4.3.7. Расчет токов однофазного кз на землю методом «петли фаза-нуль»

Определение тока однофазного КЗ методом «петли фаза-нуль», рекомендованным Руководящими материалами «Главгосэнергонадзора» [20], производится по формуле

,

(4.39)

где U_Ф – среднее фазное напряжение сети для сетей 380 В принимают равным 230 В;

Z⁽¹⁾_Т – полное сопротивление питающего трансформатора току однофазного КЗ на землю; В табл. П1.1 в последней колонке приведены значения полного сопротивления Z⁽¹⁾_Т, а в предыдущих двух колонках – его активные и индуктивные составляющие;

Z_П.Ф-О – полное сопротивление «петли фаза-нуль» – это сопротивления фазных проводников и элементов, включенных последовательно, от трансформатора до точки КЗ и сопротивления нулевых проводников и элементов, включенных последовательно, от места КЗ до нейтрали трансформатора.

Сопротивление петли «фаза-нуль» Z_П рассчитывают по выражению [20]

,

(4.40)

где Z_УД.Ф и Z_УД.Н – удельные сопротивления фазных и нулевых проводников, имеющие длины соответствующих участков L;

R_ТА , R_АВ, R_К, R_Д – сопротивления трансформаторов тока, автоматических выключателей, переходных контактов и заземляющей дуги. Эти сопротивления имеют те же значения, которые были рассмотрены при расчете токов однофазного КЗ методом симметричных составляющих.

Сопротивление «петли фаза-нуль» Z_П.Ф-О включает в себя:

– шинопроводы, кабели и провода, включенные в фазу;

– те же проводники, но могут быть того же или другого сечения, включенные в нулевой рабочий проводник;

– трансформаторы тока, автоматические выключатели, контактные переходные сопротивления, включенные в соответствующие участки сети;

– заземляющую дугу.

Удельные сопротивления R_УД.Ф, R_УД.Н, Х_УД.Ф и Х_УД.Н фазных и нулевых проводников принципиально отличаются от соответствующих сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Сопротивления петли фаза-нуль без учета заземляющих устройств приведены в приложении П1 в табл. П1.5.3, П1.5.4, П1.5.5 П1.5.7 .

Примечания.

1. В литературе приводят данные о сопротивлении Z⁽¹⁾_Т либо о сопротивлении Z⁽¹⁾_Т/3. При этом часто возникает путаница – обозначение Z⁽¹⁾_Т принимают как единое целое Z⁽¹⁾_Т/3. В данном разделе и в табл. П1.1 рассматриваются сопротивления Z⁽¹⁾_Т, не поделенные на 3.

2. В вышеприведенных выражениях активные и полные сопротивления при определении полного сопротивления Z_П,Ф-О складываются арифметически. Правильнее определять его через активные R_П.Ф-О и индуктивные Х_П.Ф-О составляющие, иначе возникает дополнительная погрешность в определении токов КЗ и потом складывать с соответствующими составляющими сопротивлений трансформатора:

;	(4.41)
.	(4.42)

5. Источники оперативного тока

5.1. Источники оперативного тока на распределительных подстанциях

Оперативным током называют ток, который обеспечивает работу логической части релейной защиты, её исполнительных и сигнальных органов, а также электромагнитов управления коммутационных аппаратов подстанции. Очевидно, что надежное функционирование устройства релейной защиты во многом определяется надежностью источника питания и схемы оперативного тока.

На подстанциях распределительных сетей могут применяться следующие виды оперативного тока и их источники [7, 22]:

1. Постоянный – аккумуляторные батареи.

2. Переменный – измерительные трансформаторы тока ТА, трансформаторы напряжения ТV и трансформаторы собственных нужд ТСН.

3. Ток заряда конденсаторов – предварительно заряженные конденсаторы.

4. Выпрямленный – блоки питания (токовые БПТ и напряжения БПН) и другие выпрямительные устройства.

При выборе источника оперативного тока для питания цепей релейной защиты, автоматики, управления и сигна­лизации в распределительных сетях принимается во вни­мание большое число факторов. Наиболее надежным источ­ником оперативного тока является аккумуляторная батарея напряжением 110 или 220 В при условии, что она установлена в специ­альном отапливаемом и вентилируемом помещении, имеет устройства для подзаряда и заряда, эффективную защиту от КЗ и за­мыканий на землю в сети оперативного тока, а также ква­лифицированное обслуживание. Все это в целом требует значительных капитальных вложений и трудозатрат и может быть признано экономически оправданным только для распределительных подстанций с высшим напряжением 110–220 кВ. На упрощенных подстанциях используется вариант использова­ния переменного или выпрямленного оперативного тока, источником которого являются измерительные трансформа­торы тока и напряжения и трансформаторы собственных нужд. Этот вариант наиболее экономичен, так как капитальные вложения и трудозатраты на эксплуатацию минимальны. По надежности переменный или выпрямлен­ный оперативный ток не уступает постоянному, если ис­пользуются простые токовые и дифференциальные защиты трансформаторов и отходящих линий 6 и 10 кВ.