курсовая ЭСИП. Курсовая ЭСиП(Камал). Курсовой проект Наименование параметра Значение параметра

• Название: Курсовой проект Наименование параметра Значение параметра
• Анкор: курсовая ЭСИП
• Дата: 22.10.2022
• Размер: 1.89 Mb.
• Имя файла: Курсовая ЭСиП(Камал).docx
• Тип: Курсовой проект; #747717
• страница: 2 из 4

2.2 Расчет трехфазного КЗ в точке К1

По рисунку 4,отбросив элементы, не обтекаемые током короткого замыкания, составляем схему (рисунок 5),для которого определим значения сопротивлений:

X₃₂ = X₃/3+ X₁ = 2,45/3+ 0,38 = 1,2;

X₃₃ = X₆/4+ X₂ = 0,1+0,17 = 0,27;

X₃₄ = (X₁₀ +X₁₉)/5 = (2,62+6,4)/5 = 1,8;

X₃₅ = (X₁₅ + X₂₄)/4 = (2,22+4,6)/4 =1,7;

X₃₆ = X₂₈+X₃₀ = 0,48+0 = 0,48;

Значение сопротивления и ЭДС ветви радиальной схемы (рисунок 6) следующие:

X₃₇ = ((X₃₅ ∙ X₃₃)/(X₃₅+X₃₃)) + X₃₆ = (0,46/1,97)+0,48 = 0,23+0,48 = 0,71;

X_рез = ((X₃₄ ∙ X₃₇)/(X₃₄+X₃₇ ))// X₃₂ = (1,28/2,51)//1,2 = (0,51∙1,2)/(0,51+1,2) = 0,36;

X₄₁ = (X₃₂ ∙X₃₄)/ (X₃₂+X₃₄) = 2,14/2,99 = 0,72;


Рис.5. Схема замещения - многолучевую звезду
E_*c1 = E_*c2 = 1,1

E_*Г2 = = = = 1,15

E_*Г1 = = = = 1,15

= 2,26/2 = 1,13

= 3,39/3 = 1,13

= 1,61/1,43 = 1,13

I_КЗ = ∙ I_б1 = ∙ 5 = 3,14∙ 5 = 15,7 кА



где ί - номер ветви; I”_ί -сверхпроводимый ток КЗ ветви; X _{ί расч} - _.расчетное сопротивление ветви; S_iн∑ - сумма номинальных мощностей всех генераторов ветви; T_ai- постоянная времени ветви; k_yi - ударный коэффициент; ί_yi -ударный ток КЗ ветви. Значения T_ai и k_yi берем из справочника.

I”_ί = 5/0,36= 13,89 кА k_yi = 1,82;

T_ai =0,05 c

ί_yi = 1,4∙1,82∙13,89 = 35,42кА

x_iрасч = 0,21∙ (9110/1000) = 1,91

Примем к установке в цепи линии W1выключатель типа типа ВЭК- 110-40/2000У1, у которого собственное время отключения t_св = 0,06с, а полное время отключения t_ов = 0,08 с и приступим ко второму этапу расчета токов КЗ.

На втором этапе расчета определяем следующие величины:

- момент времени расхождения контактов выключателя

τ =t_{рз min} + t_св =0.01 + 0.06 = 0.07, где t_{рз min} - минимальное время действия РЗ, принятое равным 0,01 с;

- максимальное время существования КЗ

t_откл = t_{рз max} + t_ов = 0.1+0.08 = 0.18

где t_{рз max} - максимальное время действия РЗ;

- коэффициент затухания апериодической составляющей тока КЗ

λ_τ = = 0,25

- апериодическую составляющую тока КЗ в момент τ

ί_aτ = ∙ I_КЗ ∙ = 1,4∙15,7∙1,23 = 27,04 кА

-периодическую составляющую тока КЗ

I_nti = γ_ti ∙ I”_ί = 0,75 ∙ 13,89 = 10,42 кА, где γ_ti - коэффициент затухания периодической составляющей тока КЗ i -й ветви определяемый по типовым кривым. γ_ti = 0,75

2.3 Расчет однофазного КЗ в точке К1

Этот расчет выполняется при условии X₀ X₁, т.к. ток однофазного КЗ в этом случае больше трехфазного и является расчетным при проверке выключателей на коммутационную способность. Здесь X₁ и X₀ - эквивалентные сопротивления прямой и нулевой последовательности, полученные путем преобразования соответствующих схем замещения по отношению к точке КЗ.

