Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет токов короткого замыкания в точке К-5

Расчет токов короткого замыкания в точке К-5

Для расчета токов короткого замыкания, строим схему замещения для т. К-5 (Рис 4.10).

Рисунок 4.10 — Схема замещения относительно точки К-5

Для упрощения расчета используем окончательно преобразованную схему замещения для т.К-5

Рисунок 4.11 — Остаточное преобразование схемы замещения относительно т. К-5

,

,

Определяем начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в т. К-5

,

где — базисный ток который рассчитывается по формуле

,

Значение базисного тока

кА.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от системы

=17,67 кА.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного двигателя

кА,

МВт,

где — суммарная номинальная активная мощность ТСН,

– номинальная мощность ТСН.

Суммарное начальное значение периодической составляющей тока КЗ

кА.

Определяем ударный ток

,

Значения ударного коэффициента берем с [2. табл 3.8]

кА,

кА,

кА.

Расчет периодической и апериодической составляющей тока КЗ для момента времени t=τ.

где tсв – собственное время виключателя.

tсв = 0,04 с [1.табл 5.2]

Расчет периодической составляющей

кА.

Опрделяем апериодической составляющей тока КЗ для момента времени t=τ=0,04с.

,

кА,

кА,

кА.

Определение теплового импульса тока к.з.

При коротком замыкании вблизи группы электродвигателей, например в системе собственных нужд, необходимо учитывать их влияние на импульс квадратичного тока к.з.. Суммарный импульс квадратичного тока к.з. с учетом электродвигателей, кА 2 ∙с.

где — постоянная времени периодической составляющей тока, с, берется из [1, с. 178];

— Постоянная времени, которая рассчитывается по формуле, с

где — постоянная времени апериодической составляющей тока, с, берется из [1, с. 178];

— Значение периодической составляющей тока к.з. в начальный момент времени; рассчитывается по формуле

Опрделяем апериодической составляющей тока КЗ для момента времени t=τ=0,048с.

кА 2 ∙с.

Сводная таблица токов КЗ

Точка КЗ ,кА ,кА ,кА ,кА ,кА 2 с;
К-1 (сборные шины ОРУ 220кВ)
Нагрузка2,134,822,040,0027
Генератор4,43,562,43
Система9,724,349,70,41
∑=16,2341,1615,32,85
К-2 (сборные шины ОРУ 500кВ)
Нагрузка1,881,261,720,0007
Система18,746,9318,70,791
Генератор0,565,120,4531,04
∑=21,1453,3120,871,83113,95
К-3 (выводы генератора 13,8кВ)
Система69,35174,0569,352,93
Генератор27,14
Расчетный69,35174,0569,352,93
К-4( выводы генератора 13,8кВ)
Система76,1354,81
Генератор27,14
Расчетный76,1354,81216,44
К-5 (за резервным ТСН 0,4кВ)
Система17,6747,3317,671,77
Двиг. СН23,261,350,425
∑=27,6770,619,022,19108,7

В ходе проекта был осуществлен выбор генераторов, трансформаторов блока, автотрансформаторов связи, предварительно были намечены высоковольтные выключатели и выключатели, которые устанавливаются в ГРУ. Вычислен мощность, которая используется для собственных нужд станции. На основе технико-экономического расчета было выбрано одно из двух намеченных принципиальных схем ГЭС.

Для этой схемы было выбрано рабочие и резервный трансформаторы собственных нужд, схемы генераторного распределительного устройства 10 кВ, схему открытого распределительного устройства 220 и 500 кВ.

На трех ступенях напряжения было рассчитано трехфазные токи короткого замыкания.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.

3. Данилова Е.А., Пригодо Г.В., Сергеев С.А. Проектирование электрической части станций по курсу «Проектирование электрических станций и подстанций»: Методические указания к выполнению курсового проектирования. Харьков: НТУ «ХПИ», 2005.- 56 с.

4. Вороновский Г.К., Пискурев М.Ф., Данилова Е.А. Расчет токов короткого замыкания по курсу «Электромагнитные переходные процессы»: Методические указания. Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. – 68 с.

Расчет соединений трансформатора

a ) Проверить, будет ли термически устойчив трансформатор тока, установленный в цепи с периодической составляющей тока КЗ I п,о =40 кА Постоянная времени затухания апериодического тока T a =0,07 с . Время отключения КЗ t отк =0,5с . Параметры трансформатора тока U ном =35кВ , I 1,ном =1000А , кратность тока термической устойчивости К Т =40 .

