практические задания. Короткие замыкания в системах электроснабжения. Тема Короткие замыкания в системах электроснабжения

• Название: Тема Короткие замыкания в системах электроснабжения
• Анкор: практические задания
• Дата: 07.05.2023
• Размер: 267.59 Kb.
• Имя файла: Короткие замыкания в системах электроснабжения.docx
• Тип: Документы; #1113168

Практическое задание № 1

Тема 5. Короткие замыкания в системах электроснабжения

Таблица 1

Варианты задания

Первая буква фамилии	Вариант (Х1)	, А	Uном, кВ	tзащ, с	Первая буква имени	Вариант (Х2)	tзащ, с	, А	s, мм2
К, Х	10	6900	3	0,57	В, О, Щ	3	0,12		3×35

Задание

Выполните проверку кабеля с бумажно-масляной изоляцией сечением на напряжение , на термическую стойкость току короткого замыкания , если время действия тока КЗ , а также определите температуру проводника в момент отключения тока КЗ. Если заданный кабель не прошел проверку по термической стойкости к току КЗ, разработайте предложения по сохранению в работе кабеля заданного сечения. В нормальном режиме по кабелю протекает ток равный (ток определяется из значения длительно допустимого тока для заданного кабеля).

Таблица 1.1

Допустимые температуры токоведущих жил медных проводников

для кабелей с бумажно-масляной изоляцией

Характеристики проводника	, °С	, °С	, °С	Значения С,
Uном ≤ 3 кВ	80	125	200	145
Uном = 6 кВ	65	100	200	145
Uном = 10 кВ	60	90	200	145
Uном = 20… 220 кВ	50	50	125	110

Таблица 1.2

Длительно допустимый ток для трехжильных кабелей с медными жилами и бумажно-масляной изоляцией

Сечение токопроводящей жилы, s, мм2	Длительно допустимый ток, Iд.д, А
	до 3 кВ	6 кВ	10 кВ
16	120	105	95
25	160	135	120
35	190	160	150
50	235	200	180
70	285	245	215
95	340	295	265
120	390	340	310
150	435	390	355
185	490	440	400
240	570	510	460

Рис. 1. Кривые нагрева токоведущих частей, изготовленных из различных материалов

Указания для выполнения практического задания 1

1. Ознакомиться с темой 5 «Короткие замыкания в системах электроснабжения».

2. Выполнить необходимые расчеты согласно методическим указаниям.

3. Оформить решение задачи с пояснениями хода решения.
Методические указания к решению практического задания 1

1. 
   Для заданного кабеля необходимо определить согласно ПУЭ (таблица 1.3.13) или согласно таблице 1.2 длительно допустимый ток , а также допустимую температуру жил кабеля в нормальном режиме (таблица 1.1).
   
2. 
   Определить температуру нагрева кабеля в нормальном режиме при протекании тока нагрузки без учета температуры окружающей среды по выражению:
   

. (1)

3. 
   По найденному значению температуры жилы кабеля в нормальном режиме работы определить начальное значение интеграла квадратичной плотности тока A_нач ( ) по графику, представленному на рисунке 1.
   
4. 
   Так как условием задачи не определено действующее значение сверхпереходного тока короткого замыкания , то расчетное приведенное время действия короткого замыкания принимается как:
   

t_пр = t_д = t_защ + t_выкл, с.

Тогда значение интеграла квадратичной плотности тока, прямо пропорционального количеству тепла, выделяемого в проводнике при воздействии тока КЗ, будет определяться по формуле:

5. 
   Используя ранее определённые в п. 3 и п. 4 значения интеграла квадратичной плотности тока , необходимо найти значение , которое прямо пропорционально количеству тепла, выделяемого в проводнике после короткого замыкания:
   

По графику, представленному на рисунке 1, определяется соответствующая температура – . Значение необходимо сравнить с максимально допустимой температурой жил кабеля (таблица 1.1).

6. 
   Выполнить проверку сечения кабеля на термическую стойкость току КЗ по выражению:
   

Получившееся значение минимального сечения кабеля необходимо сравнить с заданным по условию задачи сечением кабеля. Если выполняется условие , то сечение заданного по условию задачи кабеля не подходит для использования. В противном случае заданный кабель может быть использован при данных условиях.

Если заданный кабель не прошел проверку на термическую стойкость току КЗ, то сечение кабеля можно увеличить, однако для сохранения кабеля заданного сечения можно уменьшить приведенное время действия тока короткого замыкания .

7. 
   Далее определяется приведенное значение времени действия тока короткого замыкания, которое будет удовлетворять условию термической стойкости заданного сечения:
   

Так как время отключения установленного выключателя не может быть изменено, то необходимо уменьшить время действия защиты на величину:

.

Тогда новое время действия релейной защиты должно составлять:

8. 
   Проверка значения температуры жил кабеля при новом значении приведенного времени действия КЗ производится по формуле:
   

По графику, представленному на рисунке 1, для значения определить значение температуры после действия тока КЗ . Если это значение не превышает максимально допустимого значения , то эксплуатация кабеля с заданным сечением может быть продолжена.

Практическое задание № 2

Тема 5. Короткие замыкания в системах электроснабжения

Номер варианта определяется двумя числами по таблице 2, по первым буквам фамилии и имени. Вариант задания имеет структуру X1.Х2.

Таблица 2

Варианты задания

Первая буква фамилии	Вариант (Х1)	, МВ∙А	, кВ	, кА	, МВ∙А	, кА	, о.е.	, кВ	, МВ∙А	Первая буква имени	Вариант (Х2)	, кА
Х	20	150	10,5	8,25	144	7,9	0,77	10	100	О	13	1,2	1,81

Задание

Токи и мощность КЗ на шинах ГПП, вычисленные для базисных условий , , , имеют значения , . Приведенное к базисным условиям относительное сопротивление от источника питания до точки КЗ составляет . Приведенное время протекания КЗ Выберите реактор с таким расчетом, чтобы мощность КЗ за реактором снизилась до величины . Расчетный ток нагрузки – , . Выполните проверку выбранного реактора по величине остаточного напряжения на шинах низкого напряжения ГПП при условии сохранения не менее 50 % номинального напряжения. Выполните проверку реактора по электродинамической и термической стойкости к токам КЗ, приняв ударный коэффициент .

Таблица 2.1

Паспортные данные реакторов

Тип реактора	, кВ	, А		, кА	, кА
РТСТ 6-400-8	6	400	8	26,3	10,3	6
РТСТ 6-630-13	6	630	13	59	23,1	6
РТСТ 6-630-13	6	630	13	21,1	8,3	6
РТСТ 6-1000-20	6	1000	20	42,1	16,5	6
РТСТ 6-1000-20	6	1000	20	26,3	10,3	6
РТСТ 6-1600-32	6	1600	32	105,3	41,3	6
РТСТ 6-1600-32	6	1600	32	52,6	20,6	6
РТСТ 6-2000-40	6	2000	40	105,3	41,3	6
РТСТ 6-2500-51	6	2500	51	42,1	16,5	6
РТСТ 6-2500-51	6	2500	51	32,8	12,8	6
РТСТ 6-4000-81	6	4000	81	81,9	32,1	6
РТСТ 10-400-5	10	400	5	26,3	10,3	6
РТСТ 10-630-8	10	630	8	59	23,1	6
РТСТ 10-630-8	10	630	8	21,1	8,3	6
РТСТ 10-1000-12	10	1000	12	42,1	16,5	6
РТСТ 10-1000-12	10	1000	12	26,3	10,3	6
РТСТ 10-1600-19	10	1600	19	105,3	41,3	6
РТСТ 10-1600-19	10	1600	19	52,6	20,6	6
РТСТ 10-2000-24	10	2000	24	105,3	41,3	6
РТСТ 10-2500-30	10	2500	30	42,1	16,5	6
РТСТ 10-2500-30	10	2500	30	32,8	12,8	6
РТСТ 10-4000-48	10	4000	48	81,9	32,1	6
РБА-6-150-4	6	150	4	20	20	8
РБА-6-150-5	6	150	5	20	20	8
РБА-6-150-6	6	150	6	20	20	8
РБА-6-200-6	6	200	6	25	25	8
РБА-6-300-10	6	300	10	25	25	8
РБА-6-400-4	6	400	4	25	25	8
РБА-10-400-6	10	400	6	25	25	5
РБА-10-600-6	10	600	6	32	32	5
РТТ-10-1000-14	10	1000	14	66	26	3
РБА-10-1500-10	10	1500	10	65	65	5
РТТ-10-1600-14	10	1600	14	33	13	3

Указания для выполнения практического задания 2

1. Ознакомиться с темой 5 «Короткие замыкания в системах электроснабжения».

2. Выполнить необходимые расчеты согласно методическим указаниям.

3. Оформить решение задачи с пояснениями хода решения.
Методические указания к решению практического задания 2

1. 
   Исходя из условия задачи, по величине расчетного тока нагрузки и номинального напряжения предварительно из таблицы 2 выбрать реактор.
   
2. 
   Определить результирующее сопротивление цепи КЗ по условию ограничения мощности короткого замыкания за реактором по формуле:
   

.

3. 
   Определить базисное сопротивление реактора:
   

.

4. 
   Найти индуктивное сопротивление реактора при номинальных параметрах:
   

.

Проверить предварительно выбранные в п. 1 реакторы на соответствие значению . При несоответствии выбрать другой реактор.

5. 
   Выполнить проверку выбранного реактора по остаточному напряжению на шинах низкого напряжения ГПП:
   

Если снижение напряжения на шинах НН ГПП не превысило 50 % от номинального, то выбранный реактор удовлетворяет условиям.

