Проверка элементов электрических сетей на действия токов короткого замыкания

Токи, протекающие по токоведущим частям элементов электрических сетей, вызывают термические и динамические процессы, то есть нагрев элементов и механические воздействия.

В нормальных режимах работы действия этих процессов невелики, а в режимах коротких замыканий они могут привести к недопустимому перегреву или разрушению этого элемента. Поэтому элементы электрических сетей должны проверяться на термическую и динамическую стойкость, то есть на их способность противостоять указанным действиям наибольших токов короткого замыкания.

В системах электроснабжения сельскохозяйственных районов (это сети удаленные от электрических станций за относительно большим электрическим сопротивлением) проверке на действия токов короткого замыкания подлежат:

- электрические аппараты – на термическое и динамическое действия;

- кабельные линии электропередачи – на термическое действие.

Указанная особенность этих сетей обусловливает возможность использования при расчетах токов короткого замыкания (КЗ) следующих допущений и исходных положений:

- источник питания – система неограниченной мощности;

- эквивалентное сопротивление системы X_с= U²/ S_кз, Ом, где U – номинальное напряжение на шинах источника питания, кВ, S_кз – мощность КЗ, МВА (принимается как исходная информация в размере около 100 МВА);

- расчет токов КЗ в сети выше 1000 В можно производить как в относительных, так и в именованных единицах;

- расчет токов КЗ в сетях до 1000 В производится в именованных единицах с учетом как индуктивных, так и активных сопротивлений элементов.

При составлении схемы замещения для расчетов токов КЗ для каждого проверяемого элемента выбирается такой режим, при котором он находился бы в наиболее тяжелых, но реальных условиях работы. За расчетную принимают такую точку КЗ, при которой через элемент проходит наибольший ток трехфазного короткого замыкания.

Методика расчета токов КЗ и все необходимые справочные материалы приведены в [1, 8], там же указаны особенности расчета токов КЗ в распределительных электрических сетях до 1000 В.

Проверка коммутационных и защитно-коммутационных электрических аппаратов проводится по условиям:

- на термическую стойкость I_тс^2.t > I_к^2.t_п, (3.8)

- на динамическую стойкость i_ск > i_у, (3.9)

где I_тс,t – паспортные значения тока термической стойкости и времени его действия; I_к, t_п – расчетные значения тока КЗ и времени его действия, которое рассчитывается по выражению t_п = t_сз+ t_о (t_сз- время срабатывания защиты, t_о – собственное время отключения защитного аппарата); i_ск- паспортное значение сквозного тока КЗ для проверяемого аппарата; i_у- значение ударного тока КЗ.

Проверка защитных аппаратов (предохранителей) проводится по условию I_о > I_к, где I_о- предельный ток отключения.

Проверка кабеля на термическую стойкость реализуется путем расчета термически стойкого сечения по выражению

s_тс= I_к ^. _п , (3.10)

где - некоторый коэффициент, учитывающий разность тепла выделяемого до и после короткого замыкания (для алюминия =12, для меди =8). После расчета термически стойкого сечения для реализации кабельной линии электропередачи окончательно принимается ближайшее большее стандартное с учетом ранее применяемых критериев.