Электроснабжение на предприятии (стр. 9 из 12)

- не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную схему;

- трехфазная сеть считается симметричной;

- не учитываются токи нагрузки элементов сети;

- не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушной и кабельной сетях;

- не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;

- не учитываются токи намагничивания трансформаторов;

- не учитывают активное сопротивление сети, если выполняется условие где и суммарное активное и реактивное сопротивления элементов систем от источника питания до точки КЗ.

- при определении тока КЗ учитывают подпитку от двигателей высокого напряжения: подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ; подпитку от асинхронных двигателей – только в ударном токе КЗ.

5.2. Точки расчета тока короткого замыкания.

В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчетах токов КЗ выделяют два характерных случая:

- КЗ в цепи, питающейся от системы бесконечной мощности:

- КЗ вблизи генератора ограниченной мощности.

Системой бесконечной мощности условно считают источник, напряжение на шинах которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи.

Расчетными точками КЗ в данной работе принимаются шины высокого напряжения и шины низкого напряжения ГПП предприятия.

5.3. Схемы для расчета токов короткого замыкания.

Для расчета КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения (рис. 5.1)и на ее основе схему замещения (рис. 5.2). Расчетная схема представляет собой упрощенную однолинейную схему, на которой указывают все элементы системы внешнего электроснабжения и их параметры, учитываемые при расчетах тока КЗ. Здесь же указывают точки, в которых необходимо определить ток КЗ. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все элементы системы внешнего электроснабжения представлены сопротивлениями.

Все сопротивления подсчитывают в именованных (Ом) или относительных единицах. Для расчета сопротивлений задаются базовыми величинами: напряжением и мощностью.

В качестве базисного напряжения принимают номинальное напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ (= 6.3, 10.5, 21, 37, 115, 230 кВ ).

За базисную мощность принимают мощность одного трансформатора ГПП или некоторую условную единицу мощности, например 100 или 1000 МВА.

Хс - задается в задании на курсовой проект приведенная к мощности энергосистемы (Sc).

5.4. Последовательность расчета токов КЗ.

- Выбираются базисные мощность и напряжение;

- Выполняется расчет сопротивления линии (о.е.);

Хл*=Худ∙L∙(Sб/Uб

), (5.1)

- Выполняется расчет сопротивления трансформатора (о.е.):

Хт=(Uk∙Sб)/(100∙Sн), (5. 2)

- Рассчитывается ток короткого замыкания:

Iкз=Iб∙I*nk, (5.3)

Iб = Sб/(

), (5.4)

I*nk=Е*с/Х*∑, (5,5)

Е*с =1

Расчёт токов в точке К1

Расчёт токов в точке К2

;

Системы электроснабжения современных промышленных предприятий характеризуются разветвленной сетью 6-10 кВ с двигательной нагрузкой при расчете ток КЗ в подобных установках токи подпитки от двигателей могут быть значительными и в ряде случаев происходить ток КЗ от системы.

При расчете тока КЗ с учетом двигателей определяются лишь начальные значения периодических составляющих тока КЗ без учета их сдвига по фазе.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ синхронного двигателя без учета его внешнего сопротивления, когда за базисные условия принимаются его номинальный ток и напряжение, рассчитывается по формуле:

Igo=E′′o∙Iн/Х′′d, (5.6)

где X"d - сверхпереходное сопротивление, отн.ед.;

Е′′о - сверхпроводная ЭДС в начальный момент КЗ, отн.ед.;

IН - номинальный ток двигателя.

Величина Е"о определяется с учетом того, что, двигатель работал в номинальном режиме с перевозбуждением.

Е′′о=

, (5.7)

где cosF- номинальный коэффициент мощности двигателя в режиме перевозбуждения.

Ударный ток КЗ синхронного двигателя:

iyд =

∙ Куд∙Igo, (5.8)

где Куд - ударный коэффициент можно принять равным 1,8.

Ударный ток в точке КЗ вычисляется арифметическим суммированием ударных токов двигателей и ударного тока короткого замыкания.

iуд =

∙ Kyд ∙ Igoi + ∙ Куд ∙Ino, (5.9)

Расчеты токов короткого замыкания и выбор аппаратуры на напряжение менее 1 кВ подробно описаны в [6].

