Для вибору апаратів і провідників та перевірки їх за умовами к.з. розраховуємо:

найбільше початкове діюче значення періодичної складової струму к.з.,

значення аперіодичної складової струму к.з.,

ударне значення струму к.з.,

значення періодичної і аперіодичної складових струму к.з. в момент t=0,13 с.

Розрахунок струмів к.з. в низьковольтній мережі проводимо з врахуванням наступних особливостей:

оскільки потужність цехового трансформатора набагато менша від потужності системи, то схему заміщення починаємо складати від обмотки високої напруги цього трансформатора, напругу якої вважаємо незмінною (Uвн=const;.

в низьковольтній мережі враховуємо активний опір шин, кабелів, трансформаторів і т.д.

для врахування перехідного опору з’єднань, опорів контактів комутаційних пристроїв та власного опору дуги к.з. у схему заміщення в місці к.з. вводимо додатковий опір Rдод.

розрахунок виконуємо у системі іменованих одиниць.

Схема заміщення приведена на рисунку 5.1.

Знаходимо струм короткого замикання в точці К1 (на шинах РП 0,4 кВ ТП):

Визначаємо параметри схеми заміщення.

Активний опір трансформатора визначаємо за формулою:

, Ом, (5.1)

де Ркз –втрати короткого замикання в трансформаторі, кВт;

SН – номінальна потужність трансформатора, кВА.

мОм.

Індуктивний опір трансформатора:

, Ом. (5.2)

мОм

Дані автомату: rа=0,14 мОм; ха =0,08 мОм.

Знаходимо повний активний опір до місця короткого замикання:

, Ом, (5.3)

де RД – додатковий опір, RД=15 мОм,

мОм.

, Ом; (5.4)

мОм.

Знаходимо струм короткого замикання на шинах РП 0,4 кВ ТП:

, А; (5.5)

кА.

Визначаємо аперіодичну складову струму короткого замикання в початковий момент часу, та визначаємо її за формулою:

, кА; (5.6) кА.

Визначаємо ударний струм к.з.:

, кА; (5.7)

кА.

Знаходимо струм короткого замикання в точці К2 (на шинах СШ).

Визначаємо параметри схеми заміщення.

Активний опір шин визначаємо за формулою:

, Ом; (5.8)

мОм.

Реактивний опір шин визначаємо за формулою:

, Ом; (5.9)

мОм.

Активний опір кабеля визначаємо за формулою:

, мОм; (5.10)

мОм.

Реактивний опір кабелю визначаємо за формулою:

, мОм; (5.11)

мОм.

Знаходимо повний активний опір до місця короткого замикання:

, мОм, (5.12)

де RД – додатковий опір, RД=20 мОм.

мОм.

, мОм; (5.13)

мОм.

Знаходимо струм короткого замикання на шинах ЩС-3 за формулою 5.5:

кА.

Визначаємо аперіодичну складову струму короткого замикання в початковий момент часу за формулою 3.6:

кА.

Визначаємо ударний струм к.з. за формулою 5.7:

кА.

Схема заміщення приведена на рисунку 4.1. Визначаємо параметри схеми заміщення.

Рисунок 5.1 – Схема заміщення мережі 0,4 кВ

Вибір основного електричного обладнання

Вибір вимикачів проводиться за наступними параметрами:

- за напругою Uроб ? Uном;

- за максимально-робочим струмом Іроб max ? Іном;

- за електродинамічною стійкістю і уд ? ігр.скр., І” ? Ігр.скр.,

де ігр.скр., Ігр.скр. – відповідно амплітудне і діюче значення граничного наскрізного струму КЗ;

за відключаючою здатністю:

а) за симетричним струмом відключення І nф ? Іном.відкл.;

б) за асиметричним струмом

(v2 Іnф + іаф) ? ?2 Іном.відкл.(1+вн),

де Іnф – періодичний струм КЗ, який визначається за розрахунковими кривими для моменту часу ф; ф=tзmin+tв.в.,

tзmin = 0.01c (2, c.176) – мінімальний час дії захисту,

tв.в. – власний час відключення вимикача;

іаф –аперіодичний струм Кз, який визначається за виразом

іаф = ?2 ? І ‘’е-ф/та кА;

за термічною стійкістю вк ? Іт2 • tт,

де Іт – струм термічної стійкості, який апарат витримує на протязі часу tт,

вк – тепловий імпульс;

вк = ІN2(tвідкл + Та),

причому tвідкл = tз + tв;

де tз – час дії захисту;

tв – повний час відключення вимикачів до моменту гасіння дуги.

