3)

, (7.4)

где - активное сопротивление система - рубильник, мОм;

- активное сопротивление кабеля К₁ или К₂, мОм;

- активное сопротивление трансформатора Т1 ил или Т2, мОм;

- активное сопротивление автоматического выключателя в цепи трансформатора, мОм;

- активное сопротивление рубильника, мОм;

- реактивное сопротивление система рубильник, мОм;

- эквивалентное индуктивное сопротивление системы, мОм

- реактивное сопротивление кабеля К1 или К2, мОм;

- активное сопротивление трансформатора Т1 ил или Т2, мОм.

Все параметры приведены к напряжению 0,4 кВ. Полное сопротивление можно определить по формуле (7.1).

Таким образом, значения сопротивлений составят:

мОм,

мОм,

.

В соответствии с полученными данными схемы замещения можно преобразовать к более простому виду рисунок 7.4.

7.3.6 Токи трехфазного и однофазного короткого замыкания

Ток металлического трехфазного КЗ рассчитывается по формуле:

, (7.5)

где - ток металлического трехфазного КЗ в точке m, кА;

- линейная ЭДС системы ( =400 В), В;

а)

б)

в)

Рис 7.4 – Преобразованные схемы замещения для расчета токов КЗ

а - три участка выполненных разными кабелями;

б - два участка выполненных разными кабелями;

в - один участок

Ток однофазного КЗ с учетом переходного сопротивления определяется по формуле (7.7):

, (7.7)

где - ток однофазного КЗ в точке m с учетом сопротивления дуги, кА;

- фазная ЭДС системы ( = 220 В), В;

- модуль полного сопротивления сети токам однофазного к.з до шин низкого напряжения трансформатора (до точки К1), мОм;

- модуль полного сопротивления петли «фаза-нуль» кабелей до точки m, мОм;

- модуль полного сопротивления коммутационных аппаратов для i-го кабеля, мОм.

Это сопротивление можно определить по формуле:

, (7.8)

где - модуль полного сопротивления коммутационных аппаратов для i-го кабеля, мОм;

- активное сопротивление автоматического выключателя в цепи трансформатора, мОм;

- активное сопротивление рубильника, мОм;

R_Аi - активное сопротивление автоматического выключателя, мОм;

Х_Аi - реактивное сопротивление автоматического выключателя, мОм.

С учетом того, что во всех случаях мОм, формулу (7.8) можно записать в виде:

(7.9)

Модуль полного сопротивления токам однофазного замыкания до точки К1 определяется с учетом того, что схема соединения обмоток трансформатора «треугольник - звезда с нулем», и токи нулевой последовательности за трансформатор не выходят и в сети 10 кВ не протекают (2.37):

, (7.10)

где - модуль полного сопротивления сети токам однофазного КЗ до точки К1, мОм;

Сопротивление дуги по [10] принимается 20,0 мОм (для КЗ в конце кабеля 0,4 кВ) Сопротивление сети 10 кВ и трансформатора токам к.з одинаково для всех точек системы и составляет по (7.10):

Значения сопротивлений кабелей определяются по таблице (7.1)

Токи КЗ для кабелей Н4, Н40 и Н41

Рассчитываем сопротивление автоматического выключателя по таблице 7.2 с учетом формулы (7.1):

мОм;

рассчитываем сопротивление коммутационных аппаратов токам однофазного КЗ по формуле (7.9):

мОм;

рассчитываем сопротивление кабеля Н4 с учетом формулы (7.1):

мОм;

рассчитываем сопротивление кабеля Н40 с учетом формулы (7.1):

мОм;

рассчитываем сопротивление петли «фаза-ноль» до точки К4:

мОм.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К1:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К1 по формуле (7.6):

кА.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К2:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К2 по формуле (7.6):

кА.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К3:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К3 по формуле (7.6):

кА.

Ток однофазного КЗ в точке К4 с учетом переходного сопротивления по формуле:

кА.

Токи КЗ для кабелей Н1, Н10, Н2,Н20

Сопротивление автоматического выключателя по таблице 7.2 с учетом формулы (7.1):

мОм;

сопротивление коммутационных аппаратов токам однофазного КЗ (7.9):

мОм;

сопротивление кабеля Н1 (Н2) с учетом формулы (7.1):

мОм;

сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К4:

мОм.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К1:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К1 по (7.6):

кА.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К2:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К2 по (7.6):

кА.

Ток однофазного КЗ в точке К4 с учетом переходного сопротивления по формуле:

кА.

Токи КЗ для кабелей Н3,Н30

Сопротивление автомата по таблице 7.2 с учетом (7.1):

мОм;

сопротивление коммутационных аппаратов токам однофазного КЗ (7.9):

мОм;

сопротивление кабеля Н3 с учетом (7.1):

мОм;

сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К4:

мОм.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К1:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К1 по формуле:

кА.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К2:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К2 по формуле (7.6):

кА.

Ток однофазного КЗ в точке К4 с учетом переходного сопротивления по формуле (7.7):

кА.

Токи КЗ для кабелей Н5, Н50

Сопротивление автомата по таблице 2.2 с учетом (7.1):

мОм;

сопротивление коммутационных аппаратов токам однофазного КЗ (7.9):

мОм;

сопротивление кабеля Н5 с учетом формулы (2.1):

мОм;

сопротивление петли «фаза-ноль» до точки К4:

мОм.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К1:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К1 по формуле (7.6):

кА.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К2:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К2 по формуле (7.6):

кА.

Ток однофазного КЗ в точке К4 с учетом переходного сопротивления по формуле (7.7):

кА.

Токи КЗ для кабеля Н6

Сопротивление автомата по таблице 2.2 с учетом формулы (7.1):

мОм;

сопротивление коммутационных аппаратов токам однофазного КЗ (7.9):

мОм;

сопротивление кабеля Н6 с учетом формулы (2.1):

мОм;

сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К4:

мОм.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К1:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К1 по формуле (7.6):

кА.

Ток однофазного КЗ в точке К4 с учетом переходного сопротивления по формуле (7.7):

кА.

Токи КЗ для кабелей Н7(8)

Сопротивление автомата по таблице 7.2 с учетом формулы (7.1):

мОм;

сопротивление коммутационных аппаратов токам однофазного КЗ (7.9):

мОм;

сопротивление кабеля Н7(Н8) с учетом формулы (2.1):

мОм;

сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К4:

мОм.

Суммарное активное, реактивное и модуль полного сопротивления до точки К1:

мОм.

Ток трехфазного металлического КЗ в точке К1 по формуле:

кА.

Ток однофазного КЗ в точке К4 с учетом переходного сопротивления по формуле:

кА.