Тепловой импульс тока КЗ в месте установки трансформатора тока

при t отк = 0,5 с > 3 ∙ T а = 0,21 с :

При времени отключения t отк = 0,5 с ≤ t т = 1 с , допустимое значение теплового импульса тока КЗ для трансформатора тока:

Ответ: трансформатор тока термически не устойчив, т.к.

б) Определить усилие, с которым две одинаковые плоские катушки притягиваются друг к другу, если по ним протекают токи I1=I2=I=300А . Расстояние между катушками х=19см , размеры катушек r=24см , D =76см , каждая катушка имеет по w =75витков провода.

Взаимная индуктивность двух плоских катушек:

,тогда усилие действующие между катушками:

Определить сопротивление контактного соединения, образованного медной и алюминиевой шинами, стянутыми двумя болтами (М-24) диаметром d = 24 мм .. Размеры соединения: длина l =0.08м ; ширина b =0.08м . Толщина шин: медной δ 1 =0,006м , алюминиевой δ 2 =0,01м . Шины зачищены напильником. Класс зачистки 4. Температура окружающего воздуха  1 =25  С . Температура шин  2 =60  С . Номинальный ток, протекающий по шинам I ном =1200А.

Читайте так же:
Выключатели автоматические ток срабатывания теплового расцепителя

Определим усилие затяжки контактного соединения по формуле:

где M — крутящий момент затяжки болта, H∙м; d диаметр болта, м.

Так как контактное соединение стянуто двумя болтами, то усилие затяжки равно:

Определим переходное сопротивление контактного соединения через параметры шероховатости поверхности:

где  1 и  2 удельные сопротивления металлов соединяемых шин при температуре  2 , Омּм; S m средний шаг неровностей профиля шин, м; H ’ — микротвердость металла более пластичной шины при температуре  2 , МПа; β эф коэффициент, учитывающий состояние поверхности контактирования соединяемых деталей, для алюминиевых контактных соединений β эф = 0,01…0,03 , а для соединений медных β эф = 0,03…0,04 .

Определим удельное сопротивление, медной и алюминиевой, шин при температуре их нагрева  2 =60  С по формулам:

где  0 удельное сопротивление материалов шин при температуре  = 0  С , Омּм;

α эс — температурный коэффициент электрического сопротивления, K -1 ; для алюминия

α эс = 0,0042 K -1 , для меди α эс = 0,00433 K -1 .

Определим микротвердость медной и алюминиевой шин при их температуре J 2 =60 ° С :

J пл — температура плавления металла шин,

для меди J пл = 1083ºС, для алюминия J пл = 660ºС.

Микротвердость H 0 , МПа, для меди = 800, для алюминия = 550.

Определим средний шаг неровностей профиля шин Sm м и Sm а , приняв Ra м = 7∙10 -6 м,

Так как соединяются между собой шины из меди и алюминия, принимаем β эф = 0,02 , тогда переходное сопротивление равно:

Определим сопротивление на участке соприкосновения двух шин:

где — коэффициент искривления линий тока.

Определим поперечное сечение соединяемых шин:

Сопротивление контактного соединения равно

Ответ: R КС = 2,704 ∙ 10 –6 [Ом].

пределить число железных пластин в решетке, учитывая, что прочность должна быстро нарастать во времени и через 100 мкс должна увеличиться в 2 раза по сравнению с начальной величиной. Действующее значение напряжения U =600В . Напряжение восстанавливается с частотой F 0 =5000Гц . Коэффициент превышения амплитуды k = 1,4 . Начальное расчетное пробивное напряжение единичного промежутка U пр1 =120В .

Амплитуда восстанавливающегося напряжения:

Через 100 мкс прочность еденичного промежутка:

Число пластин решетки при 20%-ном запасе амплитуды восстановления напряжения:

1 фланец верхний; 2 якорь;

3 стоп; 4 корпус;

5 фланец нижний

пределить, как изменится величина начальной электромагнитной силы броневого электромагнита, если изменить форму торцов якоря и стопа с плоской на коническую с углом при вершине 2α =70 ْ. Величина рабочего воздушного зазора δ нач =1·10 -2 м , н.с. катушки (Iω) кат =950 А ; удельная проводимость рассеяния g s = 9·10 -6 Г/м; d = d я = d c = 3,4·10 -2 м; l я = 4,5·10 — 2 м; l кат = 10,2·10 — 2 м. Насыщение стали не учитывать; падением н.с. в паразитном зазоре пренебречь ( е ).

