Система IT- нейтраль изолирована от земли, корпуса заземлены.

При исправном состоянии изоляции сети по отношению к земле ток пер­вого однофазного замыкания на корпус имеет емкостный характер (рис 4.4) и близок к нулю, автоматическое отключение не требуется, питание ЭП не прерывается.

Рис. 4.4. Сеть IT. а) Принципиальная схема; б) Расчетная схема; в) Эквивалентная схема.

В трехфазной сети IT с M рабочими проводами ток первого однофазного за­мыкания на корпус определяется по формуле , где

М =4, если нейтральный проводник и три фазы распределены по сети или M =3, если по сети распределены лишь три фазы;

Хс = 1/ωС – емкостное сопротивление «провод – земля».

Напряжение косвенного прикосновения: Благодаря малой вели­чине тока Iк оно безопасно для человека.

Примеры решения задач

4.2.1. В ЭП2, присоединенном к сети 380/220 В (см. рис.) произошло одно­фазное замыкание на металлический корпус. Емкостное сопротивление изо­ляции одного провода: Хс =2000 Ом.

а) Пренебрегая сопротивлением ответв­ления к ЭП2, определить ток замыкания и напряжение косвенного при­кос­новения.

б) Определить ток трехфазного КЗ.

Решение.

На рисунке изображена схема сети TNC (корпуса ЭП занулены и зазем­ле­ны). Сопро­тивление прямой последовательности трансформатора 630 кВА, приведен­ное к стороне 0,4 кВ определено в разделе 1.2: Zт =3,2 + j13,5 мОм (модуль Zт = 14 мОм).

У трансформаторов со схемой треугольник-звезда сопротивления всех трёх последовательностей равны между собой. Поэтому полное сопро­тив­ление трёх последовательностей ZT =3∙ Zт =3∙14=42 мОм.

В соответствии с табл. П1.3 кабель АВВГ(4х10): r₀ =3,1 мОм/м, х₀ =0,073 мОм/м. Zкаб=3,1∙80 + j0,073∙80)=248 +j5,84 мОм, модуль Zкаб=248,1 мОм.

Ток однофазного замыкания на корпус:

Напряжение на проводе PEN: U_PEN= ∙Z_PEN = 431∙248,1 = 107 В.

Напряжение на корпусе ЭП2 относительно земли (напряжение косвенного прикосновения) Uкосв=U_PEN∙Ra / (Ra+Rn) = 107∙9 / (3+9) = 80,2 В.

Полное сопротивление прямой последовательности:

Z=Zт+ Zкаб = 3,2+248 +j(13,5+5,84)=351,2 +j19,34 мОм, Zт=351,5 мОм.

Ток трехфазного КЗ: Uф / Z = 220 / 351,5 = 0,626 кА = 626 А.

4.2.2. В ЭП2, присоединенном к сети 380/220 В (см. рис.) произошло одно­фазное замыкание на металлический корпус. Проводник РЕ смонтирован внутри здания, L=50 м.

а) Пренебрегая сопротивлением ответв­ления к ЭП2, определить напряже­ние косвенного при­кос­новения.

Решение. На рисунке изображена схема сети TТ (нейтраль источника заземлена - Rn=4 Ом, корпуса ЭП зазем­ле­ны при помощи отдельного заземляющего устройства – Ra =6 Ом).

Сопротивление трансформатора ТМ-250 (табл. П 1.8):

Zт =4,5∙0,4² / (100∙0,25)= 0,029 Ом.

Сопротивление провода ЛЭП (табл. П1.1, П1.2): Z_Л = (1,84+ j0,35)∙100= =184+j35 мОм, Z_Л= 0,187 Ом. Сопротивление РЕ: Z_РЕ=0,093 Ом.

Сопротивление петли «фаза- РЕ»: Z_П= 0,187 + 0.093=0,28 Ом.

Сопротивление двух заземляющих устройств: Rз= Rn+Ra = 4+6=10 Ом.

Общее сопротивление цепи замыкания:

Z = Z_Т +Z_П +Rз = 0,029+0,28+10= 10,3 Ом.

Пренебрегая сопротивлением трансформатора и петли «фаза- РЕ», прини­маем Z=Ra +Rn =10 Ом (ошибка составит 3%).

Ток замыкания: недостаточен для быстрого срабатывания защитного аппарата Q.

Напряжение косвенного прикосновения: Uч=Iк∙Ra =22∙6=132 В – опасно,

для защиты от поражения током необходимо установить УЗО.

 

4.2.3. В ЭП2, присоединенном к сети (см. рис.) произошло одно­фазное

замыкание на металлический корпус. Сеть выполнена кабелями АСБ (5х25). Удельная ёмкость жила - заземленная оболочка кабеля С₀= 0,3∙10⁶ Ф/км, общая длина кабелей, подключенных к трансформатору – L=1 км.