В сети напряжением до 1000 В на величину тока КЗ весьма существенное влияние оказывает активное сопротивление таких элементов как сборные шины, трансформаторы тока, отключающие токовые катушки автоматов и других аппаратов, а также сопротивление различных контактных соединений.

Так как величины активного сопротивления соизмеримы с реактивным, то расчет токов КЗ в установках до 1000 В производится по полному сопротивлению.

В курсовом проекте расчет токов КЗ ведется для одной наиболее мощной ЦТП и выбирается аппаратура и шины на стороне до 1000 В.

5.5 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанций энергосистемы и на вводе ГПП и ЦТП.

Выбор и проверка выключателей производится по следующим параметрам: по номинальному напряжению

Uуст ≤ Uном, (5.10)

по длительному току Iраб.утяж ≤Iном, (5.11)

где Iраб.утяж - рабочий ток выключателя в наиболее тяжелом режиме.

Iраб.утяж =(1,4∙Sн.т.

)/( ∙Uном) (5.12)

по номинальному току электродинамической емкости

- симметричному Iпо ≤ Iдин, (5.13)

- асимметричному Iуд.макс =

(5.14)

по номинальному току отключения

- симметричному Inτ≤Iотк.ном (5.15)

Если условие Inτ≤Iотк.ном соблюдается, а Iаτ >IaH0M, то допускается проверка по отключающей способности производить по полному току КЗ:

Inτ+Iаτ ≤ iOTK/HOM(1 + βH/100) (5.16)

где βH - процентное содержание апериодической составляющей в токе короткого замыкания. Определяется по зависимости βH = f (τ) (рис. 5.3), здесь τ= tз.мин+tв - время от начала короткого замыкания до отключения выключателя; tз.мин = 0.01 с - минимальное время действия релейной защиты; tв - собственное время отключения выключателя по каталогу;

по номинальному импульсу квадратичного тока (термической стойкости).

Bk = Int2 (t3 + tB + ta) ≤Iтер2 , tтер = Вв.доп, (5.17)

Паспортные данные для выключателя Iн, Iдин, Iотк, Iтер, tтep, tв приведены в справочниках [П. 11].

Разделители выбираются по нормальному напряжению (Uc ≤ Uh), нормальному длительному току (Iраб.утяж ≤ Iном), а в режиме короткого замыкания повторяются по электродинамической (Iуд.макс. ≤ Iдин) и термической (Вк < Вк.доп) стойкости. Паспортные данные указанных аппаратов приведены в справочнике.

Для защиты оборудования ГПП от перенапряжений выбираются ОПН.

Выбор и проверка аппаратуры на 35 кВ:

Выбор выключателя

Iном=43,6 A; Iутяж = Imax=61 A; Iпоск1=2,8 кA; Iуд.к1=7,2 кA

Примем выключатель элегазовый ВГБЭ-35

Uн = 35 кВ; Iн =630 А; Iоткл.ном=12,5 кА; iдин=35 кА; Iтер=25 кА; tтер=3 с; tоткл=0,07 с; tсв=0,04 с.

Проверка по напряжению установки: Uн ≤ Uуст, кВ.

35 = 35кВ

Проверка по длительному току: Iн ≥ Iмах, А

630 > 61 A

Проверка по отключающей способности:

а)На симметричный ток отключения:

Iоткл.н ≥ Iпτ;

Iпτ= Iпоск1

12,5 > 2,8 кA

б) на возможность отключения апериодической сотавляющей тока к.з.:

ia.ном ≥ iaτ(расч.), кА

ia.ном=

Iоткл.н; iaτ(расч.)= ∙ Iпоск1∙

τ =tрз + tсв

где, tрз = 0,01 с – время срабатывания релейной защиты;

tсв = 0,04 с – собственное время отключения выключателя;

Та=0,02 с [4,c. 150]

τ =0.01+0.04=0.05=50 мc.

Βном = 31% [4,c.296]

ia.ном=

Проверка на электродинамическую стойкость:

iдин≥iудк1 35 > 7,2 кA

Проверка термическую прочность : I

тер∙tтер ≥ Bк,

I

тер∙tтер=25 ∙3=1875 кА ∙с