Расчёт сил для двух случаев проводим по энергетической формуле. Принимаем

(Iω) кат = (Iω) δ – насыщение стали и падение н.с. в паразитном зазоре не учитываем.

При плоской форме торцов:

При конической форме:

Ответ: при переходе от плоской формы торцов к конической получаем увеличение F э.нач

в 2,764 раза (без учета влияния н.с., затрачиваемой на проведение потока в стали магнитопровода).

Эксплуатация электрических систем — Ограничение токов короткого замыкания

В мощных электроустановках и питаемых ими электросетях токи короткого замыкания могут достигать больших величин, что приводит к завышению сечения проводников и утяжелению электрооборудования. Применение электрооборудования и проводников, рассчитанных на большие токи короткого замыкания, приводит к значительному завышению затрат. Поэтому в мощных электроустановках применяют искусственные меры ограничения токов короткого замыкания, чем достигается возможность применения более дешевого электрооборудования: более легких типов электроаппаратов, токоведущих частей меньших сечений.

Основные способы ограничения токов короткого замыкания:

— раздельная работа трансформаторов и питающих линий;

— применение трансформаторов с расщепленными обмотками;

Выбор того или иного способа ограничения токов короткого замыкания определяется местными условиями конкретной электроустановки и технико-экономическим сопоставлением вариантов.

Раздельная работа трансформаторов и питающих линий.

Раздельная работа трансформаторов и питающих линий, при Sc= , xc=0, позволяет снизить ток КЗ в 2 раза:

Необходимо отметить, что мощность трансформаторов и пропускная способность каждой линии, с учетом возможной перегрузки, должна быть достаточно для питания полной нагрузки электроустановки. С целью обеспечения бесперебойного питания потребителей на секционном выключателе предусматривается установка автоматического ввода резерва (АВР).

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками.

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками и раздельной работе обмоток низшего напряжения. Сопротивление обмотки низшего напряжения (хн) в 2 раза больше индуктивности сопротивления двухобмоточного трансформатора без расщепления обмоток. Поэтому, при Sc= , xc=0 и расщеплении обмоток ток КЗ на стороне низшего напряжения можно снизить в 2 раза.

Во всех электроустановках при рассмотрении вопроса ограничения токов КЗ и неудовлетворительных результатах рассмотренных выше способов возникает необходимость включение дополнительных сопротивлений (реакторов).

Активное сопротивление реактора незначительно, поэтому при расчетах токов КЗ его не учитывают.

Все реакторы выбираются по номинальному напряжению, по номинальному току и индуктивному сопротивлению.

Номинальное напряжение

выбираем в соответствии с номинальным напряжением установки. При этом предполагается, что реакторы должны длительно выдерживать максимальные рабочие напряжения.

Номинальный ток

реактора (ветви сдвоенного реактора) недолжен быть меньше максимального длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен:

Для шинных (секционных) реакторов номинальный ток должен соответствовать мощности, передаваемой от секции к секции при нарушении нормального режима.

Читайте так же:
Тепловое действие тока тест с ответами

где Iном.г – номинальный ток генератора.

Индуктивное сопротивление

реактора определяют, исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня. В большинстве случаев уровень ограничения тока КЗ определяется по коммутационной способности выключателей, намечаемых к установке или установленных в данной точке сети. Как правило, первоначально известно начальное значение периодической составляющей тока КЗ Iпо, которое с помощью реактора необходимо уменьшить до требуемого уровня.

Рассмотрим порядок определения сопротивления индивидуального реактора. Требуется ограничить ток КЗ так, чтобы можно было в данной цепи установить выключатель с номинальным током отключения Iном.отк (действующее значение периодической составляющей тока отключения)

По значению Iном.отк определяется значение периодической составляющей тока КЗ, при котором обеспечивается коммутационная способность выключателя. Для упрощения обычно принимают Iпо.треб =Iном.отк

Результирующее сопротивление [Ом] в цепи КЗ до установки реактора можно определить по выражению:

Требуемое сопротивление цепи КЗ для обеспечения Iпо.треб

Разность полученных значений сопротивлений даст требуемое сопротивление реактора

Далее по каталожным и справочным материалом выбирают тип реактора с ближайшим большим индуктивным сопротивлением.

