Расчет системы электроснабжения с напряжением сети 1 кВ и ниже

Техническоезадание навыполнениекурсовой работы.

Необходиморассчитатьтоки КЗ в сети0.4 кВ собственныхнужд электростанции.Расчет выполняетсядля поверкиотключающейспособностиавтоматическихвыключателей,проверки кабельныхлиний на термическуюстойкость, атакже для выбораустановоктоковых катушекавтоматическихвыключателейи проверки ихчувствительности.

С этой цельювыполняютрасчеты металлическихи дуговых КЗ– трехфазных,двухфазныхи однофазных.

Расчетнаясхема представленана рисунке:

Система

6.3кВ

ТТ1

Т1

Ш1

АВ1

К1 РУ-0.4 кВ

АВ2

КЛ1 К2 вторичнаясиловая обмотка

Расчет выполняетсяв именованныхединицах,сопротивлениярасчетной схемыприводятсяк напряжению0.4 кВ и выражаютсяв миллиомах.Параметрыэлементоврасчетной схемыприводятсяв таблицахприложения1. Расчеты выполняютсяв соответствиис методикой,рекомендованнойГОСТ 28249-93 на расчетытоков КЗ в сетяхс напряжениемдо 0.4 кВ.

Короткиезамыканиярассчитываютсяна шинах 0.4 кВРУ (точка К1) ина вторичнойсиловой сборкеза кабелем КЛ1(точка К2).

В данномпримере расчетыдуговых КЗвыполняютсяс использованиемпонижающегокоэффициентаКс, поэтомупереходныесопротивленияконтактов,контактныхсоединенийкабелей ишинопроводовв расчетныхвыраженияхдля определениясуммарногоактивногосопротивленияRне учитываются,эти сопротивленияучтены припостроениихарактеристикзависимостикоэффициентаКс от полногосуммарногосопротивлениядо места КЗ.

Параметрырасчетнойсхемы.

Система.

Мощностькороткогозамыкания

Sк= 400 мВА, UНВН = 6.3 кВ.

ТрансформаторТ1.

ТСН-250-6,3/0,4; схема соединенияобмоток /0

SН= 250 кВА,

UНВН = 6.3 кВ, UННН = 0.4 кВ,

Uк= 5.5 %.

Сопротивлениятрансформатора,приведенныек UННН = 0.4 кВ, определяютсяпо таблице 1Приложения1:

R1 = R2= R0= 9.7 мОм,

X1= X2= X0 =33.8 мОм.

ШинопроводШ1.

ШМА-4-1250,длина 40 м.

Удельныепараметрышинопроводапо данным таблицы11

Приложения1:

Прямаяпоследовательность:

R1уд = 0.034 мОм/м

X1уд = 0.016 мОм/м

Нулеваяпоследовательность:

R0уд = 0.054 мОм/м

X0уд = 0.053 мОм/м

Трансформаторытока ТТ1.

Удельныепараметрытрансформаторатока по даннымтаблицы 14 Приложения1:

КТТ= 150/5,

R1 = R0= 0.33 мОм,

X1= X0= 0.3 мОм.

Кабельнаялиния КЛ1.

АВВГ– (3185 + 170),

L= 50 м.

Удельныепараметрыкабеля по даннымтаблицы 7Приложения1:

Прямаяпоследовательность:

R1уд = 0.208 мОм/м

X1уд = 0.063 мОм/м

Нулеваяпоследовательность:

R0уд = 0.989 мОм/м

X0уд = 0.244 мОм/м

АвтоматическийвыключательАВ1.

Тип«Электрон»,IH= 1600A.

Изтаблицы13 Приложение1 определяемсопротивлениякатушек АВ1:

RКВ= 0.14 мОм/м,

XКВ = 0.08 мОм/м.

АвтоматическийвыключательАВ2.

ТипА3794С, IH= 400A.

Изтаблицы13 Приложение1 определяемсопротивлениякатушек АВ2:

RКВ= 0.65 мОм/м,

XКВ = 0.17 мОм/м.

Расчетпараметров схемы замещения.

Всесопротивлениярасчетной схемыприводятсяк Uбаз= 0.4 кВ.

Система.

Сопротивлениесистемы учитываетсяиндуктивнымсопротивлениемв схеме замещенияпрямой последовательности.

Xcэ= Uн нн ² 10³ / Sк = 0.4 ²10³ /400 = 0.4 мОм

Трансформатор.

Длятрансформаторасо схемой соединенияобмоток /0 активные ииндуктивныесопротивленияобмоток одинаковыдля всех трехпоследовательностей.

