Расчет токов короткого замыкания
Задание
Рассчитать уставки устройств релейной защиты и автоматики (РЗ и А) системы электроснабжения принципиальная схема, которой представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема системы электроснабжения
Разработать защиту от всех видов повреждения для трансформаторов Т1 и Т2 и защиту линий W1 и W2. Работу выполнить в следующем объеме:
1. Рассчитать токи короткого замыкания (ТКЗ) в объеме, необходимом для выбора установок и проверки чувствительности.
2. Выбрать места установки и типы релейной зашиты (РЗ).
3. Выбрать трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
4. Рассчитать уставки защит, выбрать типы реле, проверить чувствительность защит.
5. Выбрать плавкие вставки для предохранителей и уставки автоматов.
6. Определить выдержки времени защит от двигателя до шин главной
понизительной подстанции (ГПП).
7. Составить принципиальные схемы выбранных защит.
8. Определить селективность действия защит.
9. Защиту линии и трансформаторов выполнить на переменном оперативном токе.
Разработать РЗ двигателей, данные которых приведены в табл. 1.
1. Рассчитать токи КЗ.
2. Выбрать трансформаторы тока.
3. Выбрать тип защиты и тип реле, определить уставки и чувствительность защиты.
4. Составить и вычертить принципиальную схему РЗ.
Разработать схему автоматического включения резерва (АВР) секционных выключателей.
Таблица 1. Параметры двигателей
|
|
Параметр | Двигатель | |||||||
асинхронный | синхронный | |||||||
М1 | М2 | М3 | М4 | М5 | М6 | М7 | М8 | |
Номинальное напряжение, кВ | 0,38 | 6 | ||||||
Номинальная мощность, кВт | 5 | 60 | 7,5 | 5,5 | 4 | 15 | 1000 | |
Условия пуска | легкий | 6 | ||||||
Коэффициент мощности cos | 0,87 | 0,9 | ||||||
Коэффициент полезного действия, % | 85 | 93 | ||||||
Мощность КЗ, МВА | - | 70 | ||||||
Обороты, об/мин |
| 1000 |
Таблица 2. Параметры синхронных генераторов
Номинальное напряжение, кВ | 6,3 |
Номинальная мощность, кВт | 2000 |
Емкость обмотки статора для трех фаз, мкФ | 0,077 |
Коэффициент мощности, cos | 0,8 |
Сверхпереходное сопротивление, , отн. ед. | 0,1 |
Таблица 3. Параметры трансформаторов
Трансформатор
| Номинальное напряжение, кВ | Номинальная мощность, МВА
| Напряжение КЗ, %
| |
ВН | НН | |||
Т1, Т2 | 110 | 35 | 10 | 10,5 |
Т9, Т10 | 35 | 0,4 | 2,5 | 6,5 |
Таблица 4. Параметры системы и линий
Элемент | Номинальное напряжение, кВ | Мощность КЗ, МВА | Длина линий, км |
Система | 110 | 2000 | |
W1, W2 | 110 | 30 | |
W3, W4 | 35 | 3 |
Таблица 5. Параметры дуговых сталеплавильных печей и конденсаторных установок
Элемент | Номинальное напряжение, кВ | Мощность | Вид регулирования |
СА1, СА2 | 10 | 1480 кВт | по току и напряжению |
ВС1, ВС2 | 6 | 400 квар | В функции cos с коррекцией по времени |
|
|
Введение
Целью данного курсового проекта является расчет устройств РЗ и А системы электроснабжения. При работе элементов систем электроснабжения возможно возникновение ненормальных и аварийных режимов. К ним относятся короткие замыкания, перегрузки, понижение уровня напряжения, частоты и другие.
Повреждения и ненормальные режимы должны быть устранены, и это является основным назначением устройств релейной защиты и системной автоматики.
К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, необходимое быстродействие, чувствительность и надежность. Перечисленные требования удовлетворяются правильным выбором устройств релейной защиты, схем соединения устройств РЗ, расчётом установок срабатывания.
Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Все полученные величины приведены к базовым условиям. Базовую мощность принимаем равной: = 1000 МВА.
Схема замещения приведена на рисунке 1.1:
Рис. 1.1. Схема замещения
|
|
Определим сопротивления схемы замещения:
Сопротивление системы согласно [l.стр. 131]:
, (1.1)
где SK3 - мощность короткого замыкания системы.
.
Определим параметры линий 110 кВ (нагрузкой являются трансформаторы Т1 и Т2) с учетом допустимой перегрузки трансформатора согласно [1,стр.213):
, (1.2)
где - номинальная мощность трансформатора, кВА, - номинальное напряжение трансформатора кВ.
А
Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока [1, стр.232].
(1.3)
где - экономическая плотность тока, при ч для сталеалюминиевых проводов, = 1 [3, стр.266]; I, A –ток на участке сети.
Принимаем провод АС-70/11 сечением 70 ; с удельными сопротивлениями: Ом/км и реактивным сопротивлением Ом/км. [3, стр.577].
Сопротивление ЛЭП согласно [1, стр.131]:
(1.4)
где - среднее значение напряжения на шинах в месте короткого замыкания,
|
|
l – длина ЛЭП.
Определяем параметры линий 35 кВ. Нагрузкой линии 35 кВ, при простое второй будут трансформаторы Т7, Т8, Т9 и Т10. Так как параметры трансформаторов Т7 и Т8 не даны, принимаем для расчета нагрузку этих трансформаторов – четыре синхронных двигателя:
(1.5)
где , , - параметры синхронного двигателя ( табл. 1 )
А
Выбор сечения питающего кабеля проводим по экономической плотности тока.
При ч для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией с алюминиевыми жилами = 1,4 [3, стр.266].
Принимаем 2 кабеля ААБ-35-(3Ч185) общим сечением 370 ; с удельными сопротивлениями Ом/км и Ом/км. [2, стр.421].
Сопротивление трансформаторов согласно [1, стр.131]:
(1.6)
где - номинальная мощность трансформатора; - напряжение короткого замыкания;
Для трансформатора мощностью 10МВА соотношение x/r составляет порядка 10.
Исходя из этого, принимаем:
для трансформатора блока 2 МВт принимаем [1, стр.613]
Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.
Исходя из этого, принимаем:
Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.
Исходя из этого, принимаем:
Сопротивление генераторов согласно [1, стр.131]:
(1.7)
для генератора мощностью 2 МВА соотношение x/r составляет порядка 15. Исходя из этого, принимаем:
Расчет токов КЗ для точки К1
Упростив схему замещения относительно точки К1 получаем схему, представленную на рис 1.2.
Рис. 1.2. Упрощенная схема замещения
Базовый ток согласно [1, стр.142]:
(1.8)
где - среднее значение напряжения в месте короткого замыкания (115 кВ).
кА .
Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.137]:
(1.9)
где - ЭДС источника в относительных единицах [1, стр.130].
Значение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям:
Ветвь энергосистемы ( сопротивление ветви составляет 1,76 отн. ед.):
кА
Ветвь генератора G2 ( сопротивление ветви составляет 41,89 отн. ед.):
кА
Общий ток:
кА
Определим величину ударного тока [1, стр.148]:
(1.10)
где - ударный коэффициент:
(1.11)
где: - угол между векторами тока и напряжения в момент короткого замыкания;
(1.12)
- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания;
(1.13)
- угловая частота;
(1.14)
Ветвь энергосистемы:
кА
Ветвь генератора G2:
кА.
Суммарный ударный ток короткого замыкания в точке К1:
кА .
Определим величину апериодической составляющей тока короткого замыкания.
Согласно [1, стр.151]:
(1.15)
(1.16)
- время действия релейной защиты ( принимаем = 0,01 с );
- собственное время отключения выключателя.
При установке выключателя ВВБК-110Б-50, собственное время отключения выключателя составит = 0,045 с [1, стр.630]:
Тогда t= 0,01+0,045 = 0,055 с .
