Расчеты коротких замыканий производятся с целью определения токов, протекающих по участкам сети, а также остаточных напряжений в момент короткого замыкания в некоторых расчетных точках.
Выбор расчетных точек производится на основе анализа схемы электроснабжения с целью нахождения наиболее неблагоприятных условий повреждений, определяющих выбор аппаратов и проводников.
Как правило, расчетными точками являются выводы высшего напряжения понижающих трансформаторов, участки между выводами низшего напряжения трансформаторов и реакторами, сборные шины распределительных устройств, выводы выключателей отходящих линий, а также выводы электроприемных устройств (рис. 3-10). В зависимости от схемы электроснабжения расчетными могут быть и другие точки сети.
Методы расчетов коротких замыканий в сетях переменного тока освещены в литературе [1-6, 1-9, 3-3 и др.], а также в «Руководящих указаниях по расчету коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания», введенных в действие решением № 8-8/3 Главного технического управления Минэнерго СССР 25 декабря 1975 г. [3-4].
Здесь уместно отметить лишь некоторые особенности расчетов коротких замыканий в сетях переменного тока напряжением до 1000 В. К числу этих особенностей можно отнести необходимость учета активных сопротивлений всех участков сети, включая не только сопротивления проводов и шин, но также всех переходных болтовых соединений и сопротивление контакта в самой точке короткого замыкания.
Рис. 3-10. Пример выбора расчетных точек коротких замыканий (Κ1, 2. n).
Длительный опыт проектирования и эксплуатации цеховых сетей переменного тока напряжением 380 В, получающих питание от понизительных трансформаторов мощностью до 1000 кВ-A, показывает, что применение в этих сетях автоматов и предохранителей с предельными отключаемыми токами не выше 13—20 кА, как правило, не вызывает развития аварий при отключении реальных токов короткого замыкания (к. з.) в защищаемых ими цепях. В то же время токи к. з., близкого к трансформатору, рассчитанные без учета сопротивления в точке повреждения, значительно превосходят указанную коммутационную способность автоматов и предохра нителей. Этот опыт, а также ряд экспериментов, проведенных в СССР и за рубежом [3-5], показывают, что реальные токи к. з. при авариях в сетях низкого напряжения значительно меньше теоретических, чему способствует влияние почти постоянного падения напряжения в электрической дуге, возникающей при случайных к. з. Только при преднамеренных к. з„ осуществляемых плотно прижатыми шинными закоротками, токи к. з. приближаются к значениям, определяемым обычным расчетом, учитывающим только сопротивление цепи.
Принимая во внимание, что преднамеренные к. з. вблизи трансформаторов бывают редко и большинство аварий случается в сетях на некотором удалении от трансформаторов и сопровождается электрической дугой, в «Инструкции по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий», утвержденной Госстроем СССР, рекомендуется учитывать сопротивление всех контактов цепи совокупно (когда невозможно достаточно точно определить все реальные сопротивления в цепи) путем введения в расчет некоторых активных сопротивлений в соответствии со следующим:
а) для распределительных щитов на станциях и подстанциях 0,015 Ом;
б) для первичных цеховых, распределительных пунктов и на выводах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или от главных магистралей, 0,020 Ом;
в) для вторичных цеховых распределительных пунктов и на выводах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов, 0,025 Ом;
г) для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников, получающих питание от вторичных распределительных пунктов, 0,030 Ом.
Расчетные коэффициенты для определения ударного тока Ку и наибольшего действующего значения полного тока К при к. з. на выводах трансформаторов до 1000 В могут быть приняты в среднем: Ку=1,3; К=1,15. При к. з. в более удаленных точках можно принимать К=1,0.
Рис. 3-1. Ток трехфазного к. з. в цепях 380 В трансформатора 400 κΒ·Α в зависимости от сечений и длин кабелей (проводов в трубах).
а — алюминиевые жилы; б — медные жилы.
Рис. 3-12. Ток трехфазного к. з. в цепях 380 В трансформатора 630 кВ-А в зависимости от сечений и длин кабелей (проводов в трубах).
а — алюминиевые жилы; б — медные жилы.
Рис. 3-15. Ток трехфазного к. з. в цепях 380 В трансформатора 2500 кВ-А в зависимости от сечений и длин кабелей (проводов в трубах).
При расчете сети с применением приведенных сопротивлений следует учитывать, что при преднамеренных маловероятных к. з. автоматический выключатель или предохранитель может быть разрушен и для его восстановления, возможно, потребуется отключение шин подстанции. В специальных установках, использующих режим к. з. для технологических процессов (например, многопостовые сварочные машины точечной сварки и т. п.), токи к. з. могут значительно превосходить рассчитанные с использованием приведенных выше сопротивлений. Поэтому применение рекомендованных Инструкцией постоянных сопротивлений допустимо только при расчетах обычных цеховых сетей промышленных предприятий, рассчитываемых на распределение энергии по цехам от трансформаторов мощностью не выше 1600 κΒ·Α в единице.
При применении малоиндуктивных токопроводов со спаренными фазами и сварными соединениями шин роль сопротивлений контактов уменьшается и токи к. з. возрастают. В связи с этим растет и вероятность возникновения к. з. с большими токами.
Для установок с трансформаторами мощностью 1600 кВ-A и более в единице следует устанавливать между сборными шинами КТП и трансформатором автоматический выключатель, устойчивый к току к. з, на шинах, подсчитанному без применения упомянутых выше постоянных величин, но с учетом реальных сопротивлений,
В специальных сетях, рассчитываемых для питания толчковой нагрузки, применяются группы трансформаторов единичной мощностью до 2500 кВ-А. В таких сетях применяют токопроводы с электродинамической стойкостью до 140 кА и автоматические выключатели с предельным отключаемым током 65 кА м электродинамической стойкостью до 140 кА.
Для практических расчетов тока к. з. в сетях, выполненных кабелями или проводами в трубах, могут служить кривые зависимости трехфазного тока к. з. от сечения и длины проводников, подключенных к шинам КТП 380 В с трансформаторами 400—2500 кВ A, Un= 400 В, uк=5,5% (рис. 3-11—3-15).