По рисунку 4 с учетом возможных путей циркуляции токов нулевой последовательности составим СЗНП, рисунок 6.



Рис.6. Схема замещения нулевой последовательности

Расчет параметров СЗНП:

Сопротивления в основном такие же, как и на рисунке 4. Исключение составляет сопротивление линий и систем:

X₀₁ = 3∙X₁ = 3∙ 0,38 = 1,14

X₀₂ = 4,5∙X₂ = 4,5∙0,145 = 0,65

X₀₃ = 3,5∙ (X₃/3) = 2,87

X₀₄ = 5∙0,1 = 0,5

Сопротивления нулевой последовательности остальных элементов примем равными сопротивлениям прямой последовательности.

Далее найдем эквивалентное сопротивление X_0рез:

X_0*2 = [(X₀₂+X₀₄)//(X₀₅/4)+X₀₉//X₀₁₀+X₀₁₁] = [1,15//1,04//0,96] = (1,15∙1,04/(1,15+1,04))//0,96 = 0,55∙0,96/(0,55+0,96) = 0,35

X_0рез = [((X₀₁₆/5)// X_0*прав)//(X₀₁+X₀₃)] = [0,52//0,35//4,01] = 0,2

Так как X_0рез = 0,2; < X_рез = 0,36, то требуется произвести расчет токов однофазного короткого замыкания.

I_0КЗ = ( = 5 = 3,68 5 = 18,4 кА

I”_ί = 5/0,2 = 25 кА

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент τ

ί_aτ = I_0КЗ = 1,4 18,4 1,23 = 31,68

-периодическая составляющая тока КЗ

I_nti = γ_ti I’’_ί = 0,75 25 = 18,75

2.4. Расчёт трёхфазного КЗ в точке К2

Используя рисунок 5, получим схему, представленную на рисунке 7.

X₄₁ = X₂₃ + X₁₄ = 6,4+2,62 = 9,02

X₄₂ = X₄₁ /4 = 9,02/4 = 2,26

X₃₇ = 0,71

X₄₃ = X₄₂// X₃₂ = 0,78

X₄₄ = X₄₃// X₃₇ + X₁₄ = 0,37 + 2,62 = 2,99

X_рез = (X₃₇ //X₄₂//X₃₂) + X₁₄)// X₂₃ = ((0,71//2,26//1,2) +2,62)//6,4 = 0,37+2,62 //6,4 = 2,99//6,4 = = 2,04

= = 1,13



_{Рис.7. Схема замещения ГЭС при КЗ в точке К2}

= = 1,13

= = 1,13

I_КЗ = ( I_б3 = 54,9 = 30,2 кА

I”_ί = 54,9/2,04= 26,91 кА

ί_yi = 1,4 1,82 30,2 = 76,9кА

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент τ

ί_aτ = I_КЗ = 1,4 30,2 1,23 = 52

-периодическая составляющая тока КЗ

I_nti = γ_ti I’’_ί = 0,75 26,91 = 20,18
3. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.
3.1. Выбор выключателя в ОРУ 110 кВ

Выбор выключателя производят:

- по номинальному напряжению

𝑈_н𝑄 ≥ 𝑈_нРУ =110 кВ;

- по номинальному току

𝐼_н𝑄 ≥ 𝐼_{раб.фарс}.

𝐼_{раб.фарс.𝑙1} = = = 0,305кА

𝐼_{раб.фарс.𝐺} = = = 0,21кА

𝐼_{раб.фарс.АТ} = = = 0,92кА

Примем воздушный выключатель типа ВВБМ-110Б-40/2000 У1 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение 𝑈_н𝑄 110 кВ

Наибольшее рабочее напряжение 𝑈_𝑚𝑎𝑥 126 кВ

Номинальный ток 𝐼_н𝑄 2000 A

Номинальный ток отключения 𝐼_н𝑜 40 кА

Допустимая скорость восстанавливаемого напряжения СВН_доп Не огр.

