Расчет токов короткого замыкания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Термины и определения

2. Расчетная часть

2.1 Задание и исходные данные

2.2 Решение задачи

2.3 Расчет КЗ1 и КЗ2

2.4 Выбор выключателей для КЗ1 и КЗ2

Выводы

Список литературы



Введение

Для электроустановок характерны 4 режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные - продолжительными режимами.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания (КЗ); для выбора уставок и оценки возможного действия релейной защиты и автоматики; для определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи; для выбора заземляющих устройств.

При расчетах токов КЗ допускается не учитывать:

сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей, если продолжительность КЗ не превышает 0,5 с;

ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;

насыщение магнитных систем электрических машин;

поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330-500 кВ, если их длина не превышает 150 км.

Короткие замыкания есть случайные события. Совокупность параметров режима короткого замыкания образует множество вероятностных параметров. Расчетные условия КЗ, т.е. наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия КЗ, формируются на основе опыта эксплуатации электроустановок, анализа отказов электрооборудования и последствий КЗ, использования соотношений параметров режима КЗ, вытекающих из теории переходных процессов в электроустановках. Расчетные условия КЗ определяются индивидуально для каждого элемента электроустановки. Для однотипных по параметрам и схеме включения элементов электроустановки допускается использовать аналогичные расчетные условия.

Целью работы является изучение методов практического расчета начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания.



1. Термины и определения

Замыкание - всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или с землей.

Короткое замыкание -- замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Короткое замыкание на землю -- короткое замыкание в электроустановке, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента.

Однофазное короткое замыкание -- короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяется только одна фаза.

Двухфазное короткое замыкание -- короткое замыкание между двумя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

Двухфазное короткое замыкание на землю -- короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо - или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются две фазы.

Двойное короткое замыкание на землю -- совокупность двух однофазных коротких замыканий на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки.

Трехфазное короткое замыкание - короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

Трехфазное короткое замыкание на землю -- короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо - или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются три фазы.

Режим короткого замыкания -- режим работы электроустановки при наличии в ней короткого замыкания.

Предшествующий режим -- режим работы электроустановки непосредственно перед моментом возникновения короткого замыкания.

Установившийся режим короткого замыкания -- режим короткого замыкания электроустановки, наступающий после затухания во всех цепях свободных токов и прекращения изменения напряжения возбудителей синхронных машин под действием автоматических регуляторов возбуждения.

Переходный процесс в электроустановке -- процесс перехода от одного установившегося режима электроустановки к другому.

Мгновенное значение тока короткого замыкания -- значение тока короткого замыкания в рассматриваемый момент времени.

Действующее значение тока короткого замыкания -- среднее квадратическое значение тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени.

Установившийся ток короткого замыкания -- значение тока короткого замыкания после окончания переходного процесса, характеризуемого затуханием всех свободных составляющих этого тока и прекращением изменения тока от воздействия устройств автоматического регулирования возбуждения источников энергии.

Ударный ток короткого замыкания -- наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания.

Расчетная схема электроустановки -- электрическая схема электроустановки, при которой имеют место расчетные условия короткого замыкания для рассматриваемого ее элемента.

Расчетная точка короткого замыкания -- точка электроустановки, при коротком замыкании в которой для рассматриваемого элемента электроустановки имеют место расчетные условия короткого замыкания.

Сквозной ток короткого замыкания - ток, проходящий через включенный коммутационный электрический аппарат при внешнем коротком замыкании.

Содержание апериодической составляющей в отключаемом токе короткого замыкания -- отношение апериодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания в заданный момент времени к увеличенному в раз действующему значению периодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания в тот же момент времени.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания -- электромагнитная постоянная времени, характеризующая скорость затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.



2. Расчетная часть

2.1 Задание и исходные данные

Задание: определить токи короткого замыкания в точках К1 и К2 на заданной схеме.

Исходные данные:

Расчетная схема приведена на листе 1 формата А2

С - система: Sкс max = 2500МВА; Uн=115 кВ;

Uб = Uср = 115 кВ; Iб = 0,5кА при Uср;

на шинах 10 кВ:

Uб = Uср = 10,5 кВ; Iб = 5,5кА при Uср;

W1- ВЛ: х0 = 0,4 Ом/км, l =15 км;

Т1 - трансформатор ГПП 110/10,5 кВ с расщепленной обмоткой 10,5 кВ:

Sном = 63 МВА, UВН = 110 кВ, UНН= 10 кВ,

приведённое к

Sнт Uк - (Н1//Н2)% = 10,5%,

приведенное к 0,5 Sнт Uк ВН1% и ВН2% = 10%

Uк, U1 - U2 % = 20%

2.2 Решение задачи

Составим схему замещения и определяем сопротивление всех элементов в относительных единицах, принимая Sб = 100 мВА.

В схему замещения не входят двигатели СД 1,2,3,4,5, трансформаторы Т2 и Т3, реактор LR и нагрузки R1 и R2.

На схеме замещения указаны порядковый номер в числителе и сопротивление элементов в знаменателе.

Находим сопротивление системы:

x1 = Uср2/ Sкс max (2.1)

x1 = 1152/ 2500 = 5,29 Ом

Находим сопротивление воздушной линии:

x2 = x0 * l * Sб / Uср2 (2.2)

x2 = 0,4* 15 * 100/1152 = 0,045 Ом

Находим сопротивление обмоток трансформатора ГПП:

x3 = 0,125Uк в-н % / 100 * Sб / Sном (2.3)

x3 = 0,125*10,5/100 * 100/63 = 0,02 Ом

x4 = 1,75Uк в-н % / 100 * Sб / Sном (2.4)

x4 = 1,75*10,5/100 * 100/63 = 0,29 Ом

Находим результирующее сопротивление для точки К1:

xрез = x1 + x2 (2.5)



xрез = 5,29 + 0,045 = 5,335 Ом

Находим результирующее сопротивление для точки К2:

xрез = x1 + x2+x3+ x4 (2.6)

xрез = 5,29 + 0,045+0,02+0,29 = 5,645 Ом

2.3 Расчет токов КЗ1 и КЗ2

Определяем ток КЗ для точки К1:

Iк = Uср / * xрез (2.7)

Iк = 115/ * 5,335 = 12,46 кА

Определяем ток КЗ для точки К2:

Iк = Iн * 100/ Uк (2.8)

Iк = 5,5 * 100/ 20 = 27,5 кА

Определяем мощность КЗ в точке К1:

Sк = Uср2 / xрез (2.9)

Sк = 1152 / 5,335= 2478 мВА

Определяем мощность КЗ в точке К2:

Sк = Sн* 100/Uк% (2.10)



Sк = 63000* 100/10,5 = 600 мВА

Определяем ток КЗ периодическую составляющую для точки К1:

Iпо = Iб / xрез (2.11)

Iпо1 = 0,5 / 5,335=0,093 кА

Определяем ток КЗ периодическую составляющую для точки К2:

Iпо2 = 5,5 / 5,645=0,974 кА

Определяем ударный ток для для точки К1:

iуд = *Ку*Iпо (2.12)

так как неизвестны данные для нахождения ударного коэффицента, принимаем среднее значение Ку= 1,8, отсюда:

iуд1 = 1,41*1,8 * 0,093= 0,236 кА

Определяем ударный ток для для точки К2:

iуд2 = 1,41*1,8 * 0,974= 2,472 кА

2.4 Выбор выключателей для КЗ1 и КЗ2

Выбираем для точки КЗ1 выключатель МКП-110Б-630-20У1:

по номинальному напряжению

Uуст ? Uном, (2.13)

Uуст = 110кВ ? Uном = 110кВ

по номинальному току



Iраб.max ? Iном, (2.14)

Iраб.max = 500А ? Iном = 630А

по электродинамической стойкости

Iп.0 ? Iпр.скв, (2.15)

Iп.0 = 0,093кА ? Iпр.скв = 20кА

где iпр.скв, Iпр.скв - предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение), определяемые по каталогу;

по току отключения

Iраб.max ? Iотк, (2.16)

Iраб.max = 500А ? Iотк =20кА

где Iотк ? номинальный ток отключения выключателя нагрузки.

Выбираем для точки К2 выключатель МГГ-10-5000-63У3:

по номинальному напряжению

Uуст ? Uном,

Uуст = 10кВ ? Uном = 10кВ

по номинальному току

Iраб.max ? Iном,



Iраб.max = 5500А ? Iном = 5600А

по электродинамической стойкости

Iп.0 ? Iпр.скв,

Iп.0 = 0,974кА ? Iпр.скв = 64кА

где iпр.скв, Iпр.скв - предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение), определяемые по каталогу;

по току отключения

Iраб.max ? Iотк,

Iраб.max = 500А ? Iотк =20кА

где Iотк ? номинальный ток отключения выключателя нагрузки.

электроустановка ток замыкание трансформатор



Выводы

Выполнив задание курсового проекта, освоил методы практического определения токов короткого замыкания в разных точках цепи.

Были рассчитаны токи КЗ для двух точек в расчетной схеме: К1 и К2. В первом случае ТКЗ составил Iк =12,46 кА. Для этого случая был подобран выключатель МКП-110Б-630-20У1, который следует установить перед началом линии (ЛЭП: 0, 45 Ом/км, 100 км).

Во втором случае ТКЗ составил Iк =27,5 кА. Для этого случая был подобран выключатель МГГ-10-5000-63У3, который следует установить на выходе трансформатора ГПП.



Список литературы

1. УльяновС.А Короткие замыкания в электрических системах, М., Гостэнергоиздат,1952.

2. Фёдоров А.А. Электроснабжение промышленных предприятий, М., Госэнергоиздат,1961.

3. Баптиданов Л.Н. и Тарасов В.И. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Т. 1. М., Госэнергоиздат, 1960.

4. Маркович И.М. Токи короткого замыкания и устойчивость параллельной работы систем. М.,Госэнергоиздат, 1947.

5. Щедрин Н.Н. Токи короткого замыкания высоковольтных систем. М., ОНТИ,1935.

6. Фёдоров А.А. Основы электроснабжения предприятий. М., «Энергия»,1967.

7. Фёдоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., «Энергия», 1972.

Размещено на Allbest.ru

...