Меню

Расчет токов короткого замыкания реферат

Короткое замыкание сети или других источников питания

Под коротким замыканием (КЗ) понимают особый случай, когда соединены 2 проводника электрического тока разных потенциалов или фаз электрического прибора между собой или землей. В месте соединения проводников происходит резкое увеличение значения силы электрического тока с превышением максимально допустимого параметра. Это приводит к остановке нормального функционирование прибора и смежных элементов.

Короткое замыкание 1

По упрощенной формулировке представленный тип замыкания является любым нештатным и незапланированным соединением проводников электричества, имеющих разное значение потенциала. Это могут быть, к примеру, фаза и ноль, что приводит к образованию токов разрушительного действия.

Явление опасно для здоровья человека и его имущества. КЗ вызывает не только сбой оборудования, остановку работы электроприборов. Если пренебрегать правилами безопасности, то это потенциально может обернуться полным выходом из строя аппаратов или их отдельных частей с невозможностью восстановления. Также может возникнуть возгорание, приводящее к пагубным последствиям для жизни людей, их имущества и окружающей среды.

Расчет тока короткого замыкания

Чтобы понимать, почему возникает этот процесс, необходимо провести расчет значений токов короткого замыкания. Для этого надо знать закон Ома: «Значение силы тока в некотором промежутке электрической цепи является прямо пропорциональным значению напряжения и обратно пропорциональным сопротивлению тока на этом промежутке». Это основополагающий закон электрики, который изучается даже в школьной программе. Для большей наглядности, следует обозначить его формулой: I=U/R, где:

  • I — сила тока;
  • U — напряжение на участке цепи;
  • R — сопротивление.

Любое электрооборудование, подключенное к бытовой или промышленной электрической цепи, является активным сопротивлением. Параметр напряжения сети бытового назначения — 220 В (в некоторых случаях 230 В). Представленное значение неизменно. Чем выше значение сопротивления прибора (проводника или некоторого материала), подключенного к электропитанию, тем меньшей будет величина электрического тока.

Для расчёта тока короткого замыкания лучше воспользоваться более «продвинутой» формой закона Ома, называемой законом Ома для полной цепи.

Эта форма закона Ома также изучается в школьной программе, однако мало кто о ней помнит. А ведь именно она применяется для расчёта тока КЗ. Дело в том, что если сопротивление внешних элементов цепи равно 0, то странного деления на ноль не появится, а вместо этого ток будет вполне конкретно и точно вычисляем как результат деления ЭДС источника на внутреннее сопротивление источника напряжения:

Iкз=ε / r

Конечно в случае, если КЗ возникает в доме или квартире — от места замыкания до точки возникновения ЭДС ток проходит через проводку. И неважно, медные это провода или изготовленные из алюминия — они обладают сопротивлением. И в таком случае R не равно нулю. Чему же оно равно — читаем дальше.

Пример 1. Сеть с напряжением 220–230В

Давайте возьмем для конкретного примера: длину проводки 100 м и площадь сечения проводов 2,5 мм² и затем посмотрим каково же будет их сопротивление в случае, если они сделаны из меди.

Формула, также известная из учебника физики любой самой средней школы, гласит:

R=ρ·L/S,

ρ — удельное сопротивление меди, равное приблизительно 0,017–0,018 Ом·мм²/м;

L — длина проводника, выраженная в метрах;

S — площадь проводника, выраженная в мм².

Учтем, что подводящих электроэнергию провода не один, а два (ток приходит по одному проводу и уходит по второму), поэтому длина провода L при расчёте удваивается:

R=0.018·2·100/2,5=1,44 Ом

Итак, теперь видно, что провода имеют достаточно большое сопротивление. Чтобы теперь прикинуть ток КЗ можно воспользоваться законом Ома. Внутреннее сопротивление источника питания нам не известно, но как видно из формулы закона Ома для полной цепи, что чем оно больше, тем меньше будет ток КЗ. Следовательно, приняв r=0 мы найдем максимально возможный ток КЗ при вычисленном R=1,44 Ом.

Также примем, что напряжение питания в сети также максимально возможное, и составляет 230+10%=253 В. В таком случае ток короткого замыкания будет равен:

Iкз=253/1,44 = 175,7 А

Итак, мы провели расчет для конкретного питающего проводника. Для проводки с другими параметрами вычисление может быть произведено аналогичным образом.

Пример 2. Аккумуляторная батарея

Если КЗ возникает непосредственно у источника ЭДС (с таким явлением мы можем встретиться в случае «коротыша» бытового или автомобильного аккумулятора или батареи питания), то в таком случае внешнее сопротивление R≈0. Следовательно, для расчета понадобится знать внутреннее сопротивление r максимально точно (иначе опять возникнет деление на ноль и ничего стоящего мы не насчитаем). Вычислить его не составит труда, если у вас имеется сопротивление (резистор) и мультиметр.

Теперь давайте рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется автомобильный аккумулятор на 12В. Как необходимо действовать, чтобы определить его ток КЗ.

Нам понадобится резистор номиналом 10 Ом на 15Вт, который поможет выполнить необходимый эксперимент:

  1. Измеряем напряжение питания аккумулятора в режиме холостого хода (без нагрузки) мультиметром, допустим мы получили значение 11,85 В.
  2. Далее подключаем в качестве нагрузки резистор 10 Ом 15Вт и замеряем мультиметром ток. Получили 1,07 А.
  3. Не отключая резистор на 100 Ом измеряем падение напряжения на клеммах аккумулятора. Пусть будет 10,8 В.
  4. Теперь можно вычислить внутреннее сопротивление: r=11,85–1,07·10,8=0,3 Ом.
  5. Теперь можно определить ток КЗ: Iкз=11,85/0,3 = 39,5 А

Если вы ещё не догадались что за формулы были применены, то вот подсказки:

r=Uхх–Iн·Uн,

Iкз=Uхх/r,

Uхх — напряжение холостого хода источника питания;

— ток, отдаваемый источником питания под нагрузкой;

— напряжение источника питания под нагрузкой.

Как видно из формул, само значение нагрузки знать не нужно, тем не менее оно подбирается таким образом, чтобы погрешность измерения прибора не давала слишком большой разброс результата (если нагрузка будет незначительно «просаживать» напряжение источника питания, то есть Uхх, то точность результата будет крайне низкой).

Причины возникновения КЗ

Теперь кратко пробежимся по возможным причинам возникновения КЗ.

Короткое замыкание 3

Распространенные причины появления КЗ следующие:

  • устаревшая проводка;
  • механические повреждения внутри цепи;
  • неправильная организация электрических проводов;
  • нарушение правил эксплуатации электроприбора;
  • бесконтрольное увеличение показателя мощности приборов;
  • несоблюдение норм строительства.

Отрицательное воздействие КЗ для человека и его имущества

КЗ, в зависимости от места возникновения, приводит к пагубным последствиям для имущества и безопасности жизни человека. К таковым относят:

Короткое замыкание 4

  • обгорание и выход из строя электрических приборов;
  • воспламенение электрической проводки;
  • снижение напряжения электросети (в промышленных условиях приводит к остановке работы предприятий);
  • падение эффективности работы систем электроснабжения;
  • возникновение электромагнитного воздействия приводит к нарушению функционирования коммуникаций, расположенных под землей.

Виды КЗ

Электричество используется повсеместно и бытовой и промышленной сфере. Чтобы свести риск появления короткого замыкания к минимуму, разработан ряд мероприятий и устройств по обеспечению защиты от КЗ. Однако, чтобы точно понимать в каком случае и какой прибор использовать, нужно знать виды замыкания. Основными из них являются:

  • в цепях постоянного тока;
  • в цепях переменного тока (между: фазой и землей, двумя разными фазами, тремя фазами, двумя разными фазами и землей, тремя фазами и землей).