Ветвь энергосистемы:
Ветвь генератора G2:
кА
Суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с:
кА .
Определим величину периодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени t = 0,055 с .
Периодическая составляющая тока короткого замыкания от энергосистемы в любой момент времени неизменна:
кА .
Ветвь генератора G2:
Так как генератор значительно удален от точки короткого замыкания ( за двумя ступенями трансформации), принимаем:
кА .
Общая величина периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с составит:
кА .
Расчет несимметричных токов короткого замыкания
Для упрощения расчетов принимаем величины сопротивления обратной последовательности всех элементов схемы, (включая синхронные генераторы) равными величинам сопротивлений прямой последовательности:
(1.17)
Схема замещения нулевой последовательности представлена на рисунке 2.1:
Рис. 2.1. Схема замещения нулевой последовательности.
Согласно [1, стр.160]: справедливо соотношение для одноцепных ЛЭП со стальным тросом, заземлённым с одной стороны. Тогда:
(1.18)
Величины сопротивлений нулевой последовательности остальных элементов схемы, равны величинам соответствующих сопротивлений прямой последовательности [1, стр.160].
Двухфазное короткое замыкание.
(1.19)
Значение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям:
Ветвь энергосистемы ( = 1,76 отн. ед. ):
кА
Ветвь генератора G2 ( = 41,89 отн. ед. ):
кА
Общий ток:
кА
Определим величину ударного тока:
Ветвь энергосистемы:
кА
Ветвь генератора:
кА .
Суммарный ударный ток короткого замыкания в точке К1:
кА .
Определим величину апериодической составляющей тока короткого замыкания:
Ветвь энергосистемы:
Ветвь генератора G2:
кА
Суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 c :
кА .
Величину периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с считаем неизменной:
кА .
Двухфазное короткое замыкание на землю.
Преобразуем схему замещения нулевой последовательности относительно точки К1.
отн. ед.
Результирующее сопротивление согласно [1, стр.168]:
(1.20)
отн. ед.
отн. ед.
Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.168]:
(1.21)
кА
Определим величину ударного тока:
кА
Величина апериодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени: t = 0,055 с.
Величина периодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени: t =0,055 с.
кА .
Однофазное короткое замыкание на землю.
Результирующее сопротивление согласно [1, стр.168]:
(1.22)
отн. ед.
Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.168]:
(1.23)
кА
Определим величину ударного тока:
кА
Расчеты токов КЗ для других точек аналогичны расчётам для точки К1. Результаты расчётов приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 Сводная таблица результатов расчёта токов короткого замыкания
Точка КЗ | Вид повреждения | Источник | кА | кА |
КЛ (ВЛ 110 кВ) | Трехфазное КЗ | Система: | 2,85 | 4,7 |
Генератор G2: | 0,13 | 0,3 | ||
Итого: | 2,98 | 5 | ||
Двухфазное КЗ | Система: | 2,47 | 4,06 | |
Генератор G2: | 0,11 | 0,25 | ||
Итого: | 2,58 | 4,31 | ||
Однофазное КЗ на землю | Итого: | 0,89 | 1,75 | |
К2 (РУ 35 кВ) | Трехфазное КЗ | Итого: | 1,84 | 4,17 |
Двухфазное КЗ | Итого: | 1,6 | 3,63 | |
К3 (Сторона ВН ГПП) | Трехфазное КЗ | Итого: | 1,75 | 3,87 |
Двухфазное КЗ | Итого: | 1,52 | 3,35 | |
К4 (РУ 0,4 кВ) | Трехфазное КЗ | Итого: | 40,9 | 91,5 |
Двухфазное КЗ | Итого: | 35,42 | 79 | |
Однофазное КЗ на землю | Итого: | 44,68 | 99,8 | |
К5 (РУ 6 кВ) | Трехфазное КЗ | Итого: | 2,6 | 4,1 |
Двухфазное КЗ | Итого: | 2,25 | 5,03 |
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!