Эквивалентная схема замещения

Для каждой точки КЗ составляется схема замещения. Например, для точки КЗ-1 (на сборных шинах ГРЩ), схема замещения приведена на рисунке 12.

Рисунок 12 - Схема замещения

ra1 =0.025 ra2=0.025 ra3=0.018

x”d1 = 0.18 x”d2 =0.18 x”d3=0.12

Активное и индуктивное сопротивление линии от СГ до точки КЗ, учитывающее сопротивления автоматов, ТТ, шин (сборной и генераторной)

r1=0.0018015 r2=0.0014385 r3=0.001459

x1=0.0022855 x2=0.0019485 x3=0.002566

5.3.2 Установим базисные величины:

Базисная мощность (мощность всех генераторов), кВА:

Базисное напряжение, В:

U_б=U_н=400 (В);

Базисный ток, А:



Все параметры схемы замещения (в о.е.) приводятся к базисным условиям по выражениям:

Базисная мощность отдельных генераторов, кВА

Сопротивление эквивалентных цепей

Сверхпереходное сопротивления:

Активное сопротивление от генератора до точки КЗ

Индуктивное сопротивление от генератора до точки КЗ

Полное сопротивление генераторных ветвей:

Полное сопротивление цепи

r*_p=0.024 x*_p=0.142

Определение ударного коэффициента:

Находим по графику:

К_у=1,6

Определение кратности периодической составляющей токов КЗ:

Находим по графику и записываем результаты в таблицу 7

Таблица 8 - Кратность периодической составляющей токов КЗ

t, сек	0	0,001	0,01	0,05	0,1	0,15	0,25	0,4	0,6
I*	1804	7,8	6,2	5,6	5,5	5,4	5	4,65	4,21

Определяем ударный ток КЗ , созданный генератором, кА :

Ударный ток подпитки от эквивалентного АД

К_уд=1,6

для АД мощностью 200 кВт

Принимаем параметры АД: Uнд=380В; ; ;;

Кратность тока подпитки, А:

Полный ударный ток в точке КЗ

Определение установившегося значения тока КЗ:

По полученным данным строим график токов КЗ:



Рисунок 13 - График токов КЗ на сборной шине

5.4 Расчёт токов КЗ на зажимах мощного генератора

5.4.1 Эквивалентная схема замещения

Рисунок 14 - Схема замещения

ra1 =0.025 ra3=0.018 ra4=0.018

x”d1 = 0.18 x”d3=0.12 x”d4=0.12

Z1, Z3 и Z4 полное сопротивление генераторных ветвей/

Активное и индуктивное сопротивление линии от точки разветвления СГ1, СГ3 и СГ4 до точки К3, учитывающее автоматов, ТТ, шины (сборной и генераторной )

r2=0.014385

x2=0.0019485

5.4.2 Установим базисные величины:

Базисная мощность (мощность всех генераторов), кВА:

Базисное напряжение, В:

U_б=U_н=400 (В);

Базисный ток, А:

5.4.3 Все параметры схемы замещения (в о.е.) приводятся к базисным условиям по выражениям:

Базисная мощность отдельных генераторов, кВА

5.4.3.1 Активное сопротивление от генератора до точки КЗ

5.4.3.2 Индуктивное сопротивление от генератора до точки КЗ

5.3.5 Полное сопротивление цепи

r*_p=0.119 x*_p=0.181

5.4.6 Определение ударного коэффициента:

Находим по графику:

К_у=1,125

5.4.7 Определение кратности периодической составляющей токов КЗ:

Находим по графику и записываем результаты в таблицу 8

Таблица 9 - Кратность периодической составляющей токов КЗ

t, сек	0	0,001	0,01	0,05	0,1	0,15	0,25	0,4	0,6
I*	1443,4	5,4	4,6	4,4	4,36	4,3	4,28	4,25	4,05

5.4.8 Определяем ударный ток КЗ , созданный генератором, кА :

5.4.9 Ударный ток подпитки от эквивалентного АД

К_уд=1,125

для АД мощностью 200 кВт

Принимаем параметры АД: Uнд=380В; ; ;;

Кратность тока подпитки, А:

5.4.10 Полный ударный ток в точке КЗ

5.4.11 Определение установившегося значения тока КЗ:



По полученным данным строим график токов КЗ:

Рисунок 15 - График токов КЗ на зажиме мощного генератора

5.5 Расчёт токов КЗ на фидере мощного потребителя

5.5.1 Эквивалентная схема замещения

Рисунок 16 - Эквивалентная схема замещения

r_к=0,00261

x_к=0,0405

5.5.2. Установим базисные величины (в пункте 5.3.2)