Фактическое значение тока при КЗ за реактором определяют следующим образом:

вычисляется значение результирующего сопротивления цепи КЗ с учетом реактора:

а затем, определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ:

Аналогично выбираемое сопротивление групповых и сдоенных реакторов.

Выбранный реактор следует проверить на электродинамическую стойкость и термическую стойкость при протекании через него тока КЗ.

Электродинамическая стойкость реактора гарантируется при соблюдении следующего условия:

где – ударный ток при трех фазном КЗ за реактором;

– ток электродинамической стойкости реактора, т.е максимальный ток (амплитудное значение), при котором не наблюдается остаточная деформация обмоток:

Термическая стойкость реактора характеризуется заводом изготовителем величиной tТ временем термической стойкости

Поэтому условие термической стойкости реактора имеет вид:

где – расчетный тепловой импульс тока при КЗ за реактором.

При соблюдении указанного условия нагрев обмотки реактора при КЗ не будет превышать допустимого значения.

Необходимо также определить остаточное напряжение на шинах:

Значение по условиям работы потребителей должно быть не менее 65 %.

Потеря напряжения при протекании максимального тока в нормальном режиме работы определяется по формуле:

где – коэффициент связи (из каталога для реактора).

9ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ,

ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

ВЫБОР ТОКООГРАНИЧИВАЩИХ РЕАКТОРОВ И МЕСТ ИХ УСТАНОВКИ

3.1. До проведения мероприятий по ограничению токов КЗ в электрической сети 110 — 220 кВ должен быть выполнен расчет токов однофазного КЗ для нормального (максимального) режима и выявлены точки, в которых необходимо ограничение токов с учетом перспективы развития сети.

3.2. Расчет токов однофазного КЗ должен производиться для нормальной схемы сети. При расчете токов КЗ в сети, где выполнено деление КЗ, последнее не должно предусматриваться.

3.3. При выборе токоограничивающих реакторов необходимо руководствоваться следующим:

— уровень напряжения на нейтрали трансформатора или автотрансформатора при включении в нейтраль реактора в указанных ниже режимах (пп. 3.4, 3.5) не должен превышать приведенного в приложении допустимого уровня напряжения с учетом его продолжительности;

— за расчетное время воздействия тока однофазного КЗ на реактор и длительность повышения напряжения частоты 50 Гц на нейтрали, на оборудовании и изоляции неповрежденных фаз должно приниматься время действия первых ступеней резервных токовых защит нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов;

— реактор, включаемый в нейтраль, должен длительно выдерживать прохождение тока естественной несимметрии сети, ограничивать ток КЗ до заданного значения, выдерживать воздействие токов КЗ, а также токов при неполнофазных режимах в сети в течение расчетного времени;

— при включении в нейтраль реакторов должно сохраняться эффективное заземление нейтрали автотрансформаторов (напряжение на неповрежденных фазах при однофазном КЗ, а также напряжение «фаза-земля» при неполнофазных режимах не должно во всех случаях превышать значения 1,37 U

ф.н.р, соответствующего напряжению гашения вентильных разрядников);

— при включении в нейтраль реактора для ограничения грозовых перенапряжений на нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов параллельно реактору должна быть включена резисторная установка с номинальным значением сопротивления 850 ± 150 Ом (приложение ).

3.4. Расчетным режимом для определения значения сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 220 кВ, и уровня напряжения на нейтрали является режим включения (трехфазного) автотрансформатора со стороны высокого напряжения на однофазное КЗ на стороне среднего напряжения.

3.5. Расчетным режимом для определения значения сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 110 или 150 кВ, и уровня напряжения на нейтрали является сохранение эффективного заземления нейтрали автотрансформатора при отключении его со стороны среднего напряжения.

3.6. Значение индуктивного сопротивления токоограничивающего реактора, включаемого в нейтраль силового (блочного) трансформатора электростанции, выбирается из условия сохранения эффективного заземления нейтрали автотрансформаторов и рассматриваемого блочного трансформатора, а также ограничения напряжения на их нейтралях до уровня, не превышающего указанный в приложении .

3.7. Расчетные формулы и схемы замещения для определения значения индуктивного сопротивления токоограничивающих реакторов приведены в приложении .