Роз’єднувачі вибираються за такими ж умовами, що і вимикачі, за виключенням перевірки на відключаючи здатність. Крім того на динамічну стійкість проводиться перевірка тільки за амплітудним значенням граничного наскрізного струму КЗ. Максимальний струм в робочому режимі для вимикача напругою 6,3 кВ визначається виходячи з умови перевантажувальної здатності трансформатора ТП.

1,4 Sномт 1,4•630

Іробmax= –––––––––– = –––––––– =215,6 А.

v3 Uном v3 • 6

Попередній вибір вимикача: за номінальною напругою, номінальним струмом та динамічною стійкістю вибирається вимикач типу ВК-10-630-20У2 (3, с.228) з власним часом відключення вимикача tв.в.=0,05с. Тоді

ф = tзmin + tв.в = 0,01+0,05=0,06с.

Перевірка вимикача за асиметричним струмом і симетричним струмом.

Ік1 = Іnфа = 19кА;

іаф = v2 Іnф ? е-ф/та= v2 • 19 • е-0,06/0,05 = 8,22 кА,

де Та – постійна часу асиметричної складової;

вn – нормоване виробництвом допустиме значення аперіодичної складової в струмі КЗ; при ф ? 0,1с, то вn=0,1 (6, с.73).

Перевірка на термічну стійкість

Вк = Іnф2(ф + Тас) = 192(0,06+0,05) = 40,9 кА2•с

Результати розрахунку для вибраного вимикача зводяться в таблицю 5.1, також заносяться дані роз’єднувача.

Таблиця 5.1- Вибір вимикача Q1 на стороні 6 кВ трансформатора КТП.

Розрахункові дані | Номінальні дані

ВКС-10-630-20У2 | РВФ3-6/630 ІІ-ІІ УЗ

Uроб=6кВ | Uном=10кВ | Uном=6кВ

Іробmax=215,6А | Іном=630А | Іном=630А

Іу=19кА | Ігр.спр.=20кА––

іуд=48,6кА | ігр.спр.=52кА | ігр.спр.=52кА

Іnф=19кА | Івідк.ном=20кА––

v2 Іnф+іаф=35,1кА | v3 Івідк.ном(1+вк)=66,4кА––

Вк=40,9кА2•с | Іт2•tт=1,6•10-3кА2•с | Іт2•tт=1,6•10-3кА2•с

Вибір збірних шин РП-6кВ проводиться за тривало-допустимим струмом, оскільки збірні шини за економічною густиною струму не вибираються, тобто

Іроб.max ? Ітр.доп

S4 630

Іроб.max=Ірозр= ––––––––– = –––––––– = 212,9 А

2v3 Uном 2v3 • 6

Приймаються алюмінієві шини прямокутного перерізу розмірами

25 Х 3 мм з тривало-допустимим струмом

Ітр.доп=265А (3,с.395).

Перевірка на термічну стійкість F > Fmin. Мінімальна величина перерізу допустима по термічній стійкості

vВк v40,9•106

Fmin = –––– = –––––––– = 71,1мм2 < F=75мм2

С 90

де с = 90 А•с2/мм2 – для алюмінієвих шин (1).

Перевірка на динамічну стійкість орозр. ? одоп.,

одоп= 40мПа (4. с.224).

Приймається відстань між фазами а=0,8 м, проліт між ізоляторами ?=1,5м.

Сила взаємодії між фазами

іуд2 (48,6•103)2

fф = v3•10-7 ––––– = v3 • 10-7 –––––––––– = 511,4 Н/м.

а 0,8

Напруження в