Тораптағы электржабдықтау өнеркәсіпөндірісінде электр тораптары 1000 В дейінгі үлкен көлемді электр аппараттардағы және үлкен ұзақтыққа ие: тоқ трансформаторы, түйіспелер, автоматтар және т.б.
Активті желі кедергісі, тоқ трансформаторының индуктивті кедергісі, автоматты катушкалары, түіспелер қысқа тұйықталу тоғына әсерін тигізеді.
Егер осы барлық факторларды ескермеген жағдайда 1000 В жоғары тораптағы қысқа тұйықталу тоғы қалай есептеледі, ал ол үлкен қателікке әкеліп соқтырады. Тізбектегі активті кедергісі апериодты токқа қысқа тұйықталу (КЗ) үлкен әсер етеді, сәйкесінше тез сөнеді.
Өндіріс өнеркәсіптері қорек көзін көп қуатты электр жүйелерден алады, сондықтан шинадағы кернеуді жоғарғы кернеулі ГПП-ның өнеркәсіп өндірісінде тұрақты деп санауға болады. Бұл жағдай периодты тоқ КЗ өзгермейді және басынан аяғына дейін тұрақты болады.
Жүйе кедергісі оның қуатына қатысы бар келесі кезекте көрсетілген:
1. Генераторлар кедергісі (хг 0,125);
2. Жоғарғы трансформаторлар кедергісі (хпов.т 0,106);
3. Электр тарату желісінің кедергісі (хл 0,05);
4. Төменгі трансформатордың қосалқы станция немесе өндіріс өнеркәсібіндегі басты төменгі қосалқы станция кедергісі (хпон,т 0,105).
Қатысты бірліктегі энергожүйе кедергілері жалпы түрде:
х с = х г + х пов.т + х л+ х пон.т == 0,125 + 0,105 + 0,05 + 0,105 0,4 о.е.
Цехтық қосалқы станция орнатылған трансформаторлардың 1000 кВА индуктивті кедергісі қуат жүйесіне байланысты:
.
Егер тізбектегі КЗ тогының суммалық кедергісі 3 тең десек мынаны қабылдаймыз:
; олай болса
ик % 5,5, сонда SC 48 400 кВ•А,
Цехтық қосалқы станцияларда трансформаторлар бөлек жұмыс істейді. Егер трансформатор паралель қосылса, онда 2 жұмыс жасап тұрған трансформатор 1000 кВА SС мәнін 100000 кВА дейін өсіру қажет.
Жаңа жүйелерде есептік қуаттары әрқашанда 100000 кВА үлкен. Осыған орай КЗ тоқты есептегендегі цехтың трансформатор кернеуі тұрақты болу қажет бүкіл қысқа тұйықталу уақыты кезінде.
Кейде өндіріс өнеркәсіптерінде қорек көзін ішкі заводтық электр станция алады немесе қуаттары 50000 кВА жүйедегі шинаның генератор кернеулері 6-20 кВ.
Балқымалы сақтандырғыштар тораптарды қорғаған кезде қысқа тұйықталу тоғына асинхронды қозғалтқыштар әсерін тигізуі мүмкін, егерде олар кабельдегі қысқа тұйықталу орнына қосылған кезде ғана (3-5м). Қысқа тұйықталу болған жағдайда бұның орны болуы мүмкін. Мысалы қоректенетін соңғы желінің шинадағы таратушы пункті.
Соңында айта кететін жәйт жүктемелердің өсуі және электрэнергияның тұтынуының көбеюі цехтағы трансформатордың қуаттарын көбейту қажет етеді. Алайда цехтық трансформатордың қуаттарын көбейту төменгі жағдайында қысқа тұйықталу тоғының көбейюіне әкеліп соқтырады. Қысқа тұйықталу тоғын төмендету үшін қысқышты орамалы төменгі кернеу трансформаторларды қолданған жөн.