5.5.3. Сопротивление фидера приводим к базисным (Z1-Z4 сопротивление генераторных ветвей рассчитанные в пункте 5.3.4)

5.5.3.1 Активное сопротивление от генератора до точки КЗ



5.5.3.2 Индуктивное сопротивление от генератора до точки КЗ

5.5.4.1 Полное сопротивление ветвей

5.5.4.2 Сопротивление кабеля:

5.5.5 Полное сопротивление цепи:

r*_p=0.045 x*_p=0.459

5.5.6 Определение ударного коэффициента:

Находим по графику:

К_у=1,74

5.5.7 Определение кратности периодической составляющей токов КЗ:

Находим по графику и записываем результаты в таблицу 9

Таблица 10 - Кратность периодической составляющей токов КЗ

t, сек	0	0,001	0,01	0,05	0,1	0,15	0,25	0,4	0,6
I*	1804	2,45	2,25	2,2	2,18	2,33	2,4	2,5	2,55

5.4.8 Определяем ударный ток КЗ , созданный генератором, кА :

5.4.9 Ударный ток подпитки от эквивалентного АД

К_уд=1,74

Принимаем параметры АД: Uнд=380В; ; ;;

Кратность тока подпитки, А:

5.4.10 Полный ударный ток в точке КЗ

5.4.11 Определение установившегося значения тока КЗ:

По полученным данным строим график токов КЗ:

Рисунок 17 - График токов КЗ на фидере мощного потребителя

5.6 Расчёт провалов напряжения при пуске мощного потребителя

5.6.1 Исходные данные для расчета

Генератор МСК 113-4:

номинальная мощность: Р=300 кВт

номинальное напряжение: U=400 B

активное сопротивление: r_a=0.018

индуктивное сопротивление:

по продольной оси: x_d=1.6 o.e.

переходное по продольной оси: x'_d=0.2 o.e.

сверхпереходное по продольной оси: x''_d=0.12

по поперечной оси: x_q=0.826

постоянные времени: T'_d0=2.4 сек

T'_d= 0.31 сек

Самый мощный потребитель (брашпиль) 4А200М2 У3

Номинальная мощность: Рд= 43 кВт

Номинальное напряжение: U=380 B

Линейный ток: I_л=35 А

Коэффициент мощности:=0,89

Кратное пусковой тока:K_iп=7.5

5.6.2 Находим параметры АД

Полная номинальная мощность АД, кВА:

Полное сопротивление в о.е:

Активное и индуктивное сопротивление в о.е:



5.6.3 Эквивалентная схема замещения и ее параметры:

Базисные величины:

В

кВА

А

Рисунок 18 - Расчетная схема пуска

Переходное сопротивление обмотки по продольной и поперечной оси:

Определение параметров двигателя, приведенных к базису:

Определяем параметры питающего кабеля:

1 жила, сечение кабеля КНРП: S=16 мм²

Сечение кабеля до АД: 1 жила 16 мм²

Активное сопротивление :0,0007561 мОм

Индуктивное сопротивление: 0,041046 мОм

Определение полного сопротивления внешней цепи:

r*_B=1.072 x*_B=0.645

5.6.4 Определение минимального напряжения при пуске

5.6.5 Провал напряжения

5.6.6 Построение кривой провала напряжения

Находят U_y в конце пуска АД:

Выберем коэффициент формировки возбуждения из T'_d0 = 2.48 сек:

k_f=1.6

Постоянная времени ОВ СГ при замкнутой обмотке статора:



5.6.7 Определяем текущие значения U_t по выражению ,при холостой работе СГ

Рисунок 19 - График провала напряжения мощного потребителя

5.7 Мероприятия по снижению токов КЗ и провала напряжения

Мощности современных энергетических систем непрерывно повышаются, а токи короткого замыкания растут; при этом электрические аппараты, шины и кабели, устойчивые при коротком замыкании, становятся все более экономически дорогими. Необходимо ограничить величину тока КЗ с тем, чтобы облегчить условия работы электрооборудования и повысить надежность работы установок.

Ограничение токов КЗ осуществляется:

- искусственным увеличением сопротивления цепи до точки короткого замыкания.

Увеличение переходных сопротивлений синхронных генераторов.

Выбирают схемы СЭС которые позволяют увеличить результирующее (эквивалентное) сопротивление в цепи КЗ, тем самым снизить ток короткого замыкания.

Схемные способы ограничения токов КЗ:

1. Установкой нескольких СЭС на судне.

2. Секционирование шин ГРЩ, причем в каждой секции подключается определенная группа генераторов.

Увеличение сопротивления цепи до точки КЗ возможно также путем включения специальных реактивных (индуктивных) сопротивлений реакторов. Этот путь получил широкое применение в высоковольтных береговых установках.

