курсовой. Доделать курсач (11.04). 2 Характеристики потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения

• Название: 2 Характеристики потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения
• Анкор: курсовой
• Дата: 24.04.2022
• Размер: 1.07 Mb.
• Имя файла: Доделать курсач (11.04).docx
• Тип: Реферат; #493318
• страница: 6 из 9

2.9 Расчёт токов короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определить токи КЗ и по ним выбрать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Для расчёт токов КЗ необходимо иметь следующие данные:

• 
  мощность источников питания;
  
• 
  количество источников питания;
  
• 
  принципиальную схему электрических соединений подстанций;
  
• 
  параметры элементов электрических сетей, по которым определяются их сопротивления: сечение ВЛ, тип трансформатора и т.д.
  

При расчёте токов КЗ, согласно ПУЭ, необходимо исходить из следующего:

• 
  все источники, участвующие в питании точки КЗ работают одновременно с номинальной нагрузкой;
  
• 
  все синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства форсировки, возбуждения;
  
• 
  КЗ наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ будет иметь наибольшее значение;
  
• 
  электродвижущие силы всех источников питания совпадают по фазе;
  
• 
  расчетное напряжение каждой ступени принимается на 5% больше номинального напряжения сети.
  

Целью расчетов токов КЗ является определение следующих величин:

I_t=0 – начальное значение периодической слагающей тока КЗ;

I_у – ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, шин, изоляторов и трансформаторов тока на электродинамическую стойкость;

S_t=0,2 – мощность которого замыкания для времени t=0,02 с определяется для проверки выключателей по предельному допустимой отключаемой мощности.

Для вычисления силы токов короткого замыкания составим расчётную схему, рисунок 2 (а) соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения, считая, что все источники питания включены параллельно. В расчётной схеме учитывают сопротивления питающих генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий (воздушных и кабельных), реакторов.

Определение параметров схемы замещения, рисунок 2 (б) проводим в относительных базисных единицах. При этом методе все расчетные данные приводим к базисному напряжению и базисной мощности.



(а) (б)

Рисунок 2 – Расчётная схема и схема замещения

Для расчёты базисного тока выбираем базисную мощность S_Б равную 100 МВА.

Базисный ток для точек короткого замыкания вычисляется по формуле:

_; (38)

где

U_Б – базисное напряжение, равное 115 кВ;

S_Б – базисная мощность, равная 100 МВА.

Базисный ток для точки К1



Базисный ток для точки К2



Базисный ток для точки К3



Базисный ток для точки К4



_{Относительные базисные сопротивления для точки К1 вычисляются по формулам:}

	(39)
	(40)
	(41)

где

x₀ – реактивное сопротивление участка линии длинной 1 км, Ом/км. Принимается x₀=0,413 Ом/км для воздушных ЛЭП напряжением 110 кВ, длиной 15,5 километров и провода АС-185/29;

L – длина линии, км;

r₀ – активное сопротивление на 1 км длины линии, r₀=0,159 Ом/км.







x₁=0,048(Ом).

Для силового трансформатора на ГПП типа ТРДЦН–63000/110. Если мощность трансформатора более 630 кВА, то активное сопротивление его обмоток можно не учитывать. Относительно базисные сопротивления для точки К2 вычисляются по формуле:

(42)

x₂=x₁+x_БТ2

x₂=0,048+0,16=0,208.

Для точки К3:

Производим предварительный выбор кабельной линии к цеху сталелитейных печей №1. По экономической плотности тока выбирается кабель типа ПвБВ 3х340/25 восемь линий, длинной 365 метра. По справочнику определяем сопротивления 1 км КЛ:

r₀=0,077 Ом/км; x₀=0,075 Ом/км.







x₃=x₂+x_БЛ3

x₃=0,208+0,024=0,232 (Ом);

Для точки К4.

Для силовых трансформаторов на ТП ( ТМ-6300/10). Если мощность трансформатора более 630 кВА, то активное сопротивление его обмоток можно не учитывать.



Сопротивление одного трансформатора x_БТ=1,43 соответственно сопротивление восьми параллельно включенных трансформаторов будет в восемь раз меньше т. е. x_БТ=0,18.



x₄=x₃+x_БТ4;

x₄=0,232+0,18=0,412 (Ом);

Токи короткого замыкания рассчитываются по формуле:

(43)

Для точки К1



Для точки К2



Для точки К3



Для точки К4



Ударный ток в точках короткого замыкания определяется по формуле:

(44)

где

k_у – ударный коэффициент, вычисляется по формуле:

, (45)

где

T_a – постоянная времени затухания апериодической составляющей, определяется отношением между индуктивностью L и активным сопротивлением r_к цепи короткого замыкания, вычисляется по формуле:

(46)

где

f частота сети 50 Гц.

Для точки КЗ1







Для остальных точек КЗ расчёт производится аналогично, результат вычислений занесён в таблицу 15.