4.1 сурет – 1 кВ кернеуге дейінгі электрмен жабдықтау жүйесіндегі
ҚТ тоғын есептеу тәсімі
Көпшілік өндірістік өнеркәсіптердің жүйемен электрлік байланысы аудандық қосалқы станциялардың төмендеткіш трансформаторлар арқылы, электр тарату желілерінің төмендеткіш трансформаторларынан бастап өндіріс өнеркәсіптің басты тарату пунктіне ГРП немесе ГПП дейін жүзеге асырылады.
Сурет 4.1. 1000 В кернеуге дейінгі электржабдықтау жүйесінің қысқа тұйықталу тогының тәсімі.
а) – есептік тәсім; б) – түрлендіру тәсімі; в)г) — цехтың қосалқы станцияға дейінгі алдағы түрлендіру тәсімі.
4.1 суретінде 1000 В дейінгі қондырғылардың ГПП кезіндегі қысқа тұйықталу тоғын анықтауының есептік тәсімі, мұндағы хц,т — цехтық трансформатордағы ораманың индуктивті кедергісі.
Қысқа тұйықтау есептеу кезінде таңдалған аппараттар әрбір энергожүйе кезінде өзінің тағайындалуына сәйкес келу үшін, цехтық трансформатордың жүйесінің суммалық кедергісін нольге тең деп аламыз. Қысқа тұйықталу анықтау кезінде электржабдықтардағы элемент кедергілері миллиоммен есептеген қолайлы.
Әуелік желідегі меншікті реактивті кедергісі х0.В.Л=400 мОм/км кабельдік желі x0.К.Л=80 мОм/км. Кабельдік және әуелік желілерінің кедергілері l ұзындығымен келесі формуламен анықталады:
Әуелік және кабельдік желілерінің активті кедергілері, мОм, келесі формула бойынша анықталады:
мұндағы — әуелік және кабельдік желілердің ұзындығы, км;
s -сым желісінің қимасы, мм2;
— меншікті өткізгіштік, м/(Ом-мм2).
Трансфрматорлар. Трансформатордың салыстырмалы активті кедергілері келесі формула бойынша анықталады:
мұндағы — трансформатордағы қысқа тұйықталудың шығыны, кВт;
— трансформатордың номиналды қуаты, кВА.
Трансформатордың салыстырмалы индуктивті кедергісі келесі формула бойынша анықталады:
Анықтамалардан және каталогтағы мәндерді қолданып трансформатордағы активті және индуктивті кедергісін есептеуге болады.
Тоқ трансформаторының (активті және индуктивті) кернеуі 1000 В төмен активті және индуктивті мәндері каталог және анықтама бойынша қабылданады.
Ортагерметикалық фазалар арасындағы 100-300 мм активті және индуктивті кедергілер мысты және алюминии шиналары кестеде келтірілген. Тікбұрышты шинанаң индуктивті кедергісі келесі формула бойынша анықталады:
мұндағы — фазалар арасындағы ортагерметикалық аралық, мм;
h — шинаның биіктігі.
Катушкадағы максималды тоқ автоматтағы активті және индуктивті кедергілері заводтық мәнмен немесе өлшеу қорытындысымен қабылданады. Жорамал мәндерін П1-6 [1] кестеден алуға болады. Түйіспелердің, рубильниктардың және автоматтардың өтпелі кедергілері аз болады. П1-6 [1] кестеде өтпелі кедергіге жақын мәндер келтірілген, осы мәндерді есептеу кезінде қолдануға болады.
Қысқа тұйықталу тогын анықтау
Қысқа тұйықталу тізбегіндегі кедергінің бір бөлігі бірлік ретінде берілуі мүмкін. Осы қатынастарды милиомда көрсету үшін, оларды формула бойынша санау қажет:
мұндағы — элеиенттердің салыстырмалы кедергісі;
Uном — элементтердің номиналды кернеуі, кВ,
SHOM — элементтердің номиналды қуаты, кВА.
Өндіріс тораптарда 1000 В дейінгі біржақты қорек көзі болғандықтан. Түрлендіру тәсімі қысқа тұйықталу тогын анықтау үшін тізбектей қосылған активті және индуктивті кедергілеріне әкеліп соқтырады.