Доля однофазных КЗ составляет 65% повреждений, 2 фазы с землей — 20%, двухфазных — 10%, трехфазных — 5%. Часто случаются сложные виды повреждений, сопровождающиеся многократной несимметрией. Это означает тип замыкания различных фаз, происходящего в нескольких точках единовременно.

Методы поиска короткого замыкания

Заранее найти место возникновения этого явления довольно сложно. В большинстве случаев до него нет дела ни специалистам, ни обычным пользователям. Однако это поможет вовремя нейтрализовать его, что приведет к невозможности появления пагубных последствий. Благодаря своевременному реагированию, экономятся финансовые средства и время. Методов как определить короткое замыкание существует несколько:

  • визуальный осмотр проводки (на не должно быть разрывов и оголенных проводов);
  • использование мультиметра или мегаомметра;
  • по звуку;
  • исключение.
Читайте также:  Моторы редукторы постоянного тока

Короткое замыкание 5

Провода, являющиеся составной частью токоведущего кабеля, могут соприкасаться между собой. Если они оголены, то именно это и является явной причиной КЗ. Подобные повреждения, как правило, находятся в распределительных коробках и других узлах электроснабжения (розетки, выключателях и так далее). Подгорелая изоляция кабеля — явное место, где потенциально может образоваться КЗ.

Применение специальных приборов помогает измерить значение сопротивления цепи. В их составе имеется 2 провода: один из них подключается к фазе, а другой — к нолю (далее к заземлению). Если на дисплее прибора отображается 0, значит целостность проводки в норме, если какое-либо другое значение — контакты соприкасаются. Обратите внимание, что напряжение мультиметра довольно маленькое. Им можно измерять цепи, протяженностью не более 3 метров.

Поиск места возникновения короткого замыкания по звуку — народный метод определения этого явления. Для этого необходимо тщательно прислушиваться у всех соединений. В месте контакта будет слышно характерное потрескивание. Иногда возникает запах горелой пластмассы и изоляции. Пользоваться таким способом нахождения КЗ следует пользоваться только в крайнем случае при недоступности других методов.

Очень часто бывает, что виновником является подключенный электроприбор. Его включение сразу приведет к срабатыванию предохранителя. Это приведет к моментальному отключению электроснабжения участка. Найти такой прибор можно методом исключения, поочередно включая все устройства.

Специалисты настоятельно рекомендуют не применять устаревшие способы поиска КЗ. В большинстве случаев они не показывают должной точности и эффективности. Если возникла необходимость найти место КЗ, необходимо пригласить профессионалов, которые будут использовать качественное и точное оборудование.

Защита от КЗ

Для защиты от КЗ существуют различные устройства:

  • автоматические выключатели;
  • автоматические выключатели с автоматическим возвратом во включенное состояние;
  • УЗО;
  • плавкие предохранители;
  • «пробки»;
  • самовосстанавливающиеся предохранители.

В представленной схеме участвуют стабилитрон и диоды, защищающие светодиоды от воздействия обратных токов. За ограничение тока в системе защиты отвечают 2 резистора. Предохранитель должен быть самовосстанавливающегося типа, номиналы элементов должны подбираться индивидуально в зависимости от условий.

Эффективный способ защиты от представленного явления — применение реактора, ограничивающего ток. Он применяется в системе защиты электрических цепей, где величина КЗ может быть такой силы, с которой обычное оборудование не справится.

Ректор имеет вид катушки с сопротивлением индуктивного типа, подключенной к сети по последовательной схеме. Приемлемое функционирование цепи позволяет соблюдать уровень падения напряжения реактора около 4%. При образовании КЗ основная часть напряжения поступает на это устройство. Такое оборудование бывает масляного и бетонного типов. Каждый из них применяется в зависимости от типа электропроводки и питаемого ею оборудования.