Определить напряжение косвенного прикосновения.

Решение.

На рисунке изображена сеть IT с изолированной распределенной нейтралью (4 рабочих провода). Емкостное сопротивление изоляции про­вод – земля: Хс= 1/ω∙С= 1/ (314∙0,3∙10^-6)=10,6∙10³ Ом.

Величина тока однофазного замыкания:

Напряжение косвенного прикосновения: Uч=Iк ∙Rа =0,083∙15=1,24 В-безопасно.

4.3. Задачи для самостоятельного решения

4.3.1. Параметры линии 380/220 В (см. рис): кабель АВВГ (5х16) длиной 100 м; Емкостное сопротивление изоляции провод-земля: Хс = 5000 Ом; Параметры ЭП2: Рн = 40 кВт, Iн = 80А.

Определить ток трехфазного КЗ в ЭП2, пренебрегая сопротивлением ответвления.

4.3.2. Параметры линии 380/220 В (см. рис): кабель АВВГ (5х25) длиной 100 м; Емкостное сопротивление изоляции провод-земля: Хс = 5000 Ом; Параметры ЭП2: Рн = 40 кВт, Iн = 80А.

Определить напряжение косвенного прикосновения при однофазном замы­кании на корпус ЭП2, пренебрегая сопротивлением ответвления.

4.3.3. Параметры линии 380/220 В (см. рис): кабель АВВГ (4х10) длиной 50 м; Емкостное сопротивление изоляции провод-земля: Хс = 5000 Ом. Параметры ЭП2: Рн = 25 кВт, Iн = 50А.

Определить напряжение косвенного прикосновения при однофазном замы­кании на корпус ЭП2, пренебрегая сопротивлением ответвления.

4.3.4. Параметры линии 380/220 В (см. рис): кабель АВВГ (4х10) длиной 50 м; Емкостное сопротивление изоляции провод-земля: Хс = 5000 Ом. Параметры ЭП2: Рн = 25 кВт, Iн = 50А.

Определить напряжение косвенного прикосновения при однофазном замы­кании на корпус ЭП2, пренебрегая сопротивлением ответвления.

4.3.5. В ЭП2, присоединенном к сети (см. рис.) произошло одно­фазное

замыкание на металлический корпус. Сеть выполнена кабелями АСБ (5х35), удельная ёмкость жила - заземленная оболочка кабеля С₀= 0,35∙10⁶ Ф/км, общая длина кабелей, подключенных к трансформатору – L=1200 м.

Определить величину напряжения косвенного прикосновения.

4.3.6. В ЭП2, присоединенном к сети (см. рис.) произошло одно­фазное

замыкание на металлический корпус. Сеть выполнена кабелями АСБ (4х35). Удельная ёмкость жила - заземленная оболочка кабеля С₀= 0,35∙10⁶ Ф/км, общая длина кабелей, подключенных к трансформатору L=1200 м.

Определить величину тока замыкания.

 

 

Приложения.

Таблица П1.1

Удельные (погонные) активные сопротивления (r₀) алюминиевых и сталеалюминиевых проводов, Ом/км и длительно допустимые токи.

	Номинальное	r0 при t = 20 0 С, Ом/км	Длительно допустимые
	сечение, мм2									токи, А(при t0=25 0 С)
	А	АС		АЖ
		1,84		2,06		2,11
		1,17		1,38		1,34
		0,85		0,9		0,978
		0,588		0,65		0,676
		0,42		0,46		0,48
		0,315		0,33		0,36
		0,251		0,27		0,289
		0,198		0,21		0,229
		0,161		0,17		0,185
		0,123		0,13		-

 

 

Таблица П1.2

 

Удельные (погонные) индуктивные сопротивления (X₀) ВЛ 0,38…10 кВ с алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами, Ом/км

Номинальное	0,38 кВ		6 и 10 кВ
сечение
А, АН, АЖ		АС	А, АН, АЖ		АС
провода, мм2
	0,35		0,34	0,39		0,38
	0,33		0,33	0,38		0,37
	0,32		0,32	0,37		0,36
	0,31		0,31	0,35		0,35
	0,30		0,30	0,34		0,34
	0,29		0,29	0,33		0,33
	0,28		0,28	0,33		0,32
	0,28		0,27	0,32		0,32

 

 

Таблица П1.3

Расчетные данные одножильных кабелей с изоляцией из СПЭ (на 1 км)

 

