Электроснабжение промышленных предприятий. ПЗ ГАСАНОВ. 1Общая характеристика предприятия 7 2Характеристика и выбор источников питания предприятия 9

• Название: 1Общая характеристика предприятия 7 2Характеристика и выбор источников питания предприятия 9
• Анкор: Электроснабжение промышленных предприятий
• Дата: 25.12.2022
• Размер: 0.59 Mb.
• Имя файла: ПЗ ГАСАНОВ.docx
• Тип: Реферат; #863534
• страница: 5 из 6

Расчет токов короткого замыкания производится для:

– выбора аппаратов, шин, изоляторов и проверки их устойчивой работы при коротком замыкании;

– выбора устройств ограничения токов короткого замыкания;

– разработки релейной защиты и выбора уставок;

– проектирования и расчета защитных заземлений.

В практическихрасчетах токов короткого замыкания принимаются следующие допущения:

– считается, что трехфазная система симметрична;

– не учитываются переходные сопротивления в точке короткого замыкания, то есть короткое замыкание считается глухим;

– считается, что в течение всего процесса короткого замыкания ЭДС всех генераторов системы совпадают по фазе;

– не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянные, не зависящие от тока, индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

– намагничивающими токами силовых трансформаторов пренебрегают;

– не учитываются емкости всех элементов цепи.

Для расчета трехфазного короткого замыкания составляется расчетная схема. Расчетная схема – это однолинейная схема электроустановки с указанием тех элементов и их параметров, которые оказывают влияние на значение тока короткого замыкания. Расчетная схема представлена на рисунке 13.1.

Рисунок 13.1 - Расчетная схема

По расчетной схеме составляют схему замещения, заменяя электромагнитные связи электрическими, она представлена на рисунке 13.2.



Рисунок 13.2 – Схема замещения
Данные системы: S_GS=800 МВА, х*_GS=0,2.

Сопротивление системы находится согласно данному соотношению:

(13.1)
где - сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы;

- номинальное напряжение сети, В;

- мощность системы, ВА.

Сопротивление системы, отнесенное к стороне 110 кВ, рассчитывается по данной формуле:



Сопротивление системы, отнесенное к стороне 10 кВ, рассчитывается по данной формуле:



Сопротивления питающей воздушной линии АС-120: = 0,429 Ом/км; = 0,37 Ом/км; l = 2,5 км, рассчитываются по данным формулам (13.2) и (13.3):
(13.2)
Реактивные сопротивления воздушной линии, отнесенные к напряжениям 110 и 10 кВ, вычисляются согласно следующим формулам:




(13.3)
Активные сопротивления воздушной линии, отнесенные к напряжениям 110 и 10 кВ, вычисляются согласно следующим формулам:





Реактивное сопротивление трансформатора главной понизительной подстанции определяется по следующему соотношению:
(13.4)
Реактивное сопротивление трансформатора рассчитывается по данной формуле:



Ток трехфазного короткого замыкания I_кз, кА, в точке К1 находится по данному соотношению:
, (13.5)
где , - суммарные сопротивления цепи до расчетной точки короткого замыкания.

Суммарное реактивное сопротивление до точки К1 вычисляется по формуле:

Ом;

Суммарное активное сопротивление до точки К1 вычисляется по формуле:

Ом.

Ток трехфазного короткого замыкания вычисляется по формуле:

кА.

Ударный ток короткого замыкания находится по данному соотношению:

, (13.6)
где – ударный коэффициент, он берется равным 1,8.

Ударный ток короткого замыкания вычисляется по формуле:

кА.

Для проверки выбранного оборудования и проводников на термическую стойкость к токам короткого замыкания применяют понятие теплового импульса B_k, , характеризующего количество теплоты, выделившейся в проводнике при коротком замыкании. Тепловой импульс находится по данному соотношению:

, (13.7)
где I_пτ – значение периодической составляющей тока короткого замыкания при

t = τ;

τ – расчетное время;

T_a-постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Расчетное время τ, с, находится по данному соотношению:
, (13.8)
где t_в – собственное время отключения выключателя, для современных выключателей, оно не превышает 0,1 с;

t_рз – время срабатывания релейной защиты (берется равным 0,02 с);

n – количество ступеней селективности;

– продолжительность ступени селективности (принимается 0,3 с).

Для точки К1 Т_а берется равным 0,05 с, тогда получают следующий расчёт:

.

Ток трехфазного короткого замыкания I_кз находится в точке К2.

Суммарные сопротивления цепи до расчетной точки короткого замыкания К2 находятся согласно данным соотношениям:

- суммарное реактивное сопротивление вычисляется по данной формуле:

Ом;

- суммарное активное сопротивление вычисляется по данной формуле:

Ом.

Ток короткого замыкания в точке К2 рассчитывается по данной формуле:

кА.
Сопротивление высоковольтного синхронного двигателя определяется согласно данному соотношению:
(13.9)
Сопротивление высоковольтного синхронного двигателя рассчитывается по данной формуле:



Сопротивление высоковольтного асинхронного двигателя рассчитывается по данной формуле:


(13.10)


Ток трехфазного короткого замыкания, обусловленный подпиткой от синхронного двигателя

Суммарный ток с учётом тока подпитки находится по данному соотношению:


Ток подпитки от синхронных двигателей вычисляется по данной формуле:

кА;

Ток подпитки от асинхронных двигателей вычисляется по данной формуле:

кА;

Суммарный ток с учётом токов подпитки от двигателей вычисляется по формуле:

кА.

Ударный ток короткого замыкания в точке K2 вычисляется по формуле:

кА.
Тепловой импульс в точке К2 вычисляется по данной формуле:

.

Ток трехфазного короткого замыкания I_кз в точке К3 вычисляется следующим образом.

Сначала рассчитываются суммарные сопротивления цепи до расчетной точки короткого замыкания К3 согласно следующим соотношениям:

Ом;

Ом.

Ток короткого замыкания в точке К3 вычисляется по соотношению:

кА.

Ударный коэффициент тока короткого замыкания в точке К3 находится по данному соотношению:

, (13.13)
где Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с, которая находится по данному соотношению:
(13.14)
Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:



Ударный коэффициент тока короткого замыкания вычисляется по формуле:



Ударный ток короткого замыкания вычисляется по формуле:

кА.

Тепловой импульс в точке К3 вычисляется по выражению:

.

Ток трехфазного короткого замыкания I_кз, кА, в точке К10 находится по данному соотношению:
, (13.15)
где - суммарное сопротивление цепи, приведенное к напряжению 0,4 кВ.

Суммарное сопротивление цепи находится по данному выражению:

, (13.16)
где – сопротивление системы, приведенное к стороне 0,4 кВ.

Ом

, – индуктивное и активное сопротивления воздушной линии.

Индуктивное и активное сопротивления воздушной линии, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям:





, – индуктивное и активное сопротивления трансформатора ГПП.

Индуктивное и активное сопротивления трансформатора ГПП, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям:





, – индуктивное и активное сопротивления кабельной линии.

Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям:





, – индуктивное и активное сопротивления трансформатора ТП4.

Индуктивное и активное сопротивления трансформатора ТП4, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям:

Ом;

Ом;

Суммарное индуктивное сопротивление вычисляется по формуле:



Суммарное активное сопротивление вычисляется по формуле:



Суммарное полное сопротивление вычисляется по формуле:



Ток трехфазного короткого замыкания в точке К10 вычисляется так:



Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:



Ударный коэффициент тока короткого замыкания вычисляется по формуле:



Ударный ток короткого замыкания в точке К10 вычисляется по формуле:

кА.

Тепловой импульс в точке К10 вычисляется по формуле:

.

Тепловой импульс В_k, рассчитывается следующим образом:

- для ячейки отходящей линии по данному выражению:

.

- для секционного выключателя по данному выражению:

.

- для выключателя ячейки ввода по данному выражению:

.

Расчет токов короткого замыкания и тепловых импульсов для других точек короткого замыкания производится аналогично. Результаты расчетов сводятся в таблицу 13.1.
Таблица 13.1 – Результаты расчёта токов короткого замыкания и тепловых импульсов электромоторного завода

№ точки КЗ	хΣ, Ом	rΣ, Ом	Та, с	Iкз, кА	iуд, кА	Вк, кА2∙с
К1	3,372	0,925	0,05	19,01	48,39	386,68
К2-я.вв.	0,691	0,04	0,05	9,193	13	65,07
К2-я.с.в.				9,193	13	39,72
К2-я.о.л.				9,193	13	14,37
К3	0,776	0,66	0,03	5,945	15,47	14,95
К4	0,866	1,28	0,002	3,922	10,98	6,49
К5	0,759	0,143	0,016	7,84	22,08	26,79
К6	0,845	0,586	0,004	5,89	16,59	26,36
К7	0,759	0,143	0,0016	7,84	22,08	26,79
К8	0,776	0,66	0,003	5,95	16,74	26,62
К9	0,866	1,28	0,002	3,922	10,98	6,49
К10	0,007	0,0008	0,028	32,78	92,62	159

11. 
    Выбор и обоснование главной схемы электрических
    

соединений

На напряжение 35 кВ и выше используют данные схемы распределительных устройств:

– блочные;

– мостиковые;

– заход–выход;

– четырехугольника.

Блочной схемой называется схема «блок линия–трансформатор» без сбор­ных шин и связей с выключателями между двумя блоками на двухтранс­форматорной подстанции (между двумя блоками может устанавливаться неав­томатическая перемычка на разъединителях). Блочные схемы применяются на стороне ВН тупиковых подстанций напряжением до 500 кВ включительно, от­ветвительных и проходных подстанциях, присоединяемых к одной или двум линиям, напряжением до 220 кВ включительно. Блочные схемы просты и экономичны, но при повреждениях в линии или в трансформаторе происходит отключение и линии, и трансформатора.

Схемы «блок линия–трансформатор» выполняются:

– без коммутационного аппарата (схема глухого присоединения) или только с разъединителем;

– с отделителем и короткозамыкателем;

– с выключателем.

Схема «блок линия–трансформатор без коммутационных аппаратов» может использоваться при напряжении от 35 кВ до 330 кВ и питании подстанции по радиальной схеме. Такая схема применяется тогда, когда подстанция находится в зоне сильного промышленного загрязнения.

Схему «блок линия–трансформатор с отделителем и короткозамыкателем» не применяется при проектировании согласно «Рекомендациям по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35–750 кВ», а при реконструкции и техническом перевооружении подстанции требуется заменить отделители и короткозамыкатели на выключатели.

Схема «блок линия–трансформатор с выключателем» повсеместно используется на подстанциях напряжением от 35 кВ до 220 кВ и 500 кВ тогда, когда нет возможности применения более простых и дешевых схем первичной коммутации подстанции. На двухтрансформаторных подстанциях напряжением от 35 кВ до 220 кВ выполняется схема «блок линия–трансформатор» с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии.

В соответствии с вышеизложенным, для главной схемы электрических соединений ответвительной подстанции 110/10 кВ выбирается схема - «два блока линия–трансформатор» с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии, которая представлена на рисунке 14.1.

Рисунок 14.1 – Главная схема электрических соединений
Распределительное устройство высшего напряжения выполняется открытого типа, а низшего напряжения - закрытого типа.

12. 
    Проверка кабельных линий на термическуюстойкость
    

Для проверки проводников на термическую стойкость к токам короткого замыкания применяют понятие теплового импульса B_k, характеризующего количество теплоты, выделившейся в проводнике (иногда его называют импульсом квадратичного тока короткого замыкания).

Минимальное допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости находится по данному соотношению:
, (15.37)
_где - минимальное сечение кабеля по термической стойкости;

– постоянная, для алюминиевых проводников, , .

Рассматривается проверка кабельной линии от ГПП до ТП3:

Так как , следовательно, ранее выбранное сечение 300 мм² удовлетворяет условиям термической стойкости к токам короткого замыкания.

Проверка на термическую стойкость других кабельных линий производится аналогично. Результаты проверки сводятся в таблицу 15.16.
Таблица 15.16 – Проверка кабельных линий на термическую стойкость к токам короткого замыкания

Пункт	Марка	Fэ, мм²	Bk, кА∙мм²	Fmin, мм²	Fприн, мм²
ГПП-ТП3	АПвП	300	14,37	41,66	300
ТП3-ТП2	АПвП	70	26,79	17,15	70
ТП2-ТП1	АПвП	50	26,36	17,01	50
ГПП-ТП10	АПвП	50	90,17	31,47	50
ТП10-ТП9	АПвП	50	14,95	12,81	50
ТП9- ТП8	АПвП	50	6,49	8,44	50
ГПП-ТП4	АПвП	300	90,17	31,47	300
ТП4-ТП7	АПвП	50	26,79	17,15	50
ГПП-ТП6	АПвП	50	90,17	31,47	50
ТП6-ТП5	АПвП	50	26,62	17,1	50
ТП5-ТП11	АПвП	50	6,49	8,44	50
ГПП-АД	АПвП	50	90,17	31,47	50
ГПП-СД	АПвП	95	90,17	31,47	95