Рекомендуемые значения индуктивных сопротивлений реакторов, рассчитанных при сопротивлениях примыкающей системы X

1 =
X
2 =
X
0 = 0, и типы реакторов, предназначенных для включения в нейтрали силовых (блочных) трансформаторов и автотрансформаторов, даны в приложении .

Значения индуктивных сопротивлений токоограничивающих реакторов рассчитаны на основе положений пп. 3.3 — 3.7 и значений предельных мощностей (токов) КЗ, указанных в технических условиях и стандартах на трансформаторы и автотрансформаторы.

Читайте так же:
Индукционный ток представляет собой неупорядоченное упорядоченное тепловое движение

Выбор значений сопротивлений реакторов более указанных в приложении для соответствующих типов трансформаторов и автотрансформаторов не рекомендуется. При необходимости более глубокого ограничения токов однофазных КЗ сопротивления реакторов могут быть приняты с учетом реального сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей сети высшего напряжения. Расчет и выбор реакторов должен быть произведен с учетом изложенного в пп. 3.3 ÷ 3.6 и приложения . При этом необходимо корректировать значения сопротивлений реакторов по мере развития энергосистемы.

3.8. При выбранных значениях сопротивления и местах установки токоограничивающих реакторов должны быть произведены расчет токов однофазного КЗ в сети с учетом изложенного в п. 3.2 и сравнение их с допустимыми значениями.

3.9. В случаях, когда при исключении стационарного деления сети токи трехфазного КЗ становятся выше допустимых для оборудования, следует предусматривать опережающее деление сети при трехфазных и двухфазных КЗ.

3.10. При получении от установки реакторов большего, чем требуется эффекта токоограничения, целесообразно часть трансформаторов блоков электростанций (один-два) оставить с глухозаземленной нейтралью и повторно произвести расчет токов однофазного КЗ в сети.

3.11. Схема включения реакторов в нейтрали силовых трансформаторов и автотрансформаторов приведена на рис. .

Рис. 1. Схема включения реакторов в нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов:

,
2
— разъединители РНД-35-100 УХЛ1;
3
— роговой разрядник (устанавливается при соответствующем обосновании);
4
— резисторная установка БРУ-Н;
5
— реактор ТРОС-35-Х-Х;
6
— фазные обмотки ВН трансформатора (автотрансформатора)

3.12. При выбранных значениях сопротивлений реакторов и местах их расстановки в сети 110 — 220 кВ следует:

— перестроить уставки релейных защит для обеспечения необходимой чувствительности;

— оценить (при необходимости) на «слабых связях» в электрических сетях влияние реакторов на статическую устойчивость параллельной работы при ОАПВ.

3.13. После выполнения токоограничивающих мероприятий в сети 110 — 220 кВ не допускается шунтирование в нормальном режиме реакторов, установленных в нейтралях автотрансформаторов.

3.14. Примеры выполнения токоограничивающих мероприятий и расчета их эффективности приведены в приложении .

3.15. Токоограничивающий реактор, устанавливаемый в нейтраль автотрансформатора (со средним напряжением 110 кВ) с вольтодобавочным трансформатором со стороны нейтрали, выбирается без учета трансформатора.

Значение сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 150 кВ и вольтодобавочным трансформатором со стороны нейтрали, принимается вдвое меньшим, чем значение, полученное в соответствии с п. 3.5.

Выбор токоограничивающего реактора, устанавливаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 220 кВ и вольтодобавочным трансформатором со стороны нейтрали, должен быть согласован с Главтехуправлением.

Их сетей сборник распорядительных материалов по эксплуатации энергосистем электротехническая часть Издание пятое, переработанное и дополненное Часть 2

Для определения температуры нагрева жил кабелей током КЗ при выборе их по условиям термической стойкости и невозгораемости рекомендуется пользоваться номограммой для выбора силовых кабелей при токах КЗ длительностью до 4 с (рис. 11.1).

Номограмма построена с учетом уравнения (1), выражающего зависимость температуры жилы непосредственно после короткого замыкания от температуры жилы до КЗ, режима КЗ, конструктивных и теплофизических параметров жилы:

где Q к — температура жилы в конце КЗ, °С;

Q н — температура жилы до КЗ, °С;

Рис. 11.1. Номограмма для выбора силовых кабелей при токах КЗ

а — величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0 °С, °С; а = 228°С.

где b — постоянная, характеризующая теплофизические характеристики материала жилы, мм 4 /(кА 2 ·с):

для алюминия b = 45,65 мм 4 /(кА 2 ·с),

для меди b = 19,58 мм 4 /(кА 2 ·с);

I 2 t — суммарный тепловой импульс ( I — действующее значение тока КЗ, кА; t — длительность тока КЗ, с).

Суммарный тепловой импульс определяется как сумма тепловых импульсов от каждого источника тока.

На номограмме по горизонтальной оси отложены значения температуры жилы до КЗ ( Q н ), а по вертикальной — значение температуры жилы после КЗ ( О к ) и значения коэффициента К , характеризующего взаимосвязь между тепловым импульсом, сечением жилы и теплофизическими характеристиками материала жилы.

Значение начальной температуры жилы до КЗ может быть определено по формуле

где Q o — фактическая температура окружающей среды, °С;

Q дд — длительно допустимая температура токопроводящих жил кабеля, °С;

Q окр — температура окружающей среды: для кабелей в земле 15°С, для кабелей на воздухе 25°С;

I раб — рабочий ток, А;

I дд — длительно допустимый ток нагрузки кабеля, А.

В режиме АПВ и АВР значение начальной температуры принимается равным значению температуры после первого воздействия тока КЗ. По номограмме могут быть определены:

— значения Q к для данного режима тока КЗ (теплового импульса) в режиме без и с АПВ и АВР;

— значения теплового импульса в кабеле определенного сечения по заданным условиям (температурам) термической стойкости и возгорания кабелей;

— сечение кабелей для данного значения теплового импульса и заданных условий (температур) термической стойкости и возгорания кабелей.

Определение Q к . По режимам работы конкретной линии рассчитывают значения Q н и коэффициента К , находят точку пересечения вертикальной ( Q н ) и наклонной ( К ) линии и на вертикальной оси определяют значение Q к . Так, для Q н = 50°С и К = 0,7 Q к = 330°С.

Читайте так же:
Регулировка тепловой защиты автоматического выключателя

Определение теплового импульса и сечения кабеля. Для допустимой температуры термической стойкости (или температуры возгорания) и установленного по режимам работы Q н в точке пересечения горизонтальной и вертикальной линии определяют коэффициент К и по формуле (2) рассчитывают значение теплового импульса или сечение кабеля. Так, для Q к = 350°С и Q н = 50°С К = 0,733.

РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ТЕПЛОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

При проверке кабелей на невозгорание расчет токов КЗ и тепловых импульсов (интегралов Джоуля) следует проводить, руководствуясь ГОСТ 28249-93 "Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ", ГОСТ 27514-87 "Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ" и ГОСТ 30323-95 "Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания", а также "Методическими указаниями по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги" (М.: СПО ОРГРЭС, 1993).

1. Расчет токов КЗ

При проверке кабелей на невозгорание рассчитывается ток трехфазного металлического короткого замыкания в начале проверяемого кабеля.

При этом допускается принимать точку КЗ за отрезками кабеля длиной 50 м от начала (кабели напряжением до 10 кВ) и 20 м (кабели напряжением до 1 кВ).

Расчет токов КЗ для проверки кабелей на невозгорание проводить с учетом следующего:

1.1. Учитывается влияние тока подпитки от асинхронных электродвигателей на полный ток КЗ:

— в сети 0,4 кВ — в том случае, если суммарный номинальный ток одновременно включенных электродвигателей превышает 10% начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей. При этом следует учитывать электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ, а также электродвигатели секций, объединяемых действием АВР;

— в сети 6 кВ — учитывать одновременно включенные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если они не отделены от точки КЗ токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами.

1.2. Ток подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей рассчитывается без учета апериодической составляющей.

1.3. В расчетах периодической составляющей тока подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей 6,0 кВ допускается не учитывать их активное сопротивление.

1.4. В расчетах сети 0,4 кВ следует считать ток трехфазного КЗ с учетом переходного сопротивления электрической дуги в месте КЗ и увеличение активных сопротивлений кабелей от протекающего тока трехфазного КЗ по ГОСТ 28249-93 (таблица 2) и по "Методическим указаниям по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги".

1.5. Электродвигатели 0,4 кВ, подключенные ко вторичным сборкам, в расчетах не учитываются.

