Методы ограничения токов короткого замыкания
Рост генераторных мощностей современных энергосистем, создание мощных энергообъединений, увеличение мощностей нагрузок приводят к существенному повышению уровней токов короткого замыкания.
В настоящее время разработан комплекс мер, который позволяет регулировать уровни токов КЗ, ограничивать их при развитии электроустановок. Наиболее распространенными и действенными способами ограничения токов КЗ являются: секционирование электрических сетей; установка токоограничивающих реакторов; широкое использование трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения.
Первый способ является эффективным средством, которое позволяет уменьшить уровни токов КЗ в реальных электрических сетях в 1,5 – 2,0 раза. Пример секционирования электроустановки показан на рисунке.
Секционирование электрической сети обычно влечет за сбой увеличение потерь электроэнергии в линиях электропередачи и трансформаторах в нормальном режиме работы, т.к. распределение
потоков мощности при этом может быть неоптимальным. По этой причине решение о секционировании должно приниматься после специального технико-экономического обоснования.
рисунок 17
Следующий способ - это установка реакторов. Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждениях за реакторами.
|
|
|
Реактор представляет собой индуктивную катушку, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением, не зависящим от протекающего тока. На схеме реактор обозначается таким же образом как и на рисунке.
рисунок 18
Основным параметром реактора является его индуктивное сопротивеление:
Xр = ω∙L
Основная область применения реакторов – электрические сети напряжением 6 -10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 35 кВ и выше, а также при напряжении ниже 1000 В.
Для случаев, когда требуются значительные ограничения токов КЗ, разрабