Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 0,4 кВ для выбора параметров срабатывания релейной защиты

3. Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 0.4 кВ для выбора параметров срабатывания релейной защиты 

3.1. Общие указания к расчету токов КЗ в сетях напряжением 0.4 кВ

Распределительные электрические сети напряжением 0,4 кВ являются наиболее распространенными сетями и применяются на всех промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, электрических станциях и подстанциях.

Сети напряжением 0,4 кВ эксплуатируются с заземленными нейтралями. В таких сетях могут возникать трехфазные К⁽³⁾,   двухфазные К⁽²⁾,  двухфазные на землю К^(1,1) и однофазные К⁽¹⁾ КЗ. Возникновение любого вида КЗ в сетях напряжением 0,4 кВ приводит к увеличению тока в поврежденных фазах и изменению напряжения в распределительной сети. Ток однофазного КЗ в таких сетях очень сильно зависит от схемы соединения обмоток питающего их трансформатора и конструкции нулевого заземляющего провода и значительно отличается от тока трехфазного КЗ. Так, при соединении обмоток трансформатора Δ/Υн (треугольник – звезда с заземленной нейтралью) ток однофазного КЗ  значительно меньше, чем при соединении обмоток Υ/Υн. (Приложение 1, табл. П.1.2, П.1.4)

Расчет токов симметричных и несимметричных КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ необходим для выбора и проверки электрооборудования по условиям КЗ, для выбора коммутационных аппаратов, уставок защиты, проверки чувствительности защит.

По максимальным значениям токов трехфазного КЗ проверяется отключающая способность предохранителей или автоматических выключателей, а по минимальным однофазным токам КЗ с учетом сопротивления дуги и спада тока при нагреве кабеля токами КЗ – чувствительность плавкой вставки или токов срабатывания  расцепителей автоматов.

Расчеты токов КЗ могут выполняться для металлического КЗ, т. е. для случая, когда токоведущие части фаз соприкасаются между собой непосредственно и переходное сопротивление отсутствует или с учетом величины переходного сопротивления, которым может быть сопротивление дуги в месте КЗ.

Техническая оснащенность сетей 0,4 кВ постоянно существенно изменяется. Созданы новые типы защитных аппаратов, способных отключать значительные токи КЗ, а также ограничивать их максимальное значение. Для получения регулируемых защитных характеристик  применяются выключатели с электронными расцепителями. Созданы и выпуcкаются автоматические выключатели серии ВА, которые  заменяют все существующие ранее типы.

3.2.   Cхемы сетей напряжением 0,4 кВ

Построение первичных схем сетей 0,4 кВ определяется технологией производства, требованиями надежности электроснабжения  электроприемников, удобством обслуживания, технико-экономическими показателями, а также требованиями релейной защиты и автоматики. Для сетей 0,4 кВ характерно единство процесса построения схемы сети, выбора кабелей, коммутационных аппаратов и релейных защит. Схемы сетей напаряжением 0,4 кВ могут выполняться радиальными, магистральными или смешанными.

Построение схемы сети 0,4 кВ в большой степени определяется значениями токов КЗ для выбора аппаратуры и защит, а также ограниченными возможностями применяемых защитных аппаратов (автоматических выключателей и плавких предохранителей).

Для этих сетей характерно весьма значительное (в десятки раз большее, чем в сетях напряжением 6-10 кВ) влияние сопротивлений элементов схемы на значения токов КЗ, быстрое снижение значений токов КЗ по мере удаления места повреждения от главных шин 0,4 кВ. Например, если при расчетах токов КЗ в сетях 6(10) кВ сопротивление кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х150 мм² длиной 300 м можно не учитывать, то в сети 0,4 кВ кабель такого же сечения, подключенный к КТП за трансформатором мощностью 1.6 МВ·А, снижает значение тока трехфазного металлического КЗ более чем в 8 раз.

В сетях 0,4 кВ в отличие от сетей напряжением выше 1 кВ применяют встроенные в автоматические выключатели весьма неточные МТЗ. Поэтому требования защиты сети накладывают определенные ограничения на типы и характеристики применяемых защитных аппаратов, длины и сечения кабелей и, следовательно, на построение схемы сети.

Например, при питании от основного щита 0,4 кВ кабельными линиями или магистралями последовательно нескольких РП с двигателями большой и средней мощности обычно не удается обеспечить необходимую чувствительность защиты этих линий из-за необходимости ее отстройки от токов пуска или самозапуска электродвигателей. Поэтому магистральная схема питания применяется только для электродвигателей малой мощности. Для питания электродвигателей средней мощности используются РП, имеющие один или два самостоятельных ввода от щита 0,4 кВ (РП1, РП3, РП3, РП4 на рис.3.1). Однако и для одиночных сильно нагруженных РП с большим количеством электродвигателей средней мощности также часто не удается обеспечить достаточную чувствительность защит питающих линий. В этих случаях вместо одной  РП устанавливают несколько