Тепловой спад токов кз

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и предохранителей

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Выбор предохранителей

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соот­ветствии с выражением

Ток плавкой вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск — пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при сред­них условиях пуска (β = 2,5.

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.

Короткие замыкания в системах электроснабжения

Источник: http://mitia13.narod.ru/obr/obr_008.html

Разновидности коротких замыканий и вероятности их возникновения

Коротким замыканием называется нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между собой, или замыканием фазы на землю.

Токи к.з. в современных мощных электросистемах могут достигать огромных значений (10-100 тыс. ампер). Поэтому оборудование электроустановок должно обладать достаточной электродинамической (механической) и термической стойкостью к действию токов к.з.

Причинами возникновения короткого замыкания могут быть:

1. Нарушение изоляции происходящее в следствии её несовершенства, или посторонних причин (обрыв, удар молнии, попадание посторонних предметов).
2. Ошибки при ремонтных работах, включениях и отключениях.

Несмотря на все меры, принимаемые при проектировании и эксплуатации, вероятность короткого замыкания не исключена, поэтому правильный выбор электрооборудования, основанный на знании характера протекания короткого замыкания и ожидаемого тока, является самой действенной мерой предотвращения опасных последствий к.з.

Короткие замыкания бывают:

• трёхфазные — возникающие при одновременном замыкании накоротко всех трёх фаз (I₍₃₎ max 1,6 I₍₂₎ min );
• двухфазные;
• однофазные — возникающие при замыкании между фазой и землёй (возможны только в системах с заземлённой нейтралью)

Процесс протекания короткого замыкания слагается из двух режимов:

1. Переходного:
   • ударный ток — возникает в течении первых 0,01-0,2 секунд, сопровождается электродинамическим эффектом, способным сорвать провода с изоляторов, повредить обмотки двигателей, трансформаторов;
   • разрывной ток — появляется в течении первых 0,2 секунд, в течении которых сеть должна быть отключена автоматической защитой.
2. Установившегося. Возникает при несрабатывании защиты, ведёт к злектротермическому эффекту.

Действующее значение периодической составляющей к.з. может быть определено по формулам Тоя:

• I (3) = E / (3 1/2 Z) ;
• I (2) = E / (Z₁ + Z₂);
• I (1) = (3 1/2 E) / (Z₁ + Z₂ + Z₃), где

Е — действующее значение ЭДС генератора;

Z₁, Z₂, Z₃ — сопротивление прямой, обратной и нулевой последовательности.

Знать токи короткого замыкания необходимо:

• для выбора электрооборудования;
• для проектирования релейной защиты;
• выбора средств ограничения токов к.з.

Как правило, в точке к.з. возникает электродуга, которая образует переходное сопротивление. Для упрощения расчётов, будем рассматривать только металлическое к.з., т.е. без учётов переходного сопротивления.

При появлении к.з., сопротивление в сети падает. Однако, скачком ток увеличиться не может, т.к. сеть обладает индуктивностью. Из курса ТОЭ известно, что ток можно представить, как сумму апериодической (i_а) и периодической i_р) составляющих.

В результате этого, результирующий ток в некоторые моменты времени может превосходить амплитуду установившегося тока. Быстрота перехода в установившийся режим определяется постоянной установления:

τ = L / r, где L — индуктивность

Через время t ≈ 3τ (0,1-0,2 сек) в цепи будет протекать только периодический или установившийся ток короткого замыкания.

В конце первого полупериода ток достигает максимального значения, называемого ударным током (i_у).

Для удобства расчёта ударного тока, вводят ударный коэффициент 1 ≤ k_у ≤ 2

• При к.з. вблизи генераторной станции величина активного сопротивления будет минимальной, τ → ∞, ударный ток будет 2 max;
• Когда к.з. происходит в удалённой точке, то τ → 0, r → ∞. k_у = 1

По ударному току проверяют электроаппараты, шины, изоляторы — на электродинамическую стойкость. По действующему значению установившегося тока проверяют аппаратуру на термическую стойкость.