Полезное КЗ

Ток, возникающий по причине подобного явления, может принести не только разрушение, но и пользу. Существует ряд оборудования, функционирующего в условиях повышенного значения тока. Классическим примером таких устройств является электродуговая сварка. Ее работа обусловлена соединением сварочного электрода и контура заземления.

Короткое замыкание 7

При существенных перегрузках функционирование таких аппаратов кратковременно. Его обеспечивает сварочный трансформатор большой мощности. В месте, где происходит соприкосновение 2 электродов происходит выработка тока довольно значительной силы. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, которой достаточно для плавления металла в области соприкосновения. Таким процессом обеспечена работа сварки. Шов получается аккуратным, долговечным и прочным.

Видео по теме

Источник

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

расчет токов кз

В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

Расчетная схема для определения токов КЗРис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:
Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия
Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.

Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций

Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис.2.2.
Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

Читайте также:  Щит постоянного тока напряжение

В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособияПри расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
в относительных единицах:
Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособиягде uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

в относительных единицах:
где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

Сопротивление участка магистрали резервного питания:

в относительных единицах:

где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
МРП – длина МРП, км;
Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

в относительных единицах:
где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

в относительных единицах:
В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

в относительных единицах:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н).

Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

Источник

Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока

В настоящее время в практике эксплуатации и проектирования релейной защиты выбор рабочих уставок принято производить в расчете на «наихудший случай», учитывая, что неправильное действие защиты, даже при маловероятном сочетании обстоятельств может привести к большому ущербу. Во всех устройствах релейной защиты предусматривается возможность плавного или ступенчатого изменения в соответствующих… Читать ещё >

Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Федеральное агентство по образованию Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет Кафедра электрооборудования РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА по дисциплине:

Релейная защита и автоматизация управления системами электроснабжения на тему:

Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока Выполнил студент: Мишин А.В.

Принял доцент, к.т.н. Петров Э.С.

  • ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ
    • ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

1.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

1.2 Расчет токов двухфазного короткого замыкания

Мощность системы SГ1, МВ· А

Мощность системы SГ2, МВА

Тип Тр1, № варианта

Тип Тр2, № варианта

Длина линии, кабеля l1, км

Длина линии, кабеля l2, км

Длина линии, кабеля l3, км

Сечение линии, кабеля tС1, мм 2

Сечение линии, кабеля tС2, мм 2

Сечение линии, кабеля tС3, мм 2

Материал линии, кабеля 1

Материал линии, кабеля 2

Материал линии, кабеля 3

Индуктивное сопротивление линии, кабеля Х1, Ом/км

Мощность трансформатора Sтр. н, МВА

Коэффициент трансформации nтр

Активные потери трансформатора кВт

— отключения автоматическим выключателем защищаемого элемента электрической системы в случае его повреждения, а также при возникновении условий, угрожающих повреждениям или нарушениям нормального режима работы электроустановки;

— сигнализации о нарушении нормального режима работы защищаемого элемента, а также о возникновении повреждения, не представляющего опасности для элемента или всей установки.

Читайте также:  В источнике тока процесс работы происходит

Релейная защита должна обеспечивать быстроту действия, селективность, чувствительность и надежность работы.

При проектировании релейной защиты и автоматики энергосистем нужно правильно рассчитывать параметры защиты, учитывая при этом месторасположение ее в сети.

1. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

1.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания Схема замещения исследуемой сети для расчета токов короткого замыкания (КЗ) представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема замещения для расчета токов КЗ Расчет токов КЗ будем вести в относительных единицах.

Первоначально определим ток короткого замыкания в точке К1. Проверим, является ли участок сети от системы Г1 до точки К1 маломощной отпайкой, используя формулу:

Так как 0,565 5, то отпайка маломощная.