Наибольший пик предельного сквозного тока 𝑖_𝑛𝑐 102 кА

Действующее значение сквозного тока 𝐼_𝑛𝑐 40 кА

Наибольший пик номинального тока включения 𝑖_нв 102 кА

Действующее значение номинального тока включения 𝐼_нв 40 кА

Нормированное содержание апериодической составляющей 𝛽н% 23%

Ток термической стойкости 𝐼_𝑚𝑐 40 кА

Время термической стойкости 𝑡_𝑚𝑐 3с

Время отключения 𝑡_во 0,08с

Собственное время отключения 𝑡_св 0,06с

Проверка выключателя по режиму КЗ.

Линия W1 является тупиковой, поэтому при КЗ на ней через выключатель будет протекать полный ток КЗ.

Проверка выключателя на отключающую способность.

В качестве расчётного для этой проверки примем ток однофазного КЗ, т.к. он больше трёхфазного. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую 𝐼_𝑛𝜏∑ и апериодическую 𝐼_𝑎𝜏∑ составляющие контактов выключателя 𝜏 в цепи:

𝜏 = 𝑡_{РЗ𝑚𝑖𝑛} + 𝑡_св = 0,01+0,06 = 0,07 с.

Согласно таблице 𝐼_𝑛𝜏∑ = 18,75, 𝑖_𝑎𝜏∑ =26,28кА.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:

√2∙𝐼_но(1+ ) =√2∙40∙(1+ 0,23) > √2∙ 𝐼_𝑛𝜏∑ + 𝑖_𝑎𝜏∑ = √2∙18,75+31,68

69,58 > 57,93

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ

Проверка выключателя на термическую стойкость .

В качестве расчётного для этой проверки принимают трёхфазное КЗ . Необходимо проверить выполнение условия 𝐵_{к доп} ≥ 𝐵_{к расч}. Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя, 𝐵_{к доп} = 40² ∙3 = 4800 кА²⋅с.

Тепловой импульс периодической составляющей КЗ

𝐵_{к расч} = (𝐼_∑,,)² ⋅ (𝑡_отк + T_a) = 13,9² ⋅ (0,08 + 0,5) = 112,06 кА²⋅с

где 𝑇𝑎э = (∑𝐼𝑖,,𝑛1∙𝑇𝑎𝑖) / (∑𝐼𝑖,,𝑛1) = 0,5 – эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.

𝐵_{к доп} = 4800 > 𝐵_{к расч} = 112,06 кА2∙с

т.е. условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на термическую стойкость.

Расчёт производится при трёхфазном КЗ:

𝑖_𝑛𝑐 =102 кА > 𝑖_𝑦∑ =∑𝑖_𝑦𝑖 = 35,42 кА

𝐼_𝑛𝑐 = 40 кА > 𝐼∑,,= 13,9 кА

т.е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность.

В данном случае расчёт производится по однофазному КЗ, т.к. ток при нём больше:

𝐼_нв=40 кА > 𝐼_∑,,=25 кА

𝑖_нв=102 кА > 𝑖_𝑦∑ = √2∙𝐼_𝑖,,⋅𝑘_𝑦 = 63,7 кА

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины приведены в таблице 3.

Таблица 3

Параметры выключателя	Соотношение	Расчетные величины для выбора выключателя
𝑈н =110 кВ	=	𝑈нРУ =110 кВ
𝐼н = 2000 A	>	𝐼раб.фарс = 330 А
𝐼но = 40 кА	>	𝐼𝑛𝜏∑ = 18,75
√2∙𝐼но (1+ ) = 69,58 кА	>	√2∙ 𝐼𝑛𝜏∑ + 𝑖𝑎𝜏∑ = 57,93 кА
𝐵к доп = 4800 кА2⋅с	>	𝐵к расч = 112,06 кА2⋅с
𝑖𝑛𝑐 =102 кА	>	𝑖𝑦∑ =∑𝑖𝑦𝑖 = 35,42 кА
𝑖нв=102 кА	>	𝑖𝑦∑ = 63,7 кА
𝐼нв = 40 кА	>	𝐼∑,,=25 кА

Примем в цепи G1 воздушный выключатель типа ВВГ-20-160/20000У3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение 𝑈_н𝑄 20 кВ

Наибольшее рабочее напряжение 𝑈_𝑚𝑎𝑥 24 кВ

Номинальный ток 𝐼_н𝑄 20 кA

Номинальный ток отключения 𝐼_н𝑜 160 кА

Допустимая скорость восстанавливаемого напряжения СВН_доп Не огр.