2. Расчет тепловых импульсов от токов КЗ

Тепловой импульс от тока КЗ определять как сумму интегралов Джоуля от периодической и апериодической составляющих тока КЗ по ГОСТ 30323-95.

За продолжительность КЗ принимать время от начала КЗ до его отключения ( t откл ), равное времени действия резервной релейной защиты (в зоне которой находится проверяемый кабель) и полному времени отключения выключателя.

При расчете теплового импульса для присоединений секций собственных нужд 6,0 и 0,4 кВ в качестве резервной защиты принимать защиту ввода питания секции или трансформатора 6,0/0,4 кВ (токовая, дистанционная и другие защиты от многофазных КЗ). Для присоединений 0,4 кВ допускается принимать в качестве резервной защиту с выносными реле и трансформаторами тока.

При проверке кабелей на невозгорание для присоединений СН с асинхронными электродвигателями в точках КЗ, удаленных от генераторов и синхронных компенсаторов (отделены трансформаторами или реакторами), тепловой импульс (кА 2 ·с) с временем отключения тока КЗ 0,4 с и более рассчитывается по формуле

где I пос — начальное значение периодической составляющей тока КЗ от удаленных источников (система, генератор), кА;

Т аэ — эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от удаленных источников, равная 0,1 с для сети 6,0 кВ и 0,02 с для сети 0,4 кВ;

I поад — начальное значение периодической составляющей тока подпитки от асинхронных электродвигателей, равное сумме номинальных токов одновременно включенных электродвигателей, увеличенной в 4,5 раза для сети 0,4 кВ и в 5,5 раза для сети 6,0 кВ, кА.

Значения расчетных допустимых длительных токов для кабелей, прокладываемых в воздухе, приведены в таблицах 11.3 и 11.4.

Значения расчетных допустимых длительных токов для кабелей с медными и алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией, прокладываемых в воздухе

Допустимый односекундный ток КЗ для кабелей с алюминиевыми жилами

Примечание. При другой продолжительности КЗ величину Iкз1следует умно­жить на поправочный коэффициент k =1/Öt.

Выбранные сечения кабелей не должны быть меньше термически стойкого сечения.

Задания для выполнения работы

Для схемы электроснабжения (рис. 4.1) рассчитать ток КЗ (периодическую составляющую и ударный ток) на шинах 10 кВ ГПП. Длину L воздушной линии принять по табл. 5.1.

Проверить сечений кабельных линий на термическую стойкость к току КЗ. Выдержки времени защиты tзащ на выключателях отходящих линий указаны в табл. 5.1. Собственное время отключения tс.в. вакуумного выключателя принять не более 0,015 с.

Таблица 5.1

Исходные данные

Вариант
L, км
tзащ, с0,30,40,50,30,40,50,30,40,50,3
Читайте так же:
Что такое номинальный ток теплового расцепителя

Содержание отчета

— название и цель работы;

— результаты расчета тока КЗ;

— графическое изображение (в масштабе) переходного процесса;

— результаты проверки кабелей на термическую стойкость.

Выбор оборудования

Цель занятия – приобретение практических навыков по выбору коммутационных аппаратов распределительных устройств.

Основные теоретические положения

Коммутационные аппараты (силовые выключатели, разъединители и др.) выбираются по номинальным параметрам – номинальному напряжению и номинальному току, приводимым в справочных данных.

Номинальное напряжение аппарата соответствует классу его изоляции. Поэтому при выборе аппарата достаточно выполнить условие

где Uном номинальное напряжение аппарата; Uном уст – номинальное напряжение электроустановки, в которой используется аппарат.

Поскольку при протекании по аппарату номинального тока аппарат может работать неопределенно долго без перегрева, второе условие выбора имеет вид

где Iном номинальный ток аппарата, приводимый в справочных или каталожных данных выключателя;

Imax – наибольший длительный ток аппарата, определяемый по условиям послеаварийного или ремонтного режима.

Коммутационные аппараты, выбранные по номинальным параметрам подлежат проверке по ряду технических условий, рассмотренных ниже.

Силовые выключатели проверяются:

— по отключающей способности;

— термической стойкости к токам КЗ;

— электродинамической стойкости к токам КЗ.

Проверка по отключающей способности периодической составляющей тока КЗ выполняется по условию

где Iном откл номинальный ток отключения выключателя, приводимый в справочных или каталожных данных выключателя;

Iпt действующее значение периодической составляющей расчетного тока КЗ в момент t расхождения контактов выключателя.

Для систем электроснабжения в большинстве расчетных случаев можно принять Iпt = Iп0.

Проверка выключателя по термической стойкости выполняется по условию

где Iтерм ток термической стойкости; tтерм время протекания тока термической стойкости; Вк расчетный тепловой импульс тока КЗ.

Параметры Iтерм и tтерм принимаются по справочным данным выключателя. Тепловой импульс вычисляется по формуле

где tк = tзащ + tc.в – время протекания тока КЗ, состоящее из времени действия релейной защиты tзащ и собственного времени отключе­ния выключателя tc.в.

Проверка выключателя по электродинамической стойкости выполняется по условию

где iу расчетный ударный ток КЗ; iдин амплитудное значение тока динамической стойкости, принимаемое по справочным или каталожным данным выключателя.

Разъединители не проверяются по отключающей способности. При проверке выключателя нагрузки по току отключения за расчетный принимается наибольший длительный ток, а не ток КЗ.

Задания для выполнения работы

Для схемы электроснабжения (рис. 4.1) выбрать и проверить выключатели РУ-10 кВ ГПП. Выдержки времени защит на секционном QB и вводных Q1 и Q2 выключателях принять соответственно на одну (0,3 с) и две (0,6 с) ступени селективности выше, чем на выключателях отходящих кабельных линий.

По справочным данным [4, 5] выбрать марку выключателя. В целях унификации все выключатели должны быть однотипными. Отличие может быть в номинальных токах выключателей.

Содержание отчета

— название и цель работы;

— результаты выбора выключателей;

— тип выключателя с расшифровкой буквенно-цифрового обозначения.

Выбор цеховых ТП

Цель занятия – приобретение практических навыков по выбору числа, мощности и расположения цеховых трансформаторных подстанций.

Основные теоретические положения

При выборе цеховых трансформаторов определяют их тип, номинальную мощность, количество и место размещения.

При наружной установке применяют масляные трансформаторы, для внутренней установки также преимущественно рекомендуется их использование. Сухие трансформаторы применяются в электроустановках, где требуется экологическая и пожарная безопасность, на отметках выше первого этажа.

Ориентировочно выбор единичной мощности цеховых трансформаторов корпуса может производиться по удельной плотно­сти нагрузки (кВ×А/м 2 ) и полной расчетной нагрузке (кВ×А) этого корпуса. При удельной плотности более 0,2. 0,3 кВ×А/м 2 и суммарной на­грузке более 3000. 4000 кВ×А целесообразно применять транс­форматоры мощностью соответственно 1600 . 2500 кВ×А. При удельной плотности и суммарной нагрузке ниже указанных значений наиболее экономичны трансформаторы 400 . 1000 кВ×А.

Для питания потребителей с ЭП 1 и 2 категорий надежности применяются, как правило, двухтрансформаторные ТП.

При выбранном типе и единичной мощности цеховых трансформаторов число их в цехе зависит от степени компенсации реактивной мощности в сети напряжением до 1 кВ и коэффициента загрузки kз, значение которого для двухтрансформаторных подстанций следует принять kз = 0,7…0,8.

Число трансформаторов в цехе при практически полной компенсации реактивной мощности в сети напряжением до 1 кВ (Nmin) и при отсутствии такой компенсации (Nmах) определяется следующим образом:

Полученные по (7.1) величины Nmin и Nmах должны быть округлены до ближайшего большего целого числа.

Выбор оптимального количества трансформаторов N осуществляется, в общем случае, путем технико-экономического сравнения вариантов числа трансформаторов и выбираемой мощности компенсирующих устройств до 1 кВ. В большинстве практических случаев число трансформаторов N можно принять равным ближайшему к Nmin большему четному числу.

Цеховые ТП могут быть пристроенными к корпусу, встроенными в общий контур корпуса, отдельно стоящими. При отсутствии каких-либо технических ограничений следует применять встроенные ТП.

Задания для выполнения работы

Для цеха промышленного предприятия (задача 1) выбрать число и мощность цеховых трансформаторов и размещение цеховых ТП. В цехе имеются электроприемники 1, 2 и 3 категорий надежности. Расположение ГПП относительно цеха указано в табл. 7.1.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector