Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования (стр. 18 )

А, В - эмпирические постоянные (измеряемые соответственно в (мм2/с)0,5 и в мм2/с), определяющие термические характеристики окружающих или соседних неметаллических материалов:

; ,

где С1 = 2464 мм/м; С2 = 1,22 K×мм2/Дж;

sc - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента, Дж/(Kм3), равная:

для меди sc = 3,45×106 Дж/(Kм3);

для алюминия sc = 2,5×106 Дж/(Kм3);

si - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/(Kм3), равная:

для бумажной пропитанной изоляции кабелей - si = 2×106 Дж/(Kм3);

для ПВХ изоляции кабелей - si = 1,7×106 Дж/(Kм3);

ri - удельное термическое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, Kм/Вт, равное:

для бумажной пропитанной изоляции кабелей ri = 6,0 Kм/Вт;

для ПВХ изоляции кабелей до 3 кВ включительно ri = 5 Kм/Вт;

свыше 3 кВ ri = 6 Kм/Вт.

5.10.9. Конечную температуру нагрева проводника без учета теплоотдачи при КЗ через электрическую дугу и tоткл < 0,5 с можно определить по формуле (5.52). Значение тока дугового КЗ в момент отключения (Iкt) с учетом влияния дуги следует определять в соответствии с п.5.10.2.

5.10.10. Конечную температуру нагрева кабеля при КЗ с учетом теплоотдачи в изоляцию рекомендуется определять по формуле

, (5.54)

где h - коэффициент, учитывающий теплоотдачу в изоляцию. Он зависит от материала и сечения проводника и продолжительности КЗ; для кабелей с алюминиевыми жилами и ПВХ или бумажной пропитанной изоляцией этот коэффициент может быть определен по кривым на рис. 5.22;

Jкн. а - конечная температура нагрева проводника без учета теплоотдачи, определяемая по формуле (5.52).

Рис. 5.22. Зависимость h = f (t) для кабелей с ПВХ и бумажной пропитанной изоляцией и алюминиевыми жилами	Рис. 5.23. Зависимость KJ = f (Iп0, Sкб) для кабелей с алюминиевыми жилами с учетом теплоотдачи и сопротивления дуги

5.10.11. Расчет коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей (KJ) при дуговом КЗ и tоткл ³ 0,5 с рекомендуется выполнять с учетом взаимного влияния изменения активного сопротивления жил кабеля и активного сопротивления электрической дуги.

Расчетные значения коэффициента KJ для кабелей с алюминиевыми жилами могут быть определены по кривым рис. 5.23. При их построении принято, что Jн = 20 °С и tоткл = 0,5 с (сплошные кривые) и tоткл = 1 с (пунктирные кривые).

При продолжительности КЗ 0,5 с < tоткл < 1 с значение коэффициента KJ может быть определено приближенно с помощью интерполяции кривых.

При отличии начальной температуры кабеля от указанной (Jн = 20 °С) коэффициент KJ может быть пересчитан с помощью формулы

, (5.55)

где - значение коэффициента при Jн = 20 °С;

Jн - фактическое значение начальной температуры.

5.11. Примеры расчетов токов короткого замыкания

5.11.1. Определить значение периодической составляющей тока через 0,2 с после момента трехфазного КЗ за блоком генератор-трансформатор.

Параметры генератора типа ТВФ-110-2ЕУЗ: Рном = 110 МВт; cos jном = 0,8; Uном = 10,5 кВ; = 0,189; до КЗ генератор работал с номинальной нагрузкой, т. е. I(0)/Iном = 1.

Параметры трансформатора типа ТДЦ-125000/110: Uк = 10,5 %; n = 115/10,5 кВ.

Расчеты проведем в относительных единицах при следующих базисных условиях: Sб = Pном/cos jном = 110/0,8 = 137,5 МВ×А; базисные напряжения на сторонах обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора принимаем соответственно равными: Uб. в =115 кВ; Uб. н = 10,5 кВ; базисный ток на стороне обмотки высшего напряжения

кА.

При указанных условиях по формуле (5.3)

;

индуктивные сопротивления генератора и трансформатора соответственно равны

;

,

поэтому .

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

,

поэтому

.

В соответствии с кривыми на рис. 5.1 при t = 0,2 с коэффициент gt = 0,82, поэтому

кА.

5.11.2. Для системы автономного электроснабжения определить начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ синхронного генератора и его периодическую составляющую тока к моменту отключения 0,5 с при КЗ в кабельной линии, связывающей генератор со сборными шинами.

Параметры генератора типа СГДС 15.54.8:Рном = 1600кВт; cos jном = 0,8; Uном = 6,3 кВ; = 0,159; = 0,0054; до КЗ генератор работал с номинальной нагрузкой, т. е. I(o)/Iном = 1.

Параметры кабельной линии: тип кабеля ААШВ-3х150; Худ = 0,074 Ом/км; Rуд = 0,206 Ом/км; lкб = 300 м.

Расчеты проведем в относительных единицах при следующих базисных условиях: Sб =Pном/cos jном = 1600/0,8 = 2000 кВ×А; базисное напряжение Uб = 6,3 кВ; базисный ток

А.

При указанных условиях по формуле (5.3)

;

индуктивное и активное сопротивления генератора и кабеля соответственно равны:

;

;

;

.

поэтому

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

.

В соответствии с кривыми на рис. 5.7 при tоткл = 0,5 с коэффициент gt = 0,55, поэтому А.

5.11.3. Рассчитать значения периодической составляющей тока КЗ в начальный момент и произвольный момент времени в системе собственных нужд 6,3 кВ при трехфазном КЗ в конце кабельной линии с учетом теплового спада при металлическом и дуговом КЗ.

Трансформатор СН: ТРДНС-63000/35, Uк. ВН-НН = 12,7 %; Uк. НН1-НН2 = 40 %.

Кабельная линия: lкб = 300 м; Sкб = 3х150 мм2; Rуд = 0,206 мОм/м; Худ= 0,074 мОм/м; начальная температура кабеля Jн = 35 °С. Время срабатывания релейной защиты tр. з = 0,35 с; полное время отключения цепи КЗ tоткл = 0,35 + 0,12 = 0,47 с.

Активное сопротивление кабеля при Jн = 35 °С определяется по формуле (5.46):

Ом.

Индуктивное сопротивление кабеля

Ом.

Сопротивление трансформатора СН с расщепленной на две цепи обмоткой низшего напряжения при коэффициенте расщепления, равном

;

Ом;

Ом.

Суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ

Ом.

Поскольку Rкб/XS = 0,065/0,165 = 0,39 > 0,2, необходимо учитывать тепловой спад тока при КЗ в кабельной линии.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного металлического КЗ составляет:

кА.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ к моменту отключения tоткл = 0,47 с (без учета теплоотдачи в изоляцию кабеля) составляет:

кА,

где коэффициент увеличения активного сопротивления жил кабеля KJ в соответствии с формулой (5.49) равен:

.

Конечная температура жил кабеля Jкн. а при Iкt = Iп0 в соответствии с формулой (5.52) равна

где значение коэффициента e определяется по формуле (5.53):

,

где

;

мм2/с.

Для решения вопроса о необходимости учета теплоотдачи определяется критическая продолжительность КЗ. В соответствии с формулой (5.50)