11.2 Расчёт токов однофазного короткого замыкания

В электрической сети напряжением до 1000 В под однофазным коротким замыканием подразумевается замыкание между фазным и нулевым проводниками в схеме электроснабжения. Поэтому величина тока однофазного замыкания зависит от величины фазного напряжения и сопротивления петли «фаза – нуль» от цехового трансформатора до расчётной точки КЗ. Схема замещения для расчета однофазного т.к.з. показана на рисунке 11.3

Расчёт однофазных токов КЗ проводим по выражению:

(11.14)

где U_ном = 380 В – номинальное напряжение сети;

R_т.ф-0, Х_т.ф-0 – сопротивления понижающих трансформаторов току однофазного КЗ, мОм;

R_нс.ф-0, Х_нс.ф-0 – суммарные сопротивления низковольтной сети току однофазного КЗ, мОм;

R_п – переходное сопротивление (см. п.11.1).

Рисунок 11.3 – схема замещения для расчета однофазного т.к.з.

Определение сопротивления элементов схемы:

– сопротивления силового трансформатора ТМЗ–1000/10 току однофазного короткого замыкания:

R_т.ф-0 = 5,7 мОм; Х_Т.Ф-0 = 25,8 мОм.

– сопротивления магистрального шинопровода КТА2500 току однофазного короткого замыкания:

R_уд.ф-0 = 0,08 мОм/м; Х_уд.ф-0 = 0,018 мОм/м [8];

Rшма ф-0 = Rуд.ф-0 · l; Хшма ф-0 = Худ.ф-0 · l;

(11.15)

R_{шма ф-0} = 0,08 · 24 = 1,92 мОм ; Х_{шма ф-0} = 0,018 · 24= 0,432 мОм.

– сопротивления распределительного шинопровода KSA-50 току однофазного короткого замыкания:

R_уд.ф-0 = 0,284 мОм/м; Х_уд.ф-0 = 0,224 мОм/м [8];

Rшра ф-0 = Rуд.ф-0 · l; Хшра ф-0 = Худ.ф-0 · l;

(11.16)

R_{шра ф-0} = 0,284 · 35 = 9,94 мОм; Х_{шра ф-0} = 0,224 · 35 = 7,84 мОм.

– сопротивления четырёхжильного провода АПВ (4х6) току однофазного короткого замыкания:

R_уд.ф-0 = 10,42 мОм/м; Х_уд.ф-0 = 0,2 мОм/м [8];

Rкл ф-0 = Rуд.ф-0 · l; Хкл ф-0 = Худ.ф-0 · l;

(11.17)

R_{кл ф-0} = 10,42 · 8 = 83,36 мОм ; Х_{кл ф-0} = 0,2 · 8 = 1, 6 мОм.

Расчет токов однофазного короткого замыкания сведем в таблицу 11.2.

Таблица 11.2 – Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги

Параметр		Точка К.З.
		Точка К-1	Точка К-2	Точка К-3
Активное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К.З., мОм	Формула
	Значение, мОм	126,32	37,96	18,02
Реактивное сопротивление петли «фаза-нуль» до точки К.З., мОм	Формула
	Значение, мОм	15,272	13,672	5,832
Ток однофазного К.З.	, кА	1,724	5,437	11,583

11.3 Карта селективности защиты

Проверку производим на примере подключения насоса (см. рисунок 11.1).

Автоматические выключатели выбираем из [12].

1) Автоматический выключатель QF1:

Р_ном = 30 кВт, I_ном = 57 А.

Iном. выкл. > Iном,

(11.18)

На основе условия нормального режима выбираем выключатель серии NZMB1-M63-SVE, I_ном=63 А, I_{ном. р.}= 60 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

;

(11.19)

I_со = 10 · I_{ном. расц.}= 10 · 60 = 600А; t_со = 0,02 c;

Iсо < IК1(3), Iсо < IК1(1),

(11.20)

Определим ток уставки:

I6 = 6 · Iном. р= 6 · 60 = 360А; t6 = 8 c;

(11.21)

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

;	(11.22)
Iсп = 1,35 · Iном. расц.= 1,35 · 60= 81 А; tсп = 6000 c ;	(11.23)

Коэффициент чувствительности к токам однофазного КЗ:

,

(11.24)

где I_{ном. выкл.} – номинальный ток выключателя;

I_{ном. расц.} – номинальный ток расцепителя;

I_сп – ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки;

t_сп – время срабатывания выключателя в зоне перегрузки;

I₆ – ток уставки;

t₆ – время срабатывания уставки;

I_со – ток срабатывания отсечки;

t_со – время срабатывания отсечки.

Заносим данные выключателя в таблицу 11.3.

2) Автоматический выключатель QF2:

I_раб = 309,77 А.

I_{ном. выкл.} > I_раб

Выбираем выключатель NZMN3-VE400, I_ном = 400 А, I_{ном. р.} = 350 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

;

I_со = 5 · I_{ном. расц.}= 5 · 350 = 1750А; t_со = 0,1 c;

I_со < I_К1⁽³⁾, I_со < I_К1⁽¹⁾.

Определим ток уставки:

I₆ = 6 · I_{ном. расц.}= 6 · 350 = 2100 А; t₆ = 4 c.

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

;

I_сп = 1,25 · I_{ном. расц.}= 1,25 · 350 = 437,5 А; t_сп = 1000 c;

Коэффициент чувствительности к токам однофазного КЗ:

Заносим данные выключателя в таблицу 11.3

3) Автоматический выключатель QF3:

Расчетный ток:

.

Выбираем выключатель IZMB2-A1600, I_ном = 1600 А, I_{ном. р.} = 1600 А.

Определим ток срабатывания отсечки:

;

I_со = 3 · I_{ном. расц.}= 3 · 1600 = 4800 А; t_со = 0,2 c;

Определим ток уставки:

I₆ = 6 · I_{ном. расц.}= 6 · 1600 = 9600 А; t₆ = 4 c

Определим ток срабатывания выключателя в зоне перегрузки:

;

I_сп = 1,25 · I_{ном. расц.}= 1,25 · 1600 = 2000 А; t_сп = 1000 c;

Коэффициент чувствительности к токам однофазного КЗ:

.

Таблица 11.3 – Данные для построения карты селективности
Точка КЗ	Тип выключа-теля	I ном. выкл., А	I ном. расц., А	Зона срабатывания при перегрузке		Зона шестикратно-го тока		Зона отсечки		I мгн. сраб., кА
				Iсп, А	tсп, с	I6, А	t6, с	Iсо, А	tсо, с
1	NZMB1-M63-SVE	63	60	81	6000	360	8	600	0,02	–
2	NZMN3-VE400	400	350	437,5	1000	2100	4	1750	0,1	25
3	IZMB2-A1600	1600	1600	2000	1000	9600	4	4800	0,2	36

На рисунке 11.4 показано построение карты селективности защиты насоса.