Сечение		r0, Ом		10(6) кВ
				х0, Ом
жилы,
мм2	медь		алюминий	ООО*		ООО
	0,37		0,62	0,184		0,126
	0,26		0,443	0,177		0,119
	0,194		0,326	0,170		0,112
	0,153		0,258	0,166		0,108
	0,122		0,206	0,164		0,106
	0,099		0,167	0,161		0,103
	0,077		0,129	0,157		0,099
	0,0601		0,100	0,154		0,096
	0,0470		0,0778	0,151		0,93
	0,0366		0,0605	0,148		0,090
	0,0280		0,0464	0,145		0,087
	0,0221		0,0367	0,142		0,083

 

ООО* - Расстояние между кабелями в свету равно диаметру кабеля

 

Таблица П1.4

Расчетные данные трехжильных кабелей (на 1км)

 

Сечение	r0, Ом	до 1	6 кВ		35 кВ
кВ	кВ
жилы, мм2
Медь	Алюм	x0,	x0,	x0,	x0,Ом	q0,квар
	иний	Ом	Ом	Ом
	4,6	7,74	0,095	-	-	-	-
	3,07	5,17	0,090	-	-	-	-
	1,84	3,10	0,073	0,110	0,122	-	-
	1,15	1,94	0,068	0,102	0,113	-	-
	0,74	1,24	0,066	0,091	0,099	-	-
	0,52	0,89	0,064	0,087	0,095	-	-
	0,37	0,62	0,063	0,083	0,090	-	-
	0,26	0,443	0,061	0,080	0,086	0,137
	0,194	0,326	0,060	0,078	0,083	0,126
	0,153	0,258	0,060	0,076	0,081	0,120
	0,122	0,206	0,060	0,074	0,079	0,116
	0,099	0,167	0,060	0,073	0,077	0,113
	0,077	0,129	0,059	0,071	0,075	0,111
	0,061	0,103	-	0,063	0,066	0,097
	0,046	0,077	-	-	-	-	-

 

Таблица П1.5

Поправочный коэффициент на количество кабелей, проложенных в земле.

Расстояние между	Значение kп при количестве кабелей
кабелями в свету, мм
	1,00	0,84	0,72	0,68	0,64	0,61
	1,00	0,88	0,79	0,74	0,70	0,68
	1,00	0,90	0,82	0,77	0,74	0,72

 

Таблица П1.6

 

 

Рис. П1 Зависимость τ= f (T_МАКС

 

Таблица П 1.6

 

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми/медными жилами

 

с бумажной изоляцией, прокладываемых в земле

 

 

Сечение				Ток, А, для кабелей
токопроводящей	одножильных		трехжильных напряжением, кВ		четырехжильных
жилы, мм2	до 1 кВ							до 1 кВ
	-		/ 70		-			-		-
	110 / 140		/ 95		/ 80			-		/ 85
	135 / 175	90 / 120	80 / 105			/ 95	90 / 115
	180 / 235		/ 160		/ 135		90 / 120		/ 150
	220 / 285		/ 190		/ 160			/ 150		/ 175
	275 / 360		/ 235		/ 200			/ 180		/ 215
	340 / 440		/ 285		/ 245			/ 215		/ 265
	400 / 520		/ 340		/ 295			/ 265		/ 310
	460 / 595		/ 390		/ 340			/ 310		/ 350
	520 / 675		/ 435		/ 390			/ 355		/ 395
	580 / 755		/ 490		/ 440			/ 400		/ 450
	675 /880		/ 570		/ 510			355/460	-

 

Таблица П1.7

 

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми/медными жилами

 

с бумажной изоляцией, прокладываемых в воздухе

 

Сечение

Ток, А, для кабелей

токопроводяще

одножильны

трехжильных напряжением, кВ

четырехжильных

й

х до 1 кВ

до 1 кВ

жилы, мм

-

35 / 45

-

-

/ 45

/ 95

/ 60

/ 55

-

/ 60

90 / 120

/ 80

/ 65

/ 60

/ 80

/ 160

80 / 105

/ 90

/ 85

75 / 100

/ 200

95 / 125

85 / 110

80 / 105

95 / 120

/ 245

/ 155

/ 145

/ 135

/ 145

235 / 305

155 / 200

/ 175

/ 165

/ 185

 

 

		/ 360	190 / 245	165 / 215	155 / 200	165 / 215
		/ 415	220 / 285	190 / 250	185 / 240	200 / 260
	360 / 470	255 / 330	225 / 290	210 / 270	230 / 300
		/ 525	290 / 375	250 / 325	235 / 305	260 / 340
		/ 610	330 / 430	290 / 375	270 / 350	-
		/ 720	-	-	-	-
		/ 880	-	-	-	-
	785 / 1020	-	-	-	-
	910 / 1180	-	-	-	-
		/ 1400	-	-	-	-

 

Таблица П1.8

 

Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 6-10кВ

 

