Методические рекомендации и указания (стр. 2 )

, (3.15)

где - коэффициент, принимается равным 0,7;

- время отключения тока КЗ;

- эмпирические постоянные, значения которых приведены в [2].

При дуговом КЗ коэффициент увеличения активного сопротивления кабеля необходимо определять с учетом взаимного влияния изменения активного сопротивления кабеля вследствие нагрева током КЗ и активного сопротивления электрической дуги в месте КЗ [2].

Кривые для определения коэффициента при дуговом КЗ для кабелей с алюминиевыми жилами приведены в [2].

г) активные и индуктивные сопротивления шин и шинопроводов находят аналогично.

Сопротивление шин и шинопроводов длиной менее 10 м можно не учитывать, т. к. их влияние на ток КЗ невелико.

д) активные и индуктивные сопротивления первичных обмоток измерительных трансформаторов тока при расчёте токов КЗ учитываются только для многовитковых трансформаторов тока. В практических расчётах сопротивления трансформаторов тока, ввиду почти незаметного влияния на ток КЗ, для упрощения расчётов можно не учитывать.

е) активные и индуктивные сопротивления электрических аппаратов и переходные сопротивления контактов отключающих аппаратов принимают по справочникам и каталогам. Эти сопротивления часто не учитывают, поскольку их влияние на значение тока КЗ не превышает 5% вблизи трансформатора и ещё меньше при удалении точки КЗ. При выборе автоматических выключателей, отключающих КЗ, их сопротивление не учитывают, т. к. определение его отключающей способности рассчитывается из токов, которые были в цепи при отсутствии этого выключателя.

ж) активные переходные сопротивления неподвижных контактных соединений кабелей и шинопроводов принимаются также по справочникам и каталогам.

Активные сопротивления контактов и контактных соединений, для практических расчетов с соответствии с ГОСТ [3], можно принимать равными:

- для контактных соединений кабелей;

- для шинопроводов;

- для коммутационных аппаратов.

Для болтовых контактных соединений .

з) активное сопротивление электрической дуги в месте КЗ целесообразно учитывать, поскольку, как показывает опыт, оно возникает практически при любом КЗ, и лишь в 2% случаев КЗ остаётся металлическим.

Среднее значение активного сопротивления электрической дуги в начальный момент КЗ, согласно [2] можно определять по формуле

, (3.16)

где - начальное значение периодической составляющей тока в месте КЗ, при трехфазном металлическом КЗ, кА;

- суммарное активное и индуктивное сопротивления цепи КЗ, мОм;

- поправочный коэффициент, учитывающий снижение тока в начальный момент дугового КЗ по сравнению с током металлического КЗ.

Поправочный коэффициент в соответствии с [2,11] определяется по формуле

, (3.17)

где - полное сопротивление цепи КЗ, зависящее от вида КЗ:

при трехфазном КЗ ;

при двухфазном КЗ ;

при однофазном КЗ

.

Среднее значение активного сопротивления электрической дуги в произвольный момент времени согласно [2] определяется по формуле

, (3.18)

где - действующее значение периодической составляющей тока металлического КЗ в произвольный момент времени с учетом увеличения активного сопротивления цепи КЗ, за счет нагрева кабелей, кА;

- активное сопротивление прямой последовательности цепи КЗ, без учета сопротивления кабельной линии и сопротивления электрической дуги, мОм;

- активное сопротивление прямой последовательности кабельной линии к моменту времени , с учетом нагрева ее током КЗ, мОм;

- поправочный коэффициент, учитывающий снижение тока дугового КЗ по сравнению с током металлического КЗ.

Значение поправочного коэффициента согласно [2,11] можно рассчитывать по формуле

, (3.19)

где - сопротивление цепи КЗ, зависящее от вида КЗ:

при трехфазном КЗ

; (3.20)

при двухфазном КЗ

(3.21)

при однофазном КЗ

. (3.22)

При расчете максимального и минимального значений тока дугового КЗ в начальный момент времени, необходимо в формулу (3.16) подставлять соответственно коэффициенты и рассчитанные по выражениям:

; (3.23)

. (3.24)

При определении максимального и минимального значений тока дугового КЗ в произвольный момент времени необходимо в формулу (3.18) подставлять соответственно коэффициенты и рассчитанные по выражениям [2]:

; (3.25)

. (3.26)

Часто при определении минимального тока КЗ с учётом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения, в схему замещения вводится активное сопротивление , учитывающее совокупно все переходные сопротивления (рубильников, автоматов, болтовых соединений, неразъёмных контактных соединений) и сопротивление электрической дуги в месте повреждения, согласно инструкции по проектированию силового и осветительного оборудования промышленных предприятий.

и) активное суммарное сопротивление асинхронного электродвигателя в начальный момент КЗ можно рассчитывать по формуле [2]:

, (3.27)

где - активное сопротивление статора, мОм;

- активное сопротивление ротора, приведенное к статору, мОм.

Сопротивление статора асинхронного электродвигателя определяется по формуле

, (3.28)

где - номинальное скольжение асинхронного электродвигателя, %;

- номинальное напряжение электродвигателя, В;

- номинальный коэффициент мощности электродвигателя;

- коэффициент полезного действия электродвигателя;

- номинальная мощность электродвигателя, кВт.