R1т = R2т= R0т= 9.7 мОм,

X1т= X2т= X0т= 33.8 мОм.

ШинопроводШ1.

СопротивлениешинопроводаШ1 определяемпо известнымудельнымсопротивлениям шинопроводаи его длине:

R1ш = R2ш = 0.034 40= 1.36 мОм

X1ш= X2ш=0.016 40 = 0.64 мОм

R0ш = 0.054 40= 2.16 мОм

X0ш= 0.053 40 = 2.12 мОм

Кабельнаялиния КЛ1.

Сопротивлениелинии КЛ1 определяемпо известнымудельнымсопротивлениямкабеля и егодлине:

R1кл = R2кл = 0.208 50 = 10.4 мОм

X1кл = X2кл = 0.063 50 = 3.15 мОм

R0кл= 0.989 50 = 49.45 мОм

X0кл= 0.244 50 = 12.2 мОм

Схема замещенияпрямой (обратной)последовательностипредставленана рис.1, схемазамещениянулевой последовательности– на рис.2.

Схемазамещенияпрямой (обратной)последовательности:

Хс= 0.4 мОм

Rтт= 0.33мОм

Xтт= 0.3 мОм

Rт= 9.7 мОм

Xт= 33.8 мОм

Rш1= 1.36 мОм

Xш1= 0.64 мОм

Rкв1= 0.14 мОм

Xкв2= 0.08 мОм

К1

Rкв2= 0.65 мОм

Xкв2= 0.17 мОм

Rкл1= 10.4 мОм

X

кл1= 3.15 мОм

К2

Схемазамещениянулевой последовательности:

Rот= 9.7 мОм

Хот= 33.8 мОм

Rош1= 2.16 мОм

Хош1= 2.12 мОм

Rокв1= 0.14 мОм

Хокв1= 0.08 мОм

К1

Rокв2= 0.65 мОм

Хокв2= 0.17 мОм

Rокл1= 49.45 мОм

Хокл1= 12.2 мОм

К2

Расчеттоков короткогозамыкания дляточки К1.

ТрехфазноеКЗ.

ТокметаллическоготрехфазногоКЗ I⁽³⁾_КМ определяетсяпо формуле:

I⁽³⁾_КМ=U_{H HH} / (3 Z⁽³⁾_)= U_{H HH} / (3  R² _1+ X²_1)

Посхеме замещенияпрямой последовательностисуммарныесопротивления R_1и X_1определяемарифметическимсуммированиемсопротивленийдо точки КЗ.

R_1 = 0.33 + 9.7 + 1.36 + 0.14 = 11.53 мОм

X_1= 0.4 + 0.3 + 33.8 + 0.64 + 0.08 = 35.22 мОм

Полноесуммарноесопротивлениедо точки К1

Z⁽³⁾_= 11.53²+ 35.22² = 37.06 мОм

ТоктрехфазногометаллическогоКЗ:

I

⁽³⁾_КМ = 400/ (337.06) = 6.23 кА

Ток трехфазногодугового КЗопределяемс использованиемснижающегокоэффициентаКс. КривыезависимостикоэффициентаКс от суммарногосопротивлениядо места КЗпостроены дляначальногомомента КЗ(кривая 1) иустановившегосяКЗ (кривая 2).

Расчетыпоказываю, чторазница в значенияхтоков дуговыхКЗ для разныхмоментов временинезначительна,примерно составляет10%. Поэтому можнодля практическихрасчетов дуговыхКЗ определитьток по минимальномуснижающемукоэффициентуКс2 (кривая2), полагая, чтоток в процесседугового КЗпрактическине изменяется.В данном случаерасчет дуговыхКЗ производитсяс использованиеобоих характеристик,т.е. определяютсяи Кс1 иКс2.

Расчет дуговоготрехфазногоКЗ выполняетсяв следующемпорядке:

1.Определяютсязначения снижающегокоэффициентадля начальногомомента КЗ (Кс1) и для установившегосяКЗ (Кс2 ).

ПриZ⁽³⁾_ = 37.06 мОм Кс1= 0.76, а Кс2 = 0.68.

2. Токтрехфазногодугового КЗопределяетсяпо формуле

I⁽³⁾_КД = I⁽³⁾_КМ  Кс

I⁽³⁾_КД = 6.23  0.76= 4.73 кА tкз 0

I⁽³⁾_КД=6.23 0.68 = 4.24 кА tкз> 0.05 c

Ударныйток КЗ определяем по формуле:

i_Y = KY2I⁽³⁾_{К М}

Ударныйкоэффициент KY определяемпо характеристике.

