Короткое замыкание является тяжёлым аварийным режимом, так как из-за термического и электродинамического действия токов короткого замыкания в электроустановках возникают большие повреждения. Для того чтобы оборудование и токоведущие части выдержали сквозные токи короткого замыкания без существенных повреждений, их проверяют на термическую и электродинамическую стойкость в условиях короткого замыкания.
Коротким замыканием называется всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи (непосредственно или через малое сопротивление).
Причинами короткого замыкания являются: механические повреждения изоляции, её пробой из-за перенапряжения и старения, обрывы, набросы, схлёстывание проводов и воздушных линий, ошибочные действия персонала и т.д.
В трёх фазных цепях и устройствах различают трёхфазные (симметричные), двухфазные и однофазные (несимметричные) короткие замыкания. Также могут иметь место короткие двухфазные замыкания на землю, короткие замыкания с одновременным обрывом фазы.
Токи короткого замыкания могут определяться для проверки токоведущих частей и аппаратов на устойчивость при коротких замыканиях, а также для выбора уставок релейной защиты. В первом случае расчётные условия короткого замыкания выбираются такими, при которых токи будут иметь наибольшее значение. Во втором случае расчётные условия короткого замыкания - линейные.
Расчёт токов короткого замыкания выполняется для выбора высоковольтных аппаратов, выбора ошиновок трансформаторных подстанций и распределительных устройств, проверки надёжности срабатывания аппаратов защиты при коротких замыканиях, для выбора мероприятий по ограничению токов короткого замыкания.
Расчёт токов короткого замыкания сводится к определению общего сопротивления до точки короткого замыкания. Устанавливается значение токов короткого замыкания, необходимых для выбора коммутационной аппаратуры.
Расчёт токов короткого замыкания осуществляют в относительных или именованных единицах.
Для расчётов токов короткого замыкания составляют схему замещения (изображена на рис. 2.5.1).
<!--[if !supportLists]-->1 <!--[endif]-->Определим базисные величины
Sб = 100 МВА – базисная мощность;
Uб = 10,5 кВ – базисное напряжение.
Базисный ток находим по формуле:
Рисунок 2.5.1
<!--[if !supportLists]-->2 <!--[endif]-->Определим реактивное сопротивление системы Iс = 70 кА – заданное значение тока короткого замыкания системы.
<!--[if !supportLists]-->3 <!--[endif]-->Определим реактивное сопротивление реактора по формуле:
4 Определим ток короткого замыкания в точке К1 по формуле:
Относительное реактивное сопротивление в точке К1 равно:
<!--[if !supportLists]-->5 <!--[endif]-->Определим реактивное сопротивление кабельной линии:
l = 314 м = 0,314 км;
X0 = 0,08 Ом/км – для кабельной линии 10 кВ (лит. [10], табл. П2.2)
<!--[if !supportLists]-->6 <!--[endif]-->Расчет тока короткого замыкания в точке К2 должен производится с учетом подпитки места К3 от работающего в режиме перевозбуждения.
Реактивное сопротивление синхронного двигателя:
где: - сверхпереходное сопротивление (лит. [5], табл. 2.251);
Sном. дв – номинальная мощность двигателя, равная 1600 кВА
Также следует определить сверхпереходную ЭДС синхронного двигателя по формуле:
где: ;
cosφ = 1
<!--[if !supportLists]-->7 <!--[endif]-->Ток короткого замыкания двигателя в относительных единицах:
В именованных единицах:
<!--[if !supportLists]-->8 <!--[endif]-->Рассчитаем ток короткого замыкания, протекающий в точку К2 от энергосистемы.
Сопротивление до точки К2 равно:
Ток короткого замыкания равен:
Ток короткого замыкания в точке К2 равен сумме токов короткого замыкания, протекающих от системы и от двигателя:
<!--[if !supportLists]-->9 <!--[endif]-->Определяем ток короткого замыкания и реактивное сопротивление в точке К3:
где:
Sтр = 630 кВА – мощность трансформатора;
Uк = 5,5 кВ
Найдем значение ударного тока короткого замыкания во всех точках по формуле:
где: kуд = 1,8 – ударный коэффициент, значения которого даются в лит. [5], табл. П2.1
Ударный ток в точке К1:
Ударный ток в точке К2:
Ударный ток в точке К3:
<!--[if !supportLists]-->10 <!--[endif]-->Для определения мощности КЗ используем формулу:
Мощность КЗ в точке К1:
Мощность КЗ в точке К2:
Мощность КЗ в точке К3: