Электроснабжение промышленных предприятий. ПЗ ГАСАНОВ. 1Общая характеристика предприятия 7 2Характеристика и выбор источников питания предприятия 9
![]()
|
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: SGS=800 МВА, х*GS=0,2. Сопротивление системы ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() 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: ![]() ![]() ![]() Реактивные сопротивления воздушной линии, отнесенные к напряжениям 110 и 10 кВ, вычисляются согласно следующим формулам: ![]() ![]() ![]() Активные сопротивления воздушной линии, отнесенные к напряжениям 110 и 10 кВ, вычисляются согласно следующим формулам: ![]() ![]() Реактивное сопротивление трансформатора главной понизительной подстанции ![]() ![]() Реактивное сопротивление трансформатора рассчитывается по данной формуле: ![]() Ток трехфазного короткого замыкания Iкз, кА, в точке К1 находится по данному соотношению: ![]() где ![]() ![]() Суммарное реактивное сопротивление до точки К1 вычисляется по формуле: ![]() Суммарное активное сопротивление до точки К1 вычисляется по формуле: ![]() Ток трехфазного короткого замыкания вычисляется по формуле: ![]() Ударный ток короткого замыкания ![]() ![]() где ![]() Ударный ток короткого замыкания вычисляется по формуле: ![]() Для проверки выбранного оборудования и проводников на термическую стойкость к токам короткого замыкания применяют понятие теплового импульса Bk, ![]() ![]() где Iпτ – значение периодической составляющей тока короткого замыкания при t = τ; τ – расчетное время; Ta-постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. Расчетное время τ, с, находится по данному соотношению: ![]() где tв – собственное время отключения выключателя, для современных выключателей, оно не превышает 0,1 с; tрз – время срабатывания релейной защиты (берется равным 0,02 с); n – количество ступеней селективности; ![]() Для точки К1 Та берется равным 0,05 с, тогда получают следующий расчёт: ![]() Ток трехфазного короткого замыкания Iкз находится в точке К2. Суммарные сопротивления цепи до расчетной точки короткого замыкания К2 находятся согласно данным соотношениям: - суммарное реактивное сопротивление вычисляется по данной формуле: ![]() - суммарное активное сопротивление вычисляется по данной формуле: ![]() Ток короткого замыкания в точке К2 рассчитывается по данной формуле: ![]() Сопротивление высоковольтного синхронного двигателя ![]() ![]() Сопротивление высоковольтного синхронного двигателя рассчитывается по данной формуле: ![]() Сопротивление высоковольтного асинхронного двигателя рассчитывается по данной формуле: ![]() ![]() ![]() 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: ![]() Ток подпитки от асинхронных двигателей вычисляется по данной формуле: ![]() Суммарный ток с учётом токов подпитки от двигателей вычисляется по формуле: ![]() Ударный ток короткого замыкания в точке K2 вычисляется по формуле: ![]() Тепловой импульс в точке К2 вычисляется по данной формуле: ![]() Ток трехфазного короткого замыкания Iкз в точке К3 вычисляется следующим образом. Сначала рассчитываются суммарные сопротивления цепи до расчетной точки короткого замыкания К3 согласно следующим соотношениям: ![]() ![]() Ток короткого замыкания в точке К3 вычисляется по соотношению: ![]() Ударный коэффициент тока короткого замыкания в точке К3 находится по данному соотношению: ![]() где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с, которая находится по данному соотношению: ![]() 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: ![]() Тепловой импульс в точке К3 вычисляется по выражению: ![]() Ток трехфазного короткого замыкания Iкз, кА, в точке К10 находится по данному соотношению: ![]() где ![]() Суммарное сопротивление цепи находится по данному выражению: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Индуктивное и активное сопротивления воздушной линии, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям: ![]() ![]() ![]() ![]() Индуктивное и активное сопротивления трансформатора ГПП, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям: ![]() ![]() ![]() ![]() Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям: ![]() ![]() ![]() ![]() Индуктивное и активное сопротивления трансформатора ТП4, приведенные к напряжению 0,4 кВ, определяются согласно соотношениям: ![]() ![]() 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: ![]() Тепловой импульс в точке К10 вычисляется по формуле: ![]() Тепловой импульс Вk, ![]() - 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
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. Проверка кабельных линий на термическуюстойкость Для проверки проводников на термическую стойкость к токам короткого замыкания применяют понятие теплового импульса Bk, характеризующего количество теплоты, выделившейся в проводнике (иногда его называют импульсом квадратичного тока короткого замыкания). Минимальное допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Рассматривается проверка кабельной линии от ГПП до ТП3: ![]() Так как ![]() 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
|