НаходимотношениеХ⁽³⁾_/R⁽³⁾_= 35.22 / 11.53 = 3.05.

ЭтомуотношениюсоответствуетKY = 1.3

Определяемi_Y = 1.326.23 = 11.45 кА

ДвухфазноеКЗ.

ТокметаллическогодвухфазногоКЗ I⁽²⁾_КМ определяетсяпо формуле:

I⁽²⁾_КМ = U_HHH / (3  Z⁽²⁾_)= 0.865 I⁽³⁾_{К М}

Полноесуммарноесопротивлениедо точки К1 придвухфазномКЗ определяетсяпо формуле

Z⁽²⁾_=(2/3) R² _1+ X² _1 , мОм

Z

⁽²⁾_=(2/3)11.53²+ 35.22² = 42.79 мОм

Определимток двухфазногометаллическогоКЗ:

I

⁽²⁾_КМ = 400/ (342.79) = 5.39 кА

Проверяем I⁽²⁾_{К М} = 0.865 I⁽³⁾_КМ = 0.865  6.23= 5.39 кА.

Расчетдугового двухфазногоКЗ:

Определяем коэффициентыКс1 иКс2

Z⁽²⁾_ = 42.79 мОм Кс1= 0.79, а Кс2= 0.71

Определимток двухфазногодугового КЗ:

I⁽²⁾_КД = 5.39  0.79= 4.26 кА tкз 0

I⁽²⁾_КД = 5.39  0.71= 3.83 кА tкз> 0.05 c

ОднофазноеКЗ.

ТокметаллическогооднофазногоКЗ I⁽¹⁾_КМ определяетсяпо формуле:

I⁽¹⁾_КМ = U_HHH / (3  Z⁽¹⁾_)

Полноесуммарноесопротивлениедо точки К1 приоднофазномКЗ определяетсяпо формуле

Z⁽¹⁾_= (1/3) ( 2R_1+ R_0)²+ (2X_1+X_0,)²

Предварительноопределяемсуммарныеактивное ииндуктивноесопротивлениянулевой последовательностидо токи К1 изсхемы замещения:

R_0 = 9.7 + 2.16 + 0.14 = 12 мОм

X_0= 33.8 + 2.12 + 0.08 = 36 мОм

Определяемполное суммарноесопротивлениецепи для однофазногоКЗ:

Z⁽¹⁾_= (1/3) ( 211.53 + 12)²+ (235.22+ 36)² = 37.36 мОм

Определимток однофазногометаллическогоКЗ:

I

⁽¹⁾_КМ = 400/ (337.36) = 6.18 кА

Расчетдугового однофазногоКЗ:

Определяем коэффициентыКс1 иКс2

Z⁽¹⁾_ = 37.36 мОм Кс1= 0.76, а Кс2= 0.68.

Определимток однофазногодугового КЗ:

I⁽¹⁾_КД = 6.18  0.76= 4.7 кА tкз 0

I⁽¹⁾_КД = 6.18  0.68= 4.2 кА tкз> 0.05 c

Расчеттоков короткогозамыкания дляточки К2.

ТрехфазноеКЗ.

Определяемсуммарныеактивное ииндуктивноесопротивления до токи К2 изсхемы замещения:

R_1= 0.33 + 9.7 + 1.36 + 0.14 +0.65 + 48 = 22.58 мОм

X_1= 1.6 + 0.3 + 33.8 + 0.64 + 0.08 + 0.17 + 3.15 = 39.74 мОм

Суммарноесопротивление:

Z⁽³⁾_= 22.58²+ 39.74² = 45.71 мОм

ТоктрехфазногометаллическогоКЗ:

I

⁽³⁾_КМ = 400/ (345.71) = 5.05 кА

Определяемтоки дуговогоКЗ:

Определяютсязначения снижающегокоэффициентадля начальногомомента КЗ (Кс1) и для установившегосяКЗ (Кс2 ).

ПриZ⁽³⁾ _К = 45.71 мОм Кс1= 0.79, а Кс2 = 0.7.

Токтрехфазногодугового КЗопределяетсяпо формуле

I⁽³⁾_КД = I⁽³⁾_КМ  Кс

I⁽³⁾_КД = 5.05  0.79= 3.99 кА tкз 0

I⁽³⁾_КД=5.05 0.7 = 3.54 кА tкз> 0,05 c

Ударныйток КЗ определяем по формуле:

i_Y = KY2I⁽³⁾_{К М}

Ударныйкоэффициент KY определяемпо характеристике.