Ограничение мощности короткого замыкания осуществляется с помощью бетонных реакторов (РБ, РБН). Они имеют мизерное активное сопротивление и достаточно большое индуктивное. РБ устанавливаются на поверхности, в спец камерах подстанций, в начале и конце линии.

На новых угольных шахтах допускаемая мощность короткого замыкания не должна превышать S ≤ 100 МВА (старые шахты — до 50).

Защита от токов короткого замыкания производится плавкими предохранителями и максимально-токовой защитой.

Расчёт токов короткого замыкания

Допущения при расчётов токов короткого замыкания:

1. Трёхфазная сеть симметрична и сопротивления отдельных фаз равны между собой.
2. Не учитываются токи намагничивания трансформаторов.
3. Не учитываются активные сопротивления некоторых элементов сети (трансформаторов, реакторов, воздушных линий) из-за их малости по сравнению с индуктивными сопротивлениями.
4. Не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчётную схему.

Для вычисления токов к.з. составляют расчётную схему, соответствующую режиму работы. В однолинейном изображении указываются источники питания (энергосистема, генераторы) и элементы сети (ЛЭП, трансформаторы, реакторы)

По расчётной схеме составляется схема замещения сети. Для этого все элементы сети заменяют соответствующими электросопротивлениями. Элементы обозначаются дробью (в числителе указывается порядковый номер, а в знаменателе сопротивление).

В большинстве случаев схема сети содержит содержит одну или несколько ступеней трансформации. Для составления эквивалентной схемы замещения выбирают основную или базовую ступень трансформации и все эл. величины остальных ступеней приводят к напряжениям основной ступени.

В основу расчёта токов короткого замыкания положен метод определения суммарного сопротивления до точки короткого замыкания.

• I (3) = U_ном / (3 ½ (R 2 + X 2 ) ½ ) ;
• I (2) = (3 ½ I (3) _max) / 2

Электродинамическое и термическое действие токов КЗ. Ограничение токов КЗ.

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий , которые сопровождаются резким увеличением тока.

Все установленное электрооборудование в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираются с учетом этих токов.

Электродинамические действия токов К.З.

При к.з. в результате возникновения наибольшего ударного тока к.з. в шинах и других конструкциях распред устройств возникают электродинамические усилия, которые в свою очередь создают изгибающий момент, а следовательно, механическое напряжение в металле, которое должно быть меньше допустимого напряжения для данного металла.

Электродинамическое действие ударного тока к.з. при трехфазном к.з. определяется наибольшей силой F( 3 ) (кГ), действующей на шину средней фазы при условии расположения проводников в одной плоскости:

Где l,a-длинна и расстояние между токоведущими частями (см)

–коэффициент, учитывающий несовпадение и неодинаковое значение ударного тока в фазах.

Рассматривая шину как равномерно нагруженную многопролетную балку, изгибающий момент, создаваемый ударным током :

Термическое действие токов К.З.

Токоведущие части в том числе и кабели при к.з. могут нагреваться до температуры значительно большей, чем при нормальном режиме. Что бы токоведущие части были термически устойчивы к токам к.з., величина расчетной температуры t_расч должна быть ниже температуры допустимой t_доп для данного материала.

За действительное время протекания тока к.з. принимается суммарное время действия защиты t_з и выключающей аппаратуры t_в

При проверки токоведущих частей на термич. Устойчивость обычно пользуются понятием приведенного времени T_пр, в течение которого установившийся ток к.з. I∞ выделяется то же кол.во тепла что и изменяющийся во времени ток к.з. за действительное время t.

Приведенное время определяется составл. времени апериодической слагающих тока к.з. :

Величину t_пр.п при действительном времени t 5 сек величина t_пр.п= t_пр.5+(t-5) где t_пр.5-приведенное время для t=5сек. Приведенное время апериодической слагающей

При действительном времени t 2

T_пр — приведенное время действия тока к.з. (сек)

Ограничение токов К.з.

При питании электроустановок пром. Предприятий от мощных энергосистем приходится значительно повышать сечение токоведущих частей и габариты аппаратов, выбирать их по условиям как нормального так и динамич. и термич. устойчивости.

