Распределение конденсаторных батарей в электрической сети до 1000 кВ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
Факультет энергетики и электротехники
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий имени А.А. Федорова
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
По учебной дисциплине: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЭС»
На тему: «Расчет емкостного тока замыкания на землю в кабельных линиях»
Выполнил: студент
группы ЗЭЭ-12-13
Дюдина А.А.
Проверил:
доцент Атаманов М.Н.
Чебоксары – 2016
Схема электроснабжения цеха и исходные данные к ней
Схема электроснабжения цеха
G (C)
110 кВ
Т1
| РУ-10 кВ |
Sк
Q2
КЛ1
Т2
| РУ-0,4 кВ |
QF2 QF3 QF4
Л1 PН(SНО2рΣ)
РП БК
QF5
Л2
КМ
М (АД)
Рисунок 1.1. – Схема электроснабжения цеха
|
|
|
Исходные данные к схеме электроснабжения цеха
Таблица 1.1. – Исходные данные для сети 10 кВ
| S кз , МВ·А | F кл , мм2 | l кл, км | S Т2 , кВ·А | Pn , МВт | Расширение |
| S нагр.Σ , кВА | |||||
| 300 | 240 | 3,5 | 1600 | 0,995 | 2235 |
Таблица 1.2. – Данные для сети 0,38 кВ
| QF1 I ном , А | QF 2 I ном , А | F л1 , мм2 | l л1 , м | QF5 I ном , А | F л 2 , мм2 | l л 2 , м | АДзам | |
| P ном , кВт | ω, 1/с | |||||||
| 4000 | 250 | 150 | 75 | 100 | 8 | 36 | 5,5 | 79 |
Таблица 1.3. – Данные для распределения БК, QБК = 755кВар
| РП | Q н, квар | F , мм2 | L , м |
| 1 | 195 | 70 | 45 |
| 2 | 200 | 35 | 60 |
| 3 | 170 | 70 | 50 |
| 4 | 150 | 70 | 25 |
| 5 | 155 | 50 | 25 |
Требуется определить емкостной ток однофазного замыкания на землю в кабельной сети напряжением 10 кВ.
| 1 |
| “C” |
| З(1) |
| N |
| I(1)ЗΣ |
| Uном= 6 – 35 кВ |
| IЗN |
| IЗ1 |
Рисунок 1.1. Схема электроснабжения цеха
Исходные данные:
Номинальное напряжение сети Uном.с = 10 кВ;
Номинальное напряжение высоковольтного кабеля Uном.кл=10 кВ;
Номинальное сечение высоковольтного кабеля Fном.кл=240 мм2;
Длина высоковольтного кабеля Lном.кл=3,5 км;
Емкостной ток однофазного простого замыкания на землю определяется по формуле:
где I з.уд = f ( U ном.кл ; F ном.кл ) – удельный емкостной ток замыкания на землю в кабельной линии.
|
|
|
Суммарный емкостной ток замыкания на землю в кабельной сети найдем по формуле:
где 
– емкостной ток замыкания на землю каждой из линий.
Суммарный емкостной ток замыкания на землю:
Компенсация емкостного тока замыкания на землю дугогасящими реакторами должна применяться при емкостных токах, превышающих 
в сети с изолированной нейтралью с номинальным напряжением 
В данном случае 
Следовательно, необходимо установить дугогасящий реактор (ДГР) в нейтрали трансформатора ГПП.
Автоматизированный расчет произведен по программе PRES1.
ЕМКОСТНОЙ ТОК ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В КЛ
U номинальное сети = 10 [кВ]
┌───────┬──────────┬───────────┬────────────┬───────────────┐
│ │ │ │ │ │
│ ЛИНИЯ │ U │ L │ F │ I │
│ │ номинал. │ длина │ кабеля │ замыкания │
│ │ кабеля │ линии │ │ на землю │
│ │ (кВ) │ (км) │ (мм^2) │ (А) │
├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤
|
|
|
│ 1 │ 10 │ 3.500 │ 240 │ 5.845 │
├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤
│ 2 │ 10 │ 3.500 │ 240 │ 5.845 │
├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤
│ 3 │ 10 │ 5.250 │ 240 │ 8.768 │
├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤
│ 4 │ 35 │ 3.500 │ 240 │ 6.350 │
└───────┴──────────┴───────────┴────────────┴───────────────┘
|
|
|
Суммарный емкостной ток замыкания на землю : 26.808 А
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Расчет петли «фазы-ноль»
Расчет петли «фаза-ноль» - это расчет тока однофазного короткого замыкания 
на корпус оборудования в низковольтных сетях с номинальным напряжением до 1 кВ в схемах с глухозаземленной нейтралью.