Наибольший пик предельного сквозного тока 𝑖_𝑛𝑐 410 кА

Действующее значение сквозного тока 𝐼_𝑛𝑐 160 кА

Наибольший пик номинального тока включения 𝑖_нв 385 кА

Действующее значение номинального тока включения 𝐼_нв 150 кА

Нормированное содержание апериодической составляющей 𝛽н% 20%

Ток термической стойкости 𝐼_𝑚𝑐 56 кА

Время термической стойкости 𝑡_𝑚𝑐 4с

Время отключения 𝑡_во 0,14с

Собственное время отключения 𝑡_св 0,12с

Для этого расчета все необходимые данные берутся из трехфазного КЗ в точке К2.

Проверка выключателя по режиму КЗ.

Линия W1 является тупиковой, поэтому при КЗ на ней через выключатель будет протекать полный ток КЗ.

Проверка выключателя на отключающую способность.

𝜏 = 𝑡_{РЗ𝑚𝑖𝑛} + 𝑡_св = 0,01+0,12 = 0,13 с.

Согласно таблице 𝐼_𝑛𝜏∑ = 20,18, 𝑖_𝑎𝜏∑ = 52 кА.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:

√2∙𝐼_но(1+ ) =√2∙160∙(1+ 0,2) > √2∙ 𝐼_𝑛𝜏∑ + 𝑖_𝑎𝜏∑ = √2∙20,18+52

268,8 > 80,25

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ

Проверка выключателя на термическую стойкость .

Необходимо проверить выполнение условия 𝐵_{к доп} ≥ 𝐵_{к расч}. Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя, 𝐵_{к доп} = 160² ∙4 = 102 400 кА²⋅с.

Тепловой импульс периодической составляющей КЗ

𝐵_{к расч} = (𝐼_∑,,)² ⋅ (𝑡_отк + T_a) = 30,2² ⋅ (0,12 + 0,5) = 565,46 кА²⋅с

где 𝑇𝑎э = (∑𝐼𝑖,,𝑛1∙𝑇𝑎𝑖) / (∑𝐼𝑖,,𝑛1) = 0,5 – эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.

Учитывая, что 𝐵к расч =𝐵к𝑛+𝐵ка выполним проверку на термическую стойкость:

𝐵_{к доп} = 102 400 > 𝐵_{к расч} = 565,46 кА2∙с

т.е. условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на термическую стойкость.

𝑖_𝑛𝑐 =410 кА > 𝑖_𝑦∑ =∑𝑖_𝑦𝑖 = 52 кА

𝐼_𝑛𝑐 =160 кА > 𝐼∑,,= 26,91 кА

т.е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность.

𝐼_нв=150 кА > 𝐼_∑,,=26,91 кА

𝑖_нв=385 кА > 𝑖_𝑦∑ = √2∙𝐼_𝑖,,⋅𝑘_𝑦 =68,51 кА

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины приведены в таблице 4.

Таблица 4

Параметры выключателя	Соотношение	Расчетные величины для выбора выключателя
𝑈н =20 кВ	>	𝑈нГ =10,5 кВ
𝐼н = 20 кA	>	𝐼раб.фарс = 2170 А
𝐼но = 160 кА	>	𝐼𝑛𝜏∑ = 20,18
√2∙𝐼но (1+ ) = 268,8 кА	>	√2∙ 𝐼𝑛𝜏∑ + 𝑖𝑎𝜏∑ = 80,25 кА
𝐵к доп = 102400 кА2⋅с	>	𝐵к расч = 405,52 кА2⋅с
𝑖𝑛𝑐 = 410 кА	>	𝑖𝑦∑ =∑𝑖𝑦𝑖 = 35,42 кА
𝑖нв = 385 кА	>	𝑖𝑦∑ = 68,51 кА
𝐼нв = 150 кА	>	𝐼∑,,=26,91 кА