Тип			Каталожные данные			Расчетные данные
	UНОМ обмоток,	UK,	РК,		РХ,	iХ, %	RТ,	ХТ,	QХ,
		кВ	%	кВт		кВт		Ом	Ом	квар
	ВН		НН
ТМ-25/10(6)	6; 10		0,4	4,5	0,6		0,13	3,2			0,80
ТМ-40/10(6)	6; 10		0,4	4,5	0,88		0,19	3,0		98,1	1,20
ТМ-63/10(6)	6; 10		0,4	4,5	1,28		0,26	2,8		70,5	1,8
ТМ-100/10(6)	6; 10		0,4	4,5	1,97		0,36	2,6	19,7	40,7	2,6
ТМ-160/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	4,5	2,65		0,56	2,4	10,4	26,2	3,8
ТМ-250/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	4,5	3,7		0,82	2,3	5,92	17,0	5,8
ТМ-400/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	4,5	5,5		1,05	2,1	3,44	10,7	8,4
ТМЗ-400/10(6)	6; 10		0,4	5,5	5,5		1,08	2,1	3,44	13,3	18,0
ТМЗ-630/10(6)	6; 10		0,4	6,5	7,6		1,68	1,8	1,91	10,1	20,2
ТМ-630/10(6)	6; 10		0,4;0,69	5,5	7,6		1,56	2,0	1,91	8,73	12,6
ТНЗ-630/10(6)	6; 10		0,4	5,5	7,6		1,68	3,2	1,91	8,73	20,2
ТМЗ-1000/10(6)	6; 10		0,4;0,69	5,5			2,45	1,4	1,1	5,39	14,0
ТМ-1000/10(6)	6; 10		0,4;0,69	5,5	12,2		2,45	1,4	1,22	5,35	14,0
ТМ-1600/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	5,5	18,0		3,3	1,3	0,70	3,36	20,8
ТМЗ,ТНЗ-1600/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	5,5	16,5		3,3	1,3	0,64	3,38	20,8
ТМ-2500/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	5,5			4,6	1,0	0,42	2,16
ТМЗ-2500/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	5,3			4,6	1,0	0,38	2,08
ТНЗ-2500/10(6)	6; 10		0,4; 0,69	5,5			4,6	1,0	0,38	2,17

Пределы регулирования напряжения: ±2х2,5%. Сопротивления Rт, Хт приведены к напряжению 10 кВ.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Грунин О.В., Савицкий Л.В. Электроэнергетические системы и сети в примерах и задачах. Учебное пособие. Чита 2011, с 304.

2. Гамазин С.И., Цырук С.А. Сборник заданий для контрольных работ по электрическим сетям и токам короткого замыкания. МЭИ, Москва, 1998, с 52.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И ТРАНСФОРМАТОРЫ………….…….2

1.1. Воздушные и кабельные линии………………………………………….. 2

1.1.1. Пример расчета параметров схемы замещения ЛЭП 110 кВ……….. 3

1.1.2. Расчёт потерь мощности и температуры проводников при заданной нагрузке. …………………………………………………………...……………4

1.1.3. Выбор сечения проводника по нагреву и экономической плотности тока…………………………………………….………………….……………..5

1.2. Расчет параметров схемы замещения двухобмоточного силового трансформатора ………………………………………………………………. 6

1.3. Расчет параметров схемы замещения силового понижающего транс­форматора с расщепленной вторичной обмоткой……………………..……..7

1.4. Примеры решения задач…………………………………………………..9

1.5. Задачи для самостоятельного решения…………………………………..10

2. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ………………..12

2.1. Методы расчёта нагрузочных потерь электроэнергии…………….……12

2.2. Примеры решения задач………………………………………………….13

2.3. Задачи для самостоятельного решения…………………………………..15

3. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ НАПРЯЖЕНИЯ…………………………………...16

3.1.Падение и потеря напряжения в 3-х фазной ЛЭП с симметричной нагрузкой………………………………………………………..………………16

3.2. Примеры решения задач……………………………………..……………17

3.3. Задачи для самостоятельного решения……………………….………….20

4. РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ НИЖЕ 1000 В

4.1. Классификация режимов нейтрали (систем заземления) сетей……...…21

4.1.1.Система TN - нейтраль заземлена, корпуса занулены……………...…22

4.1.2.Система TТ –нейтраль источника и корпуса электроприемников присоединены к разным заземляющим уст­ройст­вам…………………….………….23 4.1.3.Система IT- нейтраль изолирована от земли, корпуса заземлены……24

4.2. Примеры решения задач………………………………………………….24

4.3. Задачи для самостоятельного решения…………………………………..26

Приложения…………………………………………………………………….29

Библиографический список…………………………………………………...32

Задание на контрольную работу