Сопротивление ротора согласно [2] определяется по формуле

, (3.29)

где - кратность пускового момента электродвигателя;

- механические потери в электродвигателе, включая добавочные потери, кВт;

– кратность пускового тока;

- номинальный ток электродвигателя, А;

- номинальное скольжение электродвигателя, о. е.

Механические потери в электродвигателе определяются по выражению

. (3.30)

Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного двигателя допускается определять по формуле:

. (3.31)

Начальное действующее значение периодической составляющей тока трёхфазного металлического КЗ от источника питания в радиальной схеме определяется по формуле

, (3.32)

где – среднее номинальное напряжение сети, где произошло КЗ, кВ;

- соответственно активные и реактивные суммарные сопротивления прямой последовательности всех элементов сети, по которым протекает ток КЗ, мОм.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока металлического КЗ от асинхронных электродвигателей определяется по выражению:

, (3.33)

где – сверхпереходная ЭДС электродвигателя, кВ;

– индуктивное и активное сопротивления электродвигателя, мОм;

– индуктивное и активное сопротивления, которыми электродвигатель связан с точкой КЗ, мОм.

Сверхпереходная ЭДС асинхронного электродвигателя рассчитывается по формуле

, (3.34)

где , - соответственно фазное напряжение и ток электродвигателя в предшествующем КЗ режиме;

- угол между векторами тока и напряжения в предшествующем КЗ режиме;

и - активное и индуктивное сопротивления электродвигателя.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока однофазного металлического КЗ определяется по формуле:

, (3.35)

где – среднее номинальное напряжение сети, кВ;

- активные и реактивные сопротивления схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ, мОм;

- активные и реактивные сопротивления схемы замещения нулевой последовательности относительно точки КЗ, мОм.

Сопротивление нулевой последовательности трансформатора принимаются по таблицам. Активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности шин в практических расчётах принимают , а в большинстве случаев допустимо считать, что . Для шинопроводов сопротивление нулевой последовательности можно принимать и ; для трёхжильных кабелей и .

Ударный ток КЗ от источника питания определяется с учётом ударного коэффициента:

, (3.36)

где - ударный коэффициент, который определяется по кривым , приведенным [2].

Ударный ток от электродвигателей определяется по формуле [2]:

, (3.37)

где - расчетная постоянная времени затухания периодической составляющей тока статора электродвигателя, с;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока статора электродвигателя, с.

Постоянные времени и рассчитываются по формулам

; (3.38)

, (3.39)

где - синхронная угловая частота, рад/с.

Ток двухфазного металлического КЗ определяется из выражения:

(3.40)

где - соответственно активные и реактивные суммарные сопротивления прямой последовательности всех элементов сети, по которым протекает ток КЗ, мОм.

Токи коротких дуговых замыканий определяются по формулам:

(3.41)

(3.42)

(3.43)

4 Плавкие предохранители и их выбор

Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов КЗ. К предохранителям предъявляются следующие требования:

- времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта;

- время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным;

- при КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность защиты;

- характеристики предохранителей должны быть стабильными;

- в связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность;

- конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при её перегорании.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к предохранителям, при их выборе необходимо учитывать условия

; (4.1)

; (4.2)

, (4.3)

где - соответственно номинальное напряжение и номинальный ток предохранителя;

- предельный ток отключения предохранителя,

- максимальный ток КЗ, проходящий через предохранитель.

Номинальный ток плавкой вставки выбирается наибольшим из следующих условий:

- предохранитель не должен отключать электроустановку при перегрузках, которые являются эксплуатационными, т. е.

; (4.4)

, (4.5)

где - максимальный рабочий ток, проходящий через предохранитель;

- коэффициент отстройки;

- ток перегрузки, протекающий через предохранитель при пуске или самозапуске электродвигателя;

- коэффициент перегрузки, который при легком пуске электродвигателя с короткозамкнутым ротором (длительность пуска до 10 с) принимается равным 2,5, при тяжелом пуске (длительностью свыше 10 с) принимается равным 1,6 – 2, при защите электродвигателя с фазным ротором принимается равным 0,8 – 1,0.

При защите предохранителем сборки, ток кратковременной перегрузки принимается большим из двух значений, рассчитанных [1, 11]:

- для случая пуска наиболее мощного электродвигателя и режима нормальной работы всех остальных электродвигателей, подключенных к защищаемой сборке

; (4.6)

- для случая отключения поврежденного электродвигателя и самозапуска оставшихся в работе электродвигателей

, (4.7)

где - сумма максимальных рабочих токов всех потребителей, присоединенных к защищаемой электроустановке без учета электродвигателя с наибольшим пусковым током ;

- сумма пусковых токов самозапускающихся электродвигателей;

- коэффициент спроса, всегда меньше единицы.

Для предохранителей, устанавливаемых со стороны низкого напряжения понижающего трансформатора, номинальный ток плавкой вставки выбирают по номинальному току трансформатора (ближайшее большее по шкале плавких вставок значение).

Наряду с проверкой вставки по условиям пуска или кратковременной перегрузки необходимо проводить проверку по условиям короткого замыкания. При время перегорания вставки не превышает с, и поэтому на это время практически оказывает влияния разброс характеристик вставок. Такое время перегорания плавкой вставки благоприятно сказывается так же на работе контакторов и магнитных пускателей, так как маловероятно время сваривания их контактов.