Потери мощности при номинальных токах в реакторах невелики: менее 1% от мощности, пропускаемой реактором. В этом важное преимущество индуктивных сопротивлений перед активными.

Применение реакторов позволяет:

Удешевить и облегчить коммутационную аппаратуру, кабели и шины распределительных устройств путем значительного ограничения тока КЗ;

Повысить надежность электроснабжения приемников за счет увеличения остаточного напряжения на сборных шинах при КЗ на одной из линий, отходящих от шин, или на одной из секций шин;

Увеличить мощность электрической станции без увеличения коммутационной способности аппаратов.

В общем случае для снижения провалов напряжения и их длительности необходимо уменьшить r_Я у двигателей постоянного тока и х' у синхронных генераторов и применять быстродействующие САРН, но первое из этих мероприятий можно выполнить при проектировании и изготовлении и не будет технически целесообразности разделе генераторов

Поэтому следует:

а) При перегрузки производят автоматическую разгрузку генераторных агрегатов или водят резервный генератор.

б) При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором производят ограничения пускового тока, для генераторов серии МСК,ГМС 1:4.

При частых пусках асинхронного двигателя пусковой ток можно ограничить следующими способами:

1. Запускается асинхронный двигатель с помощью автотрансформатора, пусковых реостатов или дросселей. Эти мероприятия снижают пусковой ток в 2-3 раза

2. переключить обмотки статора асинхронного двигателя со «звезды» на «треугольник».

Указанные способы уменьшают величину напряжения, поэтому такие пуски можно осуществлять не при значительных нагрузках.

При пуске асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением в обмотке статора уменьшает обороты синхронного генератора, и следовательно пуск асинхронного двигателя может не состоятся из-за больших провалов снижения частоты.

Поэтому с указанными методами хорошо сочетается метод предварительной фарсировки асинхронного двигателя.

Для ограничения провалов напряжения, возможно, применение батареи конденсаторов, которые снижают индуктивный ток, который снижает размагничивающие действие.

Если все указанные способы не помогают снизить провал напряжения, необходимо установить специальный генератор, который будет работать при пуске потребителя. В моем курсовом проекте дополнительных средств для снижения провалов напряжения не потребовалось.



6. ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ ГРЩ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ И ДИНАМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

6.1 Проверка на термическую устойчивость

6.1.1 Начальные условия сборной шины

Площадь сечения сборной шины: S=3(80x6)²;

Температура нагрева: Тн=90⁰С;

Активное сопротивление цепи: r*_p=0.024 о.е.

Индуктивное сопротивление цеп: x*_р=0,142 о.е.

Ударный ток КЗ: о.е.

: О.е.

Ток в промежутки времени бесконечности: А;

6.1.2 Определяю величину АUн зная, что температура нагрева 90⁰ и шины медные.

А²сек/мм²;

6.1.3 Определяем фиктивное время нагрева сборной шины (это время отображает длительность КЗ)

t_фп в зависимости от ;

При t_кз=1, ;

сек;



6.1.4Действительные значения t нагрева шин током КЗ в зависимости от AU_k

По кривой температура нагрева шин и кабелей при КЗ выбираем значение U_K=95⁰

Шины работают термически устойчиво

6.2 Проверка сборной шины на динамическую устойчивость

Рисунок 20 - Сборные шины

h- высота шины

b- ширина шины

l- длина между пролётами шины

a - расстояние между осями

6.2.1 Начальные данные

h= 80 мм = 8см

b= 6 мм = 0.6см

a= 30 мм = 3 см

К=1,76 для трехфазных КЗ

Iуд=48708 А

6.2.2 Определяем соотношения:

По кривой определяем коэффициент формы кривой шины

6.2.3 Находи момент сопротивления для шин прямоугольного сечения положенного на ребро

6.2.4 Находим значение силы приложенной к единицы длины шины при протекании токов КЗ,Н/см

6.2.5 Максимальное расстояние между опорами, см

=14000 Н/см²

Принимаем l=40 см, тогда при длине сборной шины 0,8 м потребуется опоры.

6.2.6 Величина изгибающего момента для числа опор больше двух, Н*см

6.2.7 Максимальное расчётное напряжение в шине, Н/см²



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Под ред. Китаенко Г.И. Справочник судового электротехника. - Л.:Судостроение, 1980.

2. Мещанинов П.А. Автоматизация СЭЭС. Л.: Судострение,1970

3. Некифоровский Н.Н, Норневский Б.И. Судовые электрические станции. М.: Транспорт, 1974.

4. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1989.

5. Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы. Л.: Судостроение 1967.

6. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы.М. : Транспорт. 1988.

Размещено на Allbest.ru

...