3.3. Выбор распределительных шкафов и пунктов

Для приема и распределения электроэнергии по группам потребителей трехфазного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные пункты и шкафы. В зависимости от типа пункта или шкафа на вводе может располагаться рубильник или автоматический выключатель, на отходящих линиях - предохранители или автоматические выключатели.

Выбор силовых шкафов и пунктов выполняют по степени защиты в зависимости от характера среды в цехе, от его комплектации - предохранителями или автоматическими выключателями.

Номинальный ток силового пункта с п должен быть больше расчетного тока группы приемников

, (3.13)

Число присоединений к силовому пункту и их токи не должны превышать числа отходящих от силового пункта линий и их допустимые токи:

(3.14)

(3.15)

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

Расчет токов короткого замыкания

4.1. Особенности pacчeta tokob короткого замыкания в сетях напряжением до 1 кв

В электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ pacчет токов КЗ выполняют с целью проверки коммутационной аппаратуры и шинопроводов на динамическую стойкость, проверки чувствительности и селективности действия защит.

При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток КЗ. Поэтому в расчетах учитывают все активные и индуктивные сопротивления короткозамкнутой цепи, включая активные сопротивления различных контактов и контактных соединений, а также сопротивление электрической дуги в месте КЗ.

Если расчет токов КЗ выполняют в сети напряжением до 1 кВ, питающейся через понижающий трансформатор от энергосистемы, и вблизи места КЗ имеются синхронные и асинхронные двигатели, то начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ определяют с учетом подпитки от электродвигателей путем суммирования токов от энергосистемы и электродвигателей.

Допускается не учитывать влияние двигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 1 % начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей [3].

Расчет токов КЗ можно выполнять в именованных единицах. Параметры элементов исходной расчетной схемы приводят к ступени напряжения сети, на которой рассматривается точка КЗ. Активные и индуктивные сопротивления элементов схемы замещения целесообразно выражать в миллиомах (мОм).

При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения.

При расчете токов КЗ в электроустановках с автономными источ­никами электроэнергии учитывают параметры всех элементов системы, включая автономные источники (синхронные генераторы), распределительную сеть и потребители.

4.2. Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Проверку параметров электрооборудования обычно выполняют для режима трехфазного КЗ. Начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ при питании электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор и без учета подпитки от электродвигателей определяют по формуле:

, (4.1)

где - среднее номинальное напряжение сети, в которой рассматривается - соответственно суммарное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи , мОм.

Сопротивления и в общем случае

где , - активное и индуктивное сопротивления прямой после­довательности силового трансформатора; , - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока; - эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, приведенное к ступени низшего напряжения; , - активное и индуктивное сопротивления реактора; , - активное и индуктивное сопротивления токовых катушек автоматических выключателей; , - активное и индуктивное сопротивления шинопроводов; - суммарное активное сопротивление различных контактов; - активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности кабельных и воздушных линий; - активное сопротивление дуги в месте КЗ.

Индуктивное сопротивление системы определяют по формуле:

(4.2)

где - среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке HH трансформатора, В; - среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка BH трансформатора, В; - действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗ у выводов обмотки BH трансформатора, кА; - условная мощность КЗ у выводов обмотки BH трансформатора, В·А.

При отсутствии данных или индуктивное сопротивление системы определяют по формуле:

(4.3)

где - номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне BH понижающего трансформатора.

Активное , и индуктивное сопротивления прямой последова­тельности понижающих трансформаторов, приведенные к ступени HH сети, мОм, рассчитывают по формулам:

; (4.4)

, (4.5)

где - номинальная мощность трансформатора, кВ·А; - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; - номинальное напряжение обмотки НН трансформатора, кВт; - напряжение КЗ трансформатора, %.

Если в сети установлены токоограничивающие реакторы, то активное сопротивление реактора рассчитывают по формуле

, (4.6)

где - потери активной мощности в фазе реактора при номинальном токе, Вт; - номинальный ток реактора, А.

Индуктивное сопротивление реактора, мОм, рассчитывают по формуле:

, (4.7)

где ω - угловая частота напряжения сети, рад/с; L - индуктивность катушки трехфазного реактора, Гн, M - взаимная индуктивность между фазами реактора, Гн.

Активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности шинопроводов, кабелей и воздушных линий определяют через значения удельных сопротивлений. Например, для шинопроводов:

; (4.8)

; (4.9)

где , - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности, мОм/м; l - длина шинопровода, м.

Для воздушных линий 0,4 кВ с проводами из цветных металлов значение удельного индуктивного сопротивления приближенно принимают равным 0,3 мОм/м. Активные сопротивления катушек и контактов автоматических выключателей не зависят от типа выключателя, а определяются по значению номинального тока.

Значения активных сопротивлений разъемных контактов, активных переходных сопротивлений неподвижных контактных соединений кабелей и шинопроводов приведены в гл.6, причем они относятся к наиболее характерным местам соединения: шинопровод - шинопровод, разъемное соединение; шинопровод - автоматический выключатель, кабель - автоматический выключатель. Значение переходного сопротивления кабеля с шинопроводом можно определить как среднее арифметическое переходных сопротивлений кабель - кабель и шинопровод - шинопровод.

При расчете тока КЗ учитывают ограничивающее действие активного сопротивления электрической дуги . Сопротивление дуги определяется отношением падения напряжения на дуге и током КЗ в месте повреждения, рассчитанным без учета дуги:

;

где - напряженность в стволе дуги, В/мм; - длина дуги, мм. При А В/мм.

Длину дуги определяют в зависимости от расстояния a между фазами проводников в месте КЗ:

где - полные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ с учетом подпитки от электродвигателей определяют как сумму токов:

(4.10)

где - начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного КЗ без учета подпитки; - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от двигателей.

Периодическую составляющую от синхронных двигателей , кА, определяют по формуле:

, (4.11)

где - фазное значение сверхпереходной ЭДС синхронного двигателя, В; и - соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления электродвигателя, принимаемые в приближенных расчетах как мОм; ; и - суммарное индуктивное и суммарное активное сопротивления прямой последовательности цепи, включенной между электродвигателем и точкой КЗ, мОм.

Для определения и . необходимо знать полное сопротивление синхронного двигателя, которое определяют по номинальным параметрам двигателя

,

где - номинальное напряжение синхронного двигателя; - номинальный коэффициент мощности; - номинальная активная мощность двигателя.

Значение сверхпереходной ЭДС , В, определяют по формуле

(4.12)

где - фазное напряжение на выводах электродвигателя в момент, предшествующий КЗ, В; - ток статора в момент, предшествующий КЗ, А (в режиме перевозбуждения принимают со знаком +, в режиме недовозбуждения со знаком -); - угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ, град; - сверхпереходное сопротивление по продольной оси синхронного электродвигателя, Ом.

Периодическую составляющую от асинхронных двигателей , кА, определяют по формуле:

, (4.13)

где и - соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления электродвигателя; и - имеют то же значение, что и в формуле (4.11).

Полное сопротивление асинхронного двигателя в момент КЗ, мОм, при отсутствии каталожных данных определяют по формуле:

,

где - номинальное напряжение двигателя. В; - номинальный ток двигателя, А; - кратность пускового тока; - сверхпереходная ЭДС асинхронного электродвигателя, которую можно определить по формуле:

,

где , , , - имеют те же значения, что и в формуле (4.12), но применительно к асинхронному двигателю.