Мощность в точках короткого замыкания определяем по формуле:

; (47)



Для остальных точек КЗ расчёт производится аналогично, результат вычислений занесём в таблицу 15.

Табличка 15 Расчётные параметры токов КЗ

Точка КЗ	Ta, с	Ку	IК, кА	iу, кА	Sк, МВА
К1	0,008	1,3	10	18,4	2083,3
К2	0,037	1,76	26,4	65,8	480,77
К3	0,017	1,5	23,31	49,4	431,03
К4	0,031	1,72	352,44	857,3	242,27

2.10 Выбор высоковольтного оборудования ГПП

Производим выбор электрооборудования главной понизительной подстанции. Токоведущие части электрооборудования (выключатели, разъединители, короткозамыкатели, измерительные трансформаторы для электроустановок) выбираем по устойчивости к действию токов короткого замыкания в соответствии с вычисленными максимальными расчётными значениями – силой токов, напряжениями, мощностью отключения. Для их выбора сравниваем указанные расчетные значения с допускаемыми значениями для токоведущих частей и высоковольтного оборудования. Составляем таблицу сравнения указанных расчетных и допустимых значений.

Условия устойчивости к токам короткого замыкания проверяют сравнением величины отключаемого выключателя тока I_отк при данном напряжении с действующим током короткого замыкания I_t, для времени t, приведённое время t_n принимается равным действительному, которое слагается из выдержки времени релейной защиты линий t_рза (время срабатывания РЗА, принимаемый в пределах (0,25-0,3 с.) и собственное времени, отключающего аппарат t_отк.ап., выбирается по каталогу и равен 0,15 с.

t_n=t_рз+t_отк.ап;

t_n=0,3+0,15=0,45 (с);

Таблица 16 – Выбор разъединителя на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по значению	кВ	кВ
2	по силе длительного тока	А	А
3	на электродинамическую стойкость	кА	кА
4	Предельный ток термической стойкости, кА	10	31,5
5	Время протекания тока термической стойкости, с	0,45	3
6	на термическую стойкость	кА2с	кА2с
7	По конструкции и роду установки	наружная, внутренняя	наружная

Выбираем разъединитель типа РДЗ-110/1000 НУХЛ1.

Таблица 17 – Выбор отделителя на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по значению	кВ	кВ
2	по силе длительного тока	А	А
3	на электродинамическую стойкость	кА	кА
4	Предельный ток термической стойкости, кА	10	31,5
5	Время протекания тока термической стойкости, с	0,45	3
6	на термическую стойкость	кА2с	кА2с
7	По конструкции и роду установки	наружная, внутренняя	наружная

Выбираем отделитель ОД-110/1000.

Таблица 18 – Выбор короткозамыкателя на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по значению	кВ	кВ
2	по силе длительного тока	А	А
3	на электродинамическую стойкость	кА	кА
4	Предельный ток термической стойкости, кА	10	20
5	Время протекания тока термической стойкости, с	0,45	3
6	на термическую стойкость	кА2с	кА2с
7	По конструкции и роду установки	наружная, внутренняя	наружная

Выбираем короткозамыкатель КЗ-110.

Таблица 19 – Выбор выключателей на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по значению	кВ	кВ
2	по силе длительного тока	А	А
3	по силе длительного тока	кА	кА
4	на электродинамическую стойкость	кА	кА
5	Предельный ток термической стойкости, кА	26,4	40
6	Время протекания тока термической стойкости, с	0,45	3
7	на термическую стойкость	кА2с	кА2с
8	По конструкции и роду установки	наружная, внутренняя	наружная

Выбираем электромагнитный выключатель ВЭС-10-40/2500.

Таблица 20 – Выбор трансформатора напряжения на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по напряжении.	кВ	кВ
2	По классу точности	-	1
3	По конструкции и схеме соединения обмоток	-
4	по вторичной нагрузке	-	-
5	По роду установки	наружная, внутренняя	внутренняя

Выбираем трансформатор напряжении типа НТМИ-10.

Таблица 21 – Выбираем трансформатор тока на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по напряжению	кВ	кВ
2	по силе длительного тока	А	А
3	Класс точности	-	0,5
4	на электродинамическую устойчивость	кА	кА
5	на термическую стойкость	кА2с	кА2с
6	По конструкции и роду установки	наружная, внутренняя	наружная

Выбираем трансформатор тока на 110 кВ типа ТОГФ-110 УХЛ1

Таблица 22 – Выбираем трансформатор тока на ГПП

№	Условия выбора и проверки	Расчетные данные	Справочные данные (тип оборудования)
1	по напряжению	кВ	кВ
2	по силе длительного тока	А	А
3	Класс точности	-	1
4	на электродинамическую устойчивость	кА	кА
5	на термическую стойкость	кА2с	кА2с
6	По конструкции и роду установки	наружная, внутренняя	внутренняя

Выбираем трансформатор тока ТОЛ-СВЭЛ-10