Наиболее распростр. Способами ограничения токов к.з. являются:

А) раздельная работа трансформаторов и пит. Линий

Б) включение в сеть доп. Сопротивлений-реакторов

В) применение трансформаторов с защищенной обмоткой

Наиболее целесообразна и эффективна установка реакторов на линиях потребителей, подключаемых непосредственно на шины электрический станций, а так же на районных подстанциях большой мощности, питающих маломощные заводские подстанции.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Влияние теплового спада тока короткого замыкания на функционирование сельских электрических сетей напряжением 0,4 КВ

Содержимое

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЦ ЩНИЕ .
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ УЧЕТА ТЕПЛОВОГО СПАДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ
1.1. Хюбенности сельских электрических сетей, влияющие а величн у тока короко е замыкания
. Обзор существующих способов вычисления токов короткого замыкания .
1.3. Выбор параметров элеторичсской сети и защитой аппаратуры
ГЛАВА 2 МОДЕЛИ И МЕТОДИКА ВЫЧИСЛЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКГРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0,4 КВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОФАКГОРНОГО УЧЕТА ТЕПЛОВОГО СПАДА ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ . ..
.0 вычислении токов корогкоо замыкания в распределиеуьньх сехях 0,4 кВ.
Увеличение активного сопротивления проводников при коротком замыкании
. Вычисление тока короткого замыкания с учетом изменения параметров короткозамкнутой цепи
. Выводы. ..
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСГОРИМЕНТАЛЬНЬГХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАИЕМ МНОГОФАКТОРНОГО УЧЕТА ТЕПЛОВОГО СПАДА
3.1. Вычисление токов короткого замыкания по методике с мт юпхаюорттым учетом теплового спала
. Методика проведения и математической обработки результатов экспериметпальиых исследований
. Метод ика расчет а токов короткого замыкания с учетом характеристик за иитной аппаратуры .
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ НАГРЕВА ПРОВОДНИКОВ НА ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТЯХ 0,4 КВ
4.1. Результаты исследований но огтретететпло гока короткого затьтка дя в воздушных ли иях
электропередачи сельских алеюричсских сетей.
. Результаты исследований по от гределению тока короткого замыкания в кабельных сетях и СИП .
4.3. Результаты лабораторных испытаний по нагреву проводников электрическим током
ГЛАВА 5. ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЫБОРА ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ С УЧЕТОМ ТЕПЛОВОГО СПАДА ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
5.1. Выбор сечений проводников и длин кабелей
. Выбор автоматических выключателей.
. Оценка экономической эффективности выбора защ итной аппаратуры с учетом те лово о спада тока короткого замыкания
5.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА

• Повышение эффективности использования солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей
• Исследование и разработка ресурсосберегающих технологий сублимационной сушки жидких термолабильных продуктов пищевого назначения с комбинированным энергоподводом
• Основы создания оптимальных систем обеспечения электробезопасности людей при эксплуатации электроустановок сельскохозяйственного назначения напряжением 380 в.
• Выбор средств обеспечения надежности электроснабжения птицефабрики по многокритериальной модели
• Автоматизация систем теплоснабжения малой и средней мощности по критерию энергосбережения
• Совершенствование технических средств обеспечения технологического процесса промышленного инкубирования яиц птицы
• Электромагнитные системы очистки сухих и жидких сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей
• Развитие теории несимметричных режимов и энергетических процессов асинхронных двигателей сельскохозяйственных электроустановок
• Параметры и режимы импульсной магнитострикционной системы предупреждения и устранения солевых отложений в котельных АПК
• Разработка индукционных проточных нагревателей жидкости пониженной металлоемкости для сельскохозяйственного производства

Уважаемые друзья!
Временно приостановлена оплата заказов через сайт.
Оплата товаров происходит на банковскую карту.
Названия необходимых Вам диссертаций присылайте на почту dissertation.com.ua@gmail.com

Карантин – прекрасная возможность подтянуть личный уровень в научных достижениях: именно то, на что обычно не хватает времени и усидчивости. Желаем Вам светлых идей и хорошего самочувствия!