6. 
   Выполнить расчет установившегося тока КЗ на шинах НН ГПП при условии установки выбранного реактора:
   

, кА;

, кА.

7. 
   Выполнить проверку выбранного реактора на электродинамическую стойкость, при этом должно выполняться условие:
   

.

8. 
   Выполнить проверку на термическую стойкость к токам КЗ, приняв Тогда расчетный ток термической стойкости реактора при расчетных условиях будет определен следующим образом:
   

, кА.

9. 
   Сравнить паспортный ток термической стойкости реактора с расчетным: если выполняется условие , то выбранный реактор удовлетворяет условию термической стойкости токам КЗ.
   

Практическое задание № 3

Тема 2. Приемники электрической энергии промышленных предприятий

Номер варианта определяется двумя числами по таблице 3, по первым буквам фамилии и имени. Вариант задания имеет структуру X1.Х2.

Таблица 3

Варианты заданий

Х

20

О

13

0,85

Задание

Для годового графика полной мощности, заданного вариантом, определите коэффициент формы К_ф, коэффициент заполнения графика К_з.г. и число часов использования максимальной нагрузки .
Указания для выполнения практического задания 3

1. Ознакомиться с темой 2 «Приемники электрической энергии промышленных предприятий».

2. Выполнить необходимые расчеты согласно методическим указаниям.

3. Оформить решение задачи с пояснениями хода решения.
Методические указания к решению практического задания 3

Так как задан график полной мощности, то необходимо, используя значение коэффициента мощности, построить годовой график активной мощности. Пересчет значений полной мощности в активную мощность для каждой ступени годового графика нагрузки будет выполняться по выражению:



где – активная мощность i-й ступени графика нагрузки, МВт;

– полная мощность i-й ступени графика нагрузки, МВ∙А.

Для определения коэффициента формы графика используется формула:

,

где – среднеквадратичная активная мощность;

– средняя активная мощность.

Определив среднеквадратичную активную мощность и среднюю активную мощность , необходимо найти коэффициент формы годового графика активной нагрузки.

Коэффициент заполнения годового графика активной нагрузки вычисляется путем определения из графика активной нагрузки максимальной активной мощности P_м и ее подстановки в выражение:



Число часов максимума нагрузки рассчитывается по формуле:

Практическое задание № 4

Тема 4. Внутризаводское электроснабжение

Номер варианта определяется по таблице 4, по первым буквам фамилии и имени. Вариант задания имеет структуру X1.Х2.

Таблица 1

Варианты заданий

Первая буква фами­лии	Ва­ри­ант (Х1)	Ц1		Ц2		Ц3		Пер­вая буква имени	Вариант (X2)	Ц4		Ц5
Х	21		0,7		0,8		0,9	О	14		0,7		0,9

Задание

На территории предприятия расположены пять цехов с мощностями , кВт. Известны координаты каждого цеха, заданные в виде ( ), а также коэффициенты активной мощности. Определите местоположение главной понизительной подстанции предприятия и постройте картограмму нагрузок.
Указания для выполнения практического задания 4

1. Ознакомиться с темой 4 «Внутризаводское электроснабжение».

2. Выполнить необходимые расчеты согласно методическим указаниям.

3. Оформить решение задачи с пояснениями хода решения.
Методические указания к решению практического задания 4

Определить местоположение подстанции – это значит найти координаты центра нагрузок.

• 
  По исходным данным построить оси X и Y генплана и нанести центры электрических нагрузок (ЦЭН) каждого цеха.
  
• 
  С учетом размеров территории генплана выбрать масштаб нагрузок, ориентируясь на наибольшую и наименьшую нагрузку, приняв удобный радиус:
  

где – масштаб нагрузок, кВт/км² или квар/км²;

, – наименьшая мощность цеха, кВт или квар;

– наименьший визуально воспринимаемый радиус картограммы нагрузки, км.

Величина округляется и принимается как для активных, так и для реактивных нагрузок.

• 
  Определить радиусы кругов активных и реактивных нагрузок всех цехов:
  

где и – радиусы активной и реактивной нагрузок, км;

и – активная и реактивная нагрузки цехов, кВт и квар соответственно;

, – масштаб нагрузок – активной и реактивной, кВт/км² и квар/км² соответственно.

Если даны только и , то:

• 
  Определить условные координаты ЦЭН всего предприятия:
  

A ( , ) – местоположение ГПП;



B ( , ) – местоположение ККУ,

где , – координаты ЦЭН активных, км;

, – координаты ЦЭН реактивных, км;

ККУ – комплектное компенсирующее устройство;

ГПП – главная понизительная подстанция.

• 
  Составить картограмму нагрузок, на которую нанести все необходимые данные.
  

Примечания

1. 
   Картограмму нагрузок можно составить для цеха и определить ЦЭН, т. е. определить место установки внутрицеховой ТП.
   
2. 
   Величина нагрузок на генплане изображается кругами, площадь которых пропорциональна им.