Диплом (1094907), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Расчёт КЗ с учётов действительных характеристик и действительного режима работы всех элементов системы электроснабжения весьма сложен. Вместе с тем для решения большинства задач, встречающихся на практике, можно ввести допущения, упрощающие расчёты и не вносящие существенных погрешностей. К таким допущениям относятся следующие[12]:

• принимается, что фазы ЭДС всех генераторов не изменяются (отсутствие качания генераторов) в течение всего процесса;

• не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой сети;

• пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;

• не учитывают, кроме специальных случаев, емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на землю.

• считают, что трёхфазная система является симметричной; влияние нагрузки на ток КЗ учитывается приближённо; при вычислении тока КЗ обычно пренебрегают активным сопротивлением цепи, если отношение x/r более трёх. Однако активное сопротивление необходимо учитывать при определении постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Указанные допущения наряду с упрощением расчётов приводят к некоторому преувеличению токов КЗ, (погрешность практических методов расчёта не превышает 10%, что принято считать допустимым) [12].

Для расчёта токов КЗ составляем расчётную схему системы электроснабжения (рисунок 2.6.1) и на её основе составляем схему замещения (рисунок 2.6.2).

Под расчётной схемой понимают упрощённую однолинейную схему системы электроснабжения с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчётов.

Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчётной схеме, но в которой все магнитные (трансформаторные) связи заменены электрическими связями, и все элементы системы электроснабжения представлены своими сопротивлениями.

Расчёт токов КЗ выполняется в именованных или относительных единицах. При расчётах в именованных единицах все сопротивления схемы должны быть выражены в омах и приведены к одному базовому напряжению (к среднему напряжению одной электрической ступени). При расчёте в относительных единицах все величины сравниваются с базовыми значениями, в качестве которых принимают базовую мощность S_б и базовое напряжение U_б.

Проведем расчет токов короткого замыкания в точках К-1— шины 110кВ ГПП, К-2— шины 10кВ ГПП, К-3— шины 10кВ ТП-37 (т.к. она расположена наиболее близко к ГПП, а значит ток КЗ наибольший), К-4— шины 0,4кВ ТП-37

Рисунок 2.6.1 Расчётная схема системы электроснабжения.

S_КЗ=4500 МВ*А.

S_{Тр ном 110/10}=25 МВ*А.

x_{Тр ном 110/10}=55,.9 Ом.

r_{Тр ном 110/10}=2,54 Ом.

L=0,87, км;

F=70 мм²

r₀=0,326, Ом/км;

x₀=0,078, Ом/км;

S_{Тр 10/0,4}=630, кВ*А;

x_{Тр 10/0,4}=8,5;

r_{Тр 10/0,4}=2,12.

Рисунок 2.6.2 Схема замещения системы электроснабжения.

Расчёт выполняем в относительных единицах.

Предварительно необходимо привести все сопротивления элементов схемы замещения к одним и тем же базовым условиям. Базовые условия необходимо выбирать, учитывая удобство проведения расчётов [12].

За базовую мощность принимаем значение S_б=1000 МВ*А.

За базовое напряжение удобно принимать соответствующее среднее напряжение вместо действительного напряжения на шинах с целью упрощения расчётов.

U_б1=U_ср1=115, кВ;

U_б2=U_ср2=10,5, кВ;

U_б3=U_ср3=0,4, кВ.

Определим значения базовых токов соответствующих своим базовым напряжениям по формуле:

,(кА). (2.6.1)

Ток КЗ в рассматриваемой точке определяется по формуле:

,(кА), (2.6.2)

где:

I_Б- базовый ток ступени, для рассматриваемой точки КЗ;

Z_сум*- полное приведённое сопротивление от источника питания до точки КЗ.

Для выбора и проверки электрооборудования необходимо знать возможное наибольшее мгновенное значение тока КЗ, которое называют ударным током КЗ и определяют по формуле:

,(кА), (2.6.3)

где:

- значение периодической составляющей тока трёхфазного КЗ в начальный момент времени (если рассматривать систему бесконечной мощности, то =I ).

k_уд- ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи к.з. Т_а, определяемый по формуле:

. (2.6.4)

Коэффициент Т_а определяется по формуле:

,(с), (2.6.5)

где:

x_рез*- результирующее индуктивное сопротивление до точки КЗ;

r_рез*- результирующее активное сопротивление до точки КЗ;

- частота, на которой работает система, =50 Гц.

Е_{системы}=1 – ЭДС системы электроснабжения.

S_КЗ=4500, МВ*А – мощность КЗ энергосистемы.

Определим базовые токи энергосистемы по формуле 2.6.1:

=5,02, кА;

=55, кА;

=1445, кА.

Определим сопротивления элементов энергосистемы:

=0,22;

= =4,2.

Определим ток КЗ в точке К1:

22.82, кА.

Значения Т_а и k_уд определяем по [12, таблица 3-8] для системы, связанной с шинами, где рассматривается КЗ, воздушными линиями напряжением 110 – 220 кВ:

Т_а =0,03, с;

k_уд =1,717;

=55,25, кА.

Определяем ток КЗ в точке К2:

12,44, кА

Значения Т_а и k_уд определяем по [12, таблица 3-8] для системы, связанной со сборными шинами 6 – 10 кВ, через трансформаторы мощностью до80 МВ*А в единице:

Т_а=0.1, с;

k_уд =1.904;

=33.4, кА.

Определим ток КЗ в точке К3:

=0,63;

=3,5;

х_*=0,22+4,2+0,63=5,05;

r_*=3,5;

6,14;

, кА.

Значения Т_а и k_уд определяем по формулам 2.6.4 и 2.6.5:

Т_а =0,029, с;

k_уд =1,708;

=21,62, кА.

Проверка сечения кабельной линии по термической стойкости производится по формуле:

,(мм.кв.), (2.6.6)

где:

С – расчётный коэффициент [12, таблица 3-13];

t_откл - время отключения КЗ определяется по формуле:

t_откл=t_р.з.+t_{откл.выкл.},(с), (2.6.8)

где:

t_р.з. - время действия основной релейной защиты данной цепи с учётом действия АПВ, с;

t_{откл.выкл.} - полное время отключения выключателя, с.

Проводник сечением F термически устойчив, если выполняется условие FF_терм.

При проверке кабелей 6 – 10 кВ городских сетей на термическую стойкость затухание тока КЗ, как правило, не учитывается и t_откл принимается равным действительному, которое слагается из времени срабатывания релейной защиты линии и собственного времени отключения отключающего аппарата.

Для кабельной линии 10 кВ.

Проверка кабелей на нагрев токами КЗ должна производиться для одиночных кабелей одной строительной длины, исходя из КЗ в начале кабеля (в нашем случае для напряжения 10 кВ– это точка К2)[3, п.1.4.17].

t_р.з =0.1, с;

t_{откл.выкл} =0.15, с;

Т_а =0.084, с.

Значение расчётного коэффициента С для кабеля с алюминиевыми сплошными жилами и бумажной изоляцией при номинальном напряжении кабеля 10 кВ[12, таблица 3-13]:

С=94, .

Тогда получаем минимальное нестандартное сечение проводника, отвечающего требованию его термической стойкости при коротком замыкании:

=67.48, мм. кв.

Минимальное стандартное сечение проводника, удовлетворяющего требованию его термической стойкости:

F=70, мм. кв.

При выборе сечений кабельных линии необходимо учитывать то, что чем более однородна распределительная сеть города, тем меньше потерь мощности и напряжения в данной распределительной сети. Расчёт кабельных сетей 0,4 кВ по термическому действию токов КЗ на распределительную сеть 0,4 кВ не проводится из-за маленьких длин кабельных линий сети 0,4 кВ, в данной сети основной проверкой является проверка сети по допустимой потере напряжения [3],[12].

2.7 Расчёт токов короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1000 В.

Основные положения методики определения токов КЗ в сетях напряжением выше 1000 В справедливы и для определения токов КЗ в сетях до 1000 В. Однако расчёт токов КЗ в сетях до 1000 В имеет ряд особенностей [7].

Согласно [3] при расчёте токов КЗ в электроустановках до 1000 В необходимо в качестве расчётных сопротивлений принимать индуктивные и активные сопротивления всех элементов цепи, включая активные сопротивления переходных контактов цепи. В случае питания электрических сетей до 1000 В от понижающих трансформаторов при расчёте токов КЗ следует исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно номинальному напряжению.

Активное сопротивление линий, индуктивное сопротивление трансформаторов тока, катушек автоматических выключателей, контакторов оказывают значительно влияние на токи КЗ. Если не учитывать все эти факторы, как это делается при расчёте токов КЗ в сетях выше 1000 В, то это может привести к значительной (большой) ошибке, что повлечёт за собой неправильный выбор сечений проводников и кабелей, а также параметров электрической аппаратуры. Поэтому как было сказано выше при расчёте токов КЗ в электроустановках до 1000 В учитываем все сопротивления короткозамкнутой сети.

Расчёт токов КЗ в электроустановках до 1000 В выполняется в именованных единицах. Сопротивления элементов системы электроснабжения высших напряжений приводятся к базовому напряжению короткозамкнутой сети.

Схема замещения для случая трёхфазного КЗ аналогична схеме замещения показанной на рисунке 2.6.2. Расчёт токов КЗ производим для точки К4.

При расчётах в именованных единицах все сопротивления схемы должны быть выражены в омах и приведены к одному базовому напряжению (к среднему напряжению одной электрической ступени). Такое приведение необходимо, если между источником и точкой КЗ имеется одна или несколько ступеней трансформации.

Характеристики

Список файлов ВКР