Особенностью расчета токов к. з. в сетях напряжением ниже 1 000 В является необходимость учета сопротивлений шип, трансформаторов тока, рубильников, автоматов и прочей аппаратуры. Вызвано это тем, что суммарные величины сопротивлений цепи короткого замыкания в таких сетях очень малы и соизмеримы с сопротивлениями аппаратуры. Если не учитывать сопротивления аппаратуры, то токи могут быть сильно преувеличены. Необходимо также учитывать активные сопротивления трансформаторов, питающих место к. з. Сопротивления системы до вводов трансформатора обычно можно не учитывать, т. е. считать, что трансформатор питается от системы бесконечной мощности.
Пример 11. Схема сети 0,4 кВ трансформатора 560 ква из примера 10 дана на рис. 12. Определить ток трехфазного короткого замыкания в конце кабельной линии Κ1 и в конце воздушной линии К2. Трансформатор соединен с шинами 0,4 кВ алюминиевыми шинами сечением 50 X 5 мм, расположенными в одной плоскости, с расстоянием между шинами 240 мм. Общая длина шин от трансформатора до автоматов отходящей линии 15 м.
На стороне 0,4 кВ трансформатора установлен рубильник на 1000 а, на отходящих линиях — автоматы на номинальный ток 200 а и трансформаторы тока ТКФ-3 с коэффициентом трансформации 200/5.
Кабельная линия выполнена кабелем с алюминиевыми жилами 3 X 70 мм2; длина ее 200 м. Воздушная линия длиной 200 м выполнена проводом А-70; нулевой провод Л-35. Выход со щита 0,4 кВ выполнен алюминиевым кабелем сечением 3Χ70+1Χ35 мм2 и длиной 20 м.
Решение. Среднее геометрическое расстояние между шинами Dср=l,26-240=300 мм. По приложению 11-22 активное сопротивление
Эта величина определяется на основании данных приложения П-21.
Величины
приведенные в приложении П-21, относятся только к трансформаторам, выполненным по ГОСТ 401-41, в основном к трансформаторам старой серии ТМ. Пользоваться этими данными для трансформаторов других типов нельзя.
Следует особо отметить, что пользоваться вместо величины
величиной zт, определенной по выражению (10), недопустимо.
Пример 12. Определить ток однофазного короткого замыкания в конце воздушной линии примера 11 (точка К2 на рис. 12).
Решение. Сопротивление трансформатора 560 ква z(1)т/3 по приложению П-21 равно 0,052 Ом.
Активное сопротивление петли фаза — путь длиной 200 м, состоящей из 200 м провода А-70 и 200 м провода А-35, равно по приложению П-2 rп=0,46-0,2-1-0,92-0,2=0,276 Ом. Индуктивное сопротивление петли хп=0,6·0,2=0,12 Ом.
Полное сопротивление проводов
Если линии выполнены стальными проводами, то сопротивление стальных проводов в расчете принимается для тока, равного трехкратному номинальному току плавкой вставки предохранителя или трехкратному номинальному току расцепителя автомата, имеющего обратно зависимую от тока характеристику. Если же автомат имеет только электромагнитный мгновенный расцепитель, то сопротивление стальных проводов определяется для тока, равного 1,4 тока срабатывания автомата до 100 а 1,25 для других автоматов. Так поступают, если неизвестен разброс автоматов по току срабатывания. Если же разброс известен, то сопротивления стальных проводов принимаются для тока, равного току срабатывания автомата, умноженному на 1,1 и на коэффициент, учитывающий разброс автомата.
Пример 13. Автомат дает разброс по току срабатывания ±30%. Для какого тока следует определять сопротивления стальных проводов?
Решение. Сопротивления стальных проводов следует определять для тока, равного току срабатывания автомата, умноженному на 1,1, т. е. 1,3-1,1=1,43.
Пример 14. Определить ток однофазного короткого замыкания в конце линии длиной 200 м, выполненной проводом ПС-50 в фазе и ПС-25 в нуле.
Линия защищена предохранителем с плавкой вставкой на 30 а и питается от трансформатора мощностью 50 ква.
Решение. По приложению П-21
Ом. Внешнее индуктивное сопротивление петли фаза — нуль по [Л. 6, 7] принимается 0,6 Ом/км.
Активное сопротивление проводов для тока 3х30=90 а по приложению П-11 равно для ПС-50 3,7 Ом/км и для ПС-25 6,4 Ом/км.
Внутреннее индуктивное сопротивление по приложению П-12 для ПС-50 равно 1,15 Ом/км и для ПС-25 1,72 Ом/км.
Сопротивление предохранителя в расчете не учитывается, так как оно мало:
Требования ПУЭ в этом случае не выполняются, так как I(1) меньше утроенного номинального тока плавкой вставки предохранителя (90 а).
Необходимо отметить, что в выражении (37) полные сопротивления проводов и трансформатора складываются арифметически, а не геометрически; это несколько преувеличивает суммарное сопротивление и уменьшает ток короткого замыкания, что идет в запас надежности работы защиты. С учетом этого можно считать, что в примере 14 требования ПУЭ выполнены.
Пример 15. Определить ток короткого замыкания в примере 14, если линия защищена автоматом с мгновенным электромагнитным расцепителем, имеющим ток срабатывания 30 а.
Решение. Согласно ПУЭ сопротивления стальных проводов следует определять для тока, равного 1,4 тока срабатывания автомата, или 1,4х30=42 а. По приложению П-11 активное сопротивление стальных проводов для тока 42 а 3,45 Ом/км для ПС-50 и 7 Ом/км для ПС-25. Внутреннее индуктивное сопротивление по приложению П-12 равно 0,89 Ом/км для ПС-50 и 2,1 Ом/км для ПС-25.
Требования ПУЭ выполнены: ток I(1) больше 1,4 тока срабатывания автомата (42 а).
Следует отметить, что в данном случае определяется ток короткого замыкания между фазой и заземленным нулем, а не между фазой и землей. Разница заключается в том, что ток в этом случае проходит только по проводам фазы и нуля. Если же фазный провод коснется земли, а не нулевого провода, то ток к. з. будет проходить от фазы по земле, через повторные заземления нулевого провода, заземление нуля у самого трансформатора и по нулевому проводу. В цепи короткого замыкания появятся дополнительные сопротивления самой земли и переходные сопротивления заземлителей, а сопротивление линии увеличится. Расчет в этом случае сложен и не рассматривается.