Определим токи от трансформаторов № 1 и № 2:

Таким образом ток в начале линии l3 определим из выражения:

Примем в качестве базисной мощности то же значение:

Находим полное эквивалентное сопротивление цепи от Г1 до точки К2:

Определим относительный ток короткого замыкания в точке К2 от Г1:

Находим полное эквивалентное сопротивление цепи от Г2 до точки К2:

Определим относительный ток короткого замыкания в точке К2 от Г2:

Определим относительный ток короткого замыкания в точке К2:

Определим установившийся ток короткого замыкания в точке К2:

Определим ударный ток короткого замыкания в точке К2:

Определим во сколько раз ударный ток короткого замыкания больше установившегося тока короткого замыкания для точки К1:

Таким образом, были рассчитаны токи трехфазного короткого замыкания в точках 1 и 2 исследуемой цепи.

1.2 Расчет токов двухфазного короткого замыкания Определим ток двухфазного КЗ по формуле:

Определим токи двухфазного КЗ в точках К1 и К2 по формуле (1.1):

Определим ударные токи двухфазного КЗ в точках К1 и К2 по формуле (1.1):

Соответственно, получили установившиеся и ударные токи двухфазного короткого замыкания для точек К1 и К2.

ток короткий замыкание трансформатор

2. РАСЧЁТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

2.1 Выбор схемы включения трансформаторов тока Чтобы включать измерительные приборы или реле через трансформаторы тока, используются различные схемы соединения их вторичных обмоток. Соединение в «полную звезду» применяют для включения приборов при значительно неравномерной нагрузке фаз, а также в четырёхпроводных установках. Соединение в «неполную звезду» применяется для включения измерительных приборов при равномерной или незначительно неравномерной нагрузке фаз. Схема включения реле на разность токов двух фаз наиболее экономична для защиты от межфазных КЗ. Она широко применяется в схемах релейных защит. Её чувствительность ниже по сравнению с вышерассмотренными схемами, так как ток срабатывания в данном случае надо увеличивать в раз. Схема соединения на сумму токов трёх фаз является фильтром токов нулевой последовательности, что позволяет использовать её для защиты от замыканий на землю. При других режимах геометрическая сумма токов трёх фаз либо равна нулю, либо во вторичной цепи протекает незначительный ток небаланса. При последовательном соединении обмоток трансформатора тока нагрузка, подключенная ко вторичным зажимам, распределяется поровну между трансформаторами, что позволяет использование маломощных трансформаторов тока. С учётом сделанных выше замечаний для подключения трансформаторов тока в точках К1 и К2 используем схему включения в «неполную звезду», изображённую на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Схема подключения трансформаторов тока

2.2 Определение расчётных значений токов Примем расчётные величины токов для трансформатора тока ТТ1 (установленного в точке К1) и трансформатора тока ТТ2 (точка К2), используя данные пункта расчёта токов короткого замыкания.

Максимальные рабочие токи:

Ток срабатывания защиты:

где Кзап =1,1…1,2; Ксз =2,5…3; Кв =0,6…0,8; Iраб.макс — максимальный рабочий ток защищаемого элемента.

2.3 Проверка трансформаторов на 10%-ную погрешность Так как в настоящее время промышленностью выпускаются силовые трансформаторы с встроенными во вводы высшего напряжения (35 и 110 кВ) трансформаторами тока ТВТ, то принимаем в точке К1 трансформатор ТВТ-110−300/5, в точке К2 — трансформатор марки ТПОЛ10−1500.

Произведём расчёт для точки К1.

Находим предельную кратность расчётного тока где Iном — номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.

Предельная кратность равна Данной величине предельных кратностей для трансформатора ТВТ-110−300/5 соответствует Zдоп = 9,5 Ом.

Находим сопротивления проводов. Используем медные провода длиной 100 м и сечением 10 мм 2

Сопротивление последовательно соединённых реле РТ, РП и РВМ:

Сопротивление вторичной нагрузки в случае трёхфазного КЗ при соединении вторичных обмоток в неполную звезду равно В случае двухфазного КЗ:

Легко видеть, что оба полученных значения вторичной нагрузки меньше допустимого, следовательно, приходим к заключению, что трансформатор тока ТВТ-110−300 работает в пределах 10%-ной погрешности.

Производим расчёт для точки К2.

Находим предельную кратность расчётного тока где Iном — номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.

Предельная кратность равна Данной величине предельных кратностей для ТПОЛ-10−1500 соответствует Zдоп > 2,3 Ом.

Находим сопротивления проводов. Используем медные провода длиной 100 м и сечением 10 мм 2 .

Сопротивление последовательно соединённых реле РТ, РП и РВМ Сопротивление вторичной нагрузки в случае трёхфазного КЗ при соединении вторичных обмоток в неполную звезду равно В случае двухфазного КЗ.:

Легко заметить, что в данном случае трансформатор также работает в пределах 10%-ной погрешности («https://referat.bookap.info», 23).

2.4 Проверка надёжности работы контактов реле Обобщённый коэффициент для точки К1:

Этому значению соответствует fрасч = 80% > fдоп = 50%. Таким образом, надёжная работа контактов реле не обеспечивается, что потребует частой замены контактов реле.

Обобщённый коэффициент для точки К2:

где Sн2 = 30 — номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока, ВА; Sпр = 5,28 — мощность, потребляемая приборами, ВА; I2 = 5 — ток во вторичной обмотке трансформатора тока, А; rпр = 0,18, rк = 0,648 — сопротивления проводов и контактов соответственно, Ом.

Подставляя численные значения в (2.3), получим:

30 > 5,28 + 5 2 (0,18 + 0,648) ,

Проверка трансформатора ТПОЛ-10−1500, установленного в точке К2.

Проверка электродинамической устойчивости:

Таким образом, выбранный трансформатор тока ТПОЛ-10−1500 проходит по условию электродинамической устойчивости.

Кратность термической устойчивости Кt:

Выбранный трансформатор тока ТПОЛ-10−1500 подходит по условию термической устойчивости.

Подставляя численные значения в (2.3), получим:

30 > 5,28+5 2 (0,18+0,648) ,

Сравнительная таблица расчетных и паспортных величин выбранных трансформаторов

Источник



Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока — реферат по физике

Тезисы:

  • Расчет токов трехфазного короткого замыкания.
  • Расчет токов двухфазного короткого замыкания.
  • 1 Выбор схемы включения трансформаторов тока.
  • Проверка трансформаторов тока по амплитудному значению напряжения на выводах вторичных обмоток.
  • 6 Определение полной погрешности трансформаторов тока.
  • 7 Проверка трансформаторов тока на термическую и электродинамическую устойчивость.
  • Относительные токи короткого замыкания в точках К1 и К2.
  • Установившиеся токи короткого замыкания в точках К1 и К2.
  • Ударные токи короткого замыкания в точках К1 и К2.
  • Токи короткого замыкания по вышеуказанным пунктам для двухфазных и трехфазных коротких замыканий.

Похожие работы:

118 Кб / 24 стр / 761 слов / 3745 букв / 2 окт 2020

257 Кб / 29 стр / 1383 слов / 9395 букв / 4 апр 2015

2 Мб / 58 стр / 2181 слов / 14657 букв / 1 сен 2015

35 Кб / 30 стр / 2480 слов / 24502 букв / 10 янв 2011

327 Кб / 25 стр / 1917 слов / 13360 букв / 6 фев 2015

654 Кб / 41 стр / 2824 слов / 17299 букв / 5 фев 2016

409 Кб / 68 стр / 3072 слов / 20613 букв / 20 авг 2020

258 Кб / 39 стр / 1991 слов / 15685 букв / 17 янв 2021

154 Кб / 83 стр / 2643 слов / 17439 букв / 14 янв 2016

39 Кб / 14 стр / 847 слов / 5576 букв / 9 мар 2014

Актуальные рефераты по физике

Электронная библиотека студента StudentLib.com © 2016-2020

На этой странице Вы можете скачать бесплатно реферат по физике на тему «Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока»

Источник