Расчет проводится с целью нахождения наименьшего значения тока короткого замыкания (КЗ), так как может быть, что 
и тогда защитная аппаратура может не срабатывать при . По требованиям техники безопасности для надежного отключения поврежденного оборудования при однофазном коротком замыкании на корпус должно выполнятся условие:
,
где 
- номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя
или 
где 
- номинальный ток расцепителя ближайшего автомата.
В соответствии с п.1.7.79 ПУЭ время автоматического включения питания не должно превышать значения, равного 0,4 с при номинальном фазном напряжении 220 В.
| С |
| КЛ1 |
| Т2 |
| QF1 |
| QF2 |
| Л1 |
| QF5 |
| Л2 |
| АД |
Рисунок 2.1 – Расчетная схема
Исходные данные:
· Напряжение на шинах системы Uc = 10 кВ;
· Мощность короткого замыкания на шинах системы (Sк = 300 МВА);
· Мощность цехового трансформатора Sт2 = 1600 кВА;
· Номинальное высшего напряжения трансформатора Uв =10кВ;
· Номинальное низшее напряжения трансформатора Uн =0,4 кВ;
· Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк =5,5%;
· Потери короткого замыкания трансформатора Pкз = 16,5кВт;
· Номинальный ток вводного автомата QF1 Iном.1 = 4000 А;
· Номинальный ток автомата QF2, защищаемого РП, Iном.2=250А
· Кабельная линия КЛ1 сечением Fкл1 = 240 мм2, длиной Lл1= 3, 5 км;
· Линия Л1 сечение Fл1 = 150 мм2, длиной Lл1 = 0,075 км;
· Номинальный ток автомата QF3, защищаемого ЭП, 
;
· Линия Л2 выполнена изолированным проводом в трубе сечением
Fл2 = 8 мм2, длиной Lл2= 0,036 км.
На рисунке 3.2. представлена комплексная схема замещения однофазного короткого замыкания.
| Ес |
| Z1Т2 |
| Z1QF2л1 |
| Z1QF5л1 |
| Н1 |
| Zкл1 |
| Z2Т2 |
| Z2QF1л1 |
| Z2QF2л1 |
| Z2Л1л1 |
| Z2QF5л1 |
| Z2Л2 |
| К1 |
| К2 |
| К0 |
| Н2 |
| Н0 |
| Zкл1 |
| Z0Т2 |
| Z0QF1л1 |
| Z0QF2л1 |
| Z0Л1л1 |
| Z0QF5л1 |
| Z0Л2 |
| Z1л2 |
| Z1Л1 |
| Z1QF1л1 |
| Zкл1 |
Рисунок 3.2. – Комплексная схема замещения при однофазном КЗ
Расчет будем вести в именованных единицах.
А) Система:
Для трансформатора 1600 кВА, с.137 [3], находим:
Б) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2
Активное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2
Для трансформатора 1600кВа, с.173 [3], находим индуктивное и активное сопротивление нулевой последовательности:
в) Найдем сопротивление автоматов
Индуктивное сопротивление i – го автомата
x 1 QF . i = x 2 QF . i = x 0 QF . i = xQF . i ,
где xQF.i – индуктивное сопротивление i – го автомата, согласно с.139 [3].
x 1 QF .1 = x 2 QF .1 = x 0 QF .1 = xQF .1 = 0,0005 Ом
x 1 QF .2 = x 2 QF .2 = x 0 QF .2 = xQF .2 = 0,00017 Ом
x 1 QF .3 = x 2 QF .3 = x 0 QF .3 = xQF .3 = 0,0012 Ом
Активное сопротивление i – го автомата
R 1 QF . i = R 2 QF . i = R 0 QF . i = RQF . i ,
где RQF.i – активное сопротивление i – го автомата, согласно с.139 [3].