НаходимотношениеХ_1/R_1= 39.74 / 22.58 = 1.76

ЭтомуотношениюсоответствуетKY = 1.15

Определяемi_Y = 1.1525.05 = 8.21 кА

ДвухфазноеКЗ.

Длярасчета двухфазногоКЗ в точке К2определяемследующиевеличины.

Полноесуммарноесопротивлениедо точки КЗопределяетсяпо формуле

Z⁽²⁾_=(2/3) R² _1+ X² _1 , мОм

Z⁽²⁾_=(2/3)Z⁽³⁾_ = 52.78 мОм

Определимток двухфазногометаллическогоКЗ:

I

⁽²⁾_КМ = 400/ (352.78) = 4.38 кА

Определяемтоки дуговогоКЗ:

Определяем коэффициентыКс1 иКс2

Z⁽²⁾_ =52.78 мОм Кс1= 0,81, а Кс2= 0,73

Определимток двухфазногодугового КЗ

I⁽²⁾_КД = 4.38  0.81= 3.55 кА tкз 0

I⁽²⁾_КД = 4.38  0.73= 3.2 кА tкз> 0.05 c

ОднофазноеКЗ.

Длярасчета однофазногоКЗ в точке К2определяемследующиевеличины.

Определяемсуммарныеактивное ииндуктивноесопротивлениянулевой последовательностидо токи К2 изсхемы замещениянулевой последовательности:

R_0= 2.7 + 2.16 + 0.14 + 0.65 + 49.45 = 62.1 мОм

X_0= 33.8 + 2.12 + 0.08 + 0.17 + 12.2 = 48.37 мОм

Определяемполное суммарноесопротивлениецепи для однофазногоКЗ:

Z⁽¹⁾_= (1/3) ( 222.58 + 62.1)²+ (239.74+ 48.37)² = 55.63 мОм

Определимток однофазногометаллическогоКЗ:

I

⁽¹⁾_КМ = 400/ (355.63) = 4.15 кА

Расчетдугового однофазногоКЗ:

Определяем коэффициентыКс1 иКс2

Z⁽¹⁾_ =55.63 мОм Кс1= 0.81 ; Кс2 =0.72

Определимток однофазногодугового КЗ:

I⁽¹⁾_КД = 4.15  0.81= 3.36 кА tкз 0

I⁽¹⁾_КД = 4.15  0.72= 2.99 кА tкз> 0.05 c

Результатырасчетов токовКЗ.

Виды КЗ Точка КЗ	Трехфазное КЗ				Двухфазное КЗ			Однофазное КЗ
	IКМ кА	IКДнач кА	IКДуст КА	iуд кА	IКМ КА	IКДнач КА	IКДуст КА	IКМ КА	IКДнач КА	IКДуст кА
К1	6.23	4.73	4.23	11.45	5.39	4.26	3.83	6.18	4.7	4.2
К2	5.05	3.99	3.54	8.21	4.38	3.55	3.2	4.15	3.36	2.99

Графиктоков КЗ взависимостиот Z_.

Списокиспользуемойлитературы.

1. Правилаустройстваэлектроустановок.- М. Энергоатомиздат,1987г.

2. ГОСТ28249-93 Короткиезамыкания вэлектроустановкахпеременногонапряжениядо 1 кВ. – М. Изд-вомеж. гос. стандарт,1994г.

3. УльяновС.А. Электромагнитныепереходныепроцессы вэлектрическихсистемах. Учебникдля электротехническихи энергетическихвузов и факультетов.М., «Энергия»,1970г.

Содержание.

Техническоезадание навыполнениекурсовой работы.----------------3

Параметрырасчетнойсхемы.-------------------------------------------------5

Расчетпараметров схемызамещения.--------------------------------------7

Схемызамещения----------------------------------------------------------------8

Расчеттоков короткогозамыкания дляточки К1.-----------------------10

Расчеттоков короткогозамыкания дляточки К2.-----------------------13

Результатырасчетов токовКЗ.----------------------------------------------15

Графиктоков КЗ взависимостиот Z_.-------------------------------------16

Списокиспользуемойлитературы.-----------------------------------------17

МинистерствоОбразования РоссийскойФедерации

ИРКУТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедраэлектрическихстанций, сетейи систем.

Курсоваяработа:

по курсу"Переходныепроцессы".

РАСЧЕТСИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯС НАПРЯЖЕНИЕМСЕТИ 1 кВ И НИЖЕ.

КазаковС. Н., студента

группы ЭП-99-1.

Научныйруководитель:

Дунаева Н.П.,к.т.н., доцент.

Иркутск2001.