Паралель екі талсымдар кездескенде, мысалы екі параллель жұмыс істеп тұрған трансформаторлардан қоректенгенде, активті және индуктивті кедергілерді параллель орналасқан екі элементтердің формуласы бойынша анықталады, егерде мына қатынастар орындалса:
, онда
Егер , онда беріген кедергілер келесі формула бойынша анықталады:
Үш фазалы қысқа тұйықталу тоғы келесі формула бойынша анықталады, кА:
Қысқа тұйықталудың соғу тогы iy келесі формула бойынша анықталады:
мұндағы kу — соғу коэффициенті.
1000 В қондырғының соғу коэффициентінің мәні активті кедергілердің көптігіне байланысты аз болып келеді 1000 В жоғарғы кернеуліге қарағанда. П 1-9 в [1], суретіндегі қисық сызық бойынша соғу коэффициентінің мәнін анықтауға болады. Соғу коэффициенті келесі қатынастарға байланысты , немесе әрдайым апериодтың сөну уақытына.
Бірінші кезеңдегі толық қысқа тұйықталу тогының мәні келесі формула бойынша анықталады:
ky 1,3 кезде дәл мәндері келесі формула бойынша алуға болады:
Егерде соғу тоғының дәл мәні міндетті емес жағдайда қысқа тұйықталу, ик% = 5,5% болғанда қуаттары 560-630-1000 кВАболатын трансформатордан қоректеніп тұрған басты таратқыш қалқандарда (щиттарда) ky=1,3 деп қабылдауға болады.
Трансформатор қуаттары 100-320 кВА, 100-320 кВ•А, ик % = 5,5%, ky = 1,2. Егер қысқа тұйықталу алыс нүктеде болса ky = 1 қабылдауға болады.
Бірінші кезеңіндегі асинхронды қозғалтқыштың үш фазалық қысқа тұйықталу тоғын келесі формула бойынша анықталады:
, мұндағы,
0,9 — асинхронды қозғалтқыштың ЭҚК есептік мәні.
— асинхронды қозғалтқыштың салыстырмалы асқын өтпелі индуктивті кедергісі;
IНОМ.Д — қатар жұмыс істейтін электр қозғалтқыштардың номиналды тогы, кА.
Асинхронды қозғалтқыштың қысқа тұйықталу тоғын анықтаған кезде кедергісі асинхронды қозғалтқыштың кедергісінен 5-10% аспау қажет.
Орташа = 0,2 болу қажет, IК.Д = 4,5, IНОМ.Д кезінде.
Қысқа тұйықталу тоғымен бірге электр жүйеде қоректенетін электр қозғалтқыштардың толық соғу тоғы:
Қысқа тұйықталу кезінде температураның өсуіне байланысты сымның активті кедергісі өзгереді. Сондықтан қондырғылардың 1000 В дейінгі қысқа тұйықталуды есептеген кезде сымның активті кедергісінің өзгеруін ескерген жөн.
Ол үшін қысқа тұйықталу тоғын анықтайды. Содан кейін бөлек қысқа тұйықталу тізбегіндегі активті кедергісінің өзгеруіне байланысты қайта есептейді.
Қызу кезінде қысқа тұйықталу тоғының кедергісінің өзгеруі келесі формула бойынша анықталады:
мұндағы r — басты температура кезіндегі сымдардың кедергісі (қысқа тұйықталуға дейінгі); мОм;
s — сымның көлденең қимасы, мм2;
Iк — қыздыруынсыз қ.т тогы; кА
т — коэффициент, мыс үшін -22, ал алюминии – 5;
t — қ.т. уақыты, с;
— қ.т. басындағы өткізгіш температурасы (50°С тең деп қабылдағанда болады);
t 3 с.Мына шарт орындаған жағдайда осы формуланы қолдануға болады.
Егер қ.т. тізбегіндегі суммалық индуктивті кедергісі x <0,32 болғанда, онда оның қ.т. тоғына әсерін ескермейміз x =0.