R 1 QF .1 = R 2 QF .1 = R 0 QF .1 = RQF .1 = 0,0001 Ом
R 1 QF .2 = R 2 QF .2 = R 0 QF .2 = RQF .2 = 0,00215 Ом
R 1 QF .3 = R 2 QF .3 = R 0 QF .3 = RQF .3 = 0,0011 Ом
г) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей линий:
x 1л. i = x 2л. i = x уд. i · L л i ,
где x уд. i – удельное сопротивление i –ой линии, Ом/км с.139 [3].
x 1кл.1 = x 2кл.1 = 0,077 ·3,5 = 0,269 Ом,
x 1л.1 = x 2л.1 = 0,079 · 0,075 = 0,00593 Ом
x 1л.2 = x 2л.2 = 0,099 · 0,036 = 0,00356 Ом,
Активное сопротивление i –ой линии
где R уд. i – удельное сопротивление i – ой линии, Ом/км с.139 [3].
Для линий сопротивление нулевой последовательности для линий принимаем отношение Х0/Х1=4 и R0/R1=10, согласно программе TKZ, тогда сопротивление нулевой последовательности:
Суммарное индуктивное сопротивление прямой последовательности
Суммарное индуктивное сопротивление обратной последовательности
Суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности
Суммарное активное сопротивление прямой последовательности
Суммарное активное сопротивление обратной последовательности
Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности
Суммарное индуктивное сопротивление
Суммарное активное сопротивление
Суммарное полное сопротивление
Действующее значение периодического тока однофазного короткого замыкания 
Постоянная времени апериодической составляющей (Та, с)
Ударный коэффициент (Куд)
Ударный ток в месте однофазного КЗ 
Проверим неравенство 
Условие выполняется, следовательно, при замыкании на корпус защитная аппаратура надежно отключит поврежденный двигатель.
PАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Типы последовательных элементов :
1 Источник
2 Реактоp
3 Тpансфоpматоp
4 Линия
5 Автомат
6 Дpугой элемент ( X и R,Ом )
Номеpа элементов 1 2 3 4 5 6 7 8
Типы элементов 1 4 3 5 5 4 5 4
ИCХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1) Источник : U = 10.00 кB , Sкз = 300.00 МВА
2) Кабель
Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 240 мм2
Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)
0.075 0.129 3.500
3) Тpансфоpматоp :
Sтp (МВА) , Uв (кВ) , Uн (кВ) , Uк (%) , Pкз (кВт)
1.60 10.00 0.40 5.50 16.50
4)Автомат : Iном = 4000 A
5)Автомат : Iном = 200 A
6) Изолированый провод в трубе
Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 150 мм2
Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)
0.079 0.206 0.075
7)Автомат : Iном = 100 A
8) Изолированый провод в трубе
Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 10 мм2
Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)
0.099 3.100 0.036
Обатная последовательность , источник: X2/X1= 1.00
Нулевая последовательность : X0/X1
8) Линия 4.00
7) Автомат 1.00
6) Линия 4.00
5) Автомат 1.00
4) Автомат 1.00
3) Тpансфоpматоp ( Д / Yo ) 1.00 R0/R1 = 1.00
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОДНОФАЗНОГО К.З.
Точка к.з. за последним элементом номеp N 8
Номинальное напpяжение сети (кВ) Uном 0.380
Пеpиодический ток к.з. (кА) Iп 0.449
Удаpный ток к.з. (кА) Iу 0.636
Удаpный коэффициент Ку 1.000
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
Распределение конденсаторных батарей в электрической сети до 1000 кВ
Распределение производим в радиальной сети напряжением 0,38 кВ. Имеем 6 узлов нагрузки, между которым необходимо распределить мощность БК.
Q РУ-0,4 кВ (1с)
Q1 R1 QN RN
Рисунок 5.1. – Расчетная схема радиальной сети
Исходные данные:
· количество узлов нагрузки N=5;
· нагрузка в i-ом узле Qнi = Qр.РПi, кВар;
· общая мощность БК Qнi = 755 кВар.
Суммарная нагрузка сети (Qн, кВар)
Суммарная мощность, поступающая в сеть от сети (Q , кВар)
Сопротивление i-ой линии (Ri, Ом):
Суммарное сопротивление сети (R, Ом)
Все данные по линиям сведем в таблицу 5.1.
Таблица 5.1.
Данные для линий
| Номер узла, РП | Вид | Fi , мм2 | Li , км | R уд . i ,Ом/км | Ri ,Ом |
| 1 | Кабель | 70 | 0,045 | 0,443 | 0,0199 |
| 2 | 35 | 0,060 | 0,89 | 0,0534 | |
| 3 | 70 | 0,050 | 0,443 | 0,0222 | |
| 4 | 70 | 0,025 | 0,443 | 0,0111 | |
| 5 | 50 | 0,025 | 0,623 | 0,0156 | |
| Сеть | 0,0037 |
Оптимальная мощность, протекающая по i-ой линии к нагрузке (Qi , кВар)
| 
| |
| 
| |
|
Оптимальная мощность БК в узле (Q к i , кВар)
| 
| |
| 
| |
|
Если Qki < 0, то примем Qki = 0, исключаем i-ую линию из рассмотрения и проводи расчет заново. В нашем случае для всех узлов Qki > 0.
Результаты сведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2
| i ( номер) | Q н i , кВар | Qi , кВар | Q к i , кВар |
| 1 | 195 | 21,38 | 173,62 |
| 2 | 200 | 7,97 | 192,03 |
| 3 | 170 | 19,17 | 150,83 |
| 4 | 150 | 38,33 | 111,67 |
| 5 | 155 | 27,28 | 127,72 |
| сеть | 294 | 0.0037 |
Потери активной мощности от протекания реактивной (ΔP, кВт):
Суммарные потери активной мощности от протекания реактивной мощности по всей сети без установки БК
Потери активной мощности от протекания реактивной мощности в сети с оптимальным распределением БК (ΔPБК, кВт)
По исходным данным с использованием программы PRES2 были получены результаты оптимального и произвольного распределения БК в сети.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
РАДИАЛЬНАЯ СЕТЬ
ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ В СЕТИ
╔════════╤══════════════╤══════════════╤══════════════╗
║ Номер │ Сопротивление│ Нагрузка │ Мощность БК ║
║ узла │ R , Ом │ Qн , квар │ Qк , квар ║
╟────────┼──────────────┼──────────────┼──────────────╢
║ 1 │ 0.0199 │ 195.00 │ 173.54 ║
║ 2 │ 0.0534 │ 200.00 │ 191.99 ║
║ 3 │ 0.0222 │ 170.00 │ 150.69 ║
║ 4 │ 0.0111 │ 150.00 │ 111.38 ║
║ 5 │ 0.0155 │ 155.00 │ 127.40 ║
║ сеть │ 0.0037 │ 870.00 │ 755.00 ║
╚════════╧══════════════╧══════════════╧══════════════╝
Потери активной мощности (кВт) от протекания реактивной в сети :
без установки батарей конденсаторов = 28.78 ;
с оптимальным распределением батарей конденсаторов = 0.34 .
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ НАПРЯЖЕНИЕМ 380 В :
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕЙ ,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
МАГИСТРАЛЬНАЯ СЕТЬ
ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ В СЕТИ
╔════════╤═════════════╤═════════════╤═════════════╤═════════════╗
║ Номер │Сопротивление│ Нагрузка │ Нагрузка │ Мощность БК ║
║ узла │R/Rм , Ом/Ом │ Рн , кВт │ Qн , квар │ Qк , квар ║
╟────────┼─────────────┼─────────────┼─────────────┼─────────────╢
║ 1 │ 0.0199 / │ 243.75 │ 195.00 │ 131.63 ║
║ │ 0.0100 │ │ │ ║
║ 2 │ 0.0534 / │ 250.00 │ 200.00 │ 186.01 ║
║ │ 0.0100 │ │ │ ║
║ 3 │ 0.0222 / │ 212.50 │ 170.00 │ 153.27 ║
║ │ 0.0100 │ │ │ ║
║ 4 │ 0.0111 / │ 187.50 │ 150.00 │ 135.42 ║
║ │ 0.0100 │ │ │ ║
║ 5 │ 0.0155 │ 193.75 │ 155.00 │ 148.67 ║
║ │ - │ │ │ ║
║ сеть │ 0.0110 │ 1087.50 │ 870.00 │ 755.00 ║
╚════════╧═════════════╧═════════════╧═════════════╧═════════════╝
Потери активной мощности (кВт) в сети :
без установки батарей конденсаторов = 215.41 ;
с оптимальным распределением батарей конденсаторов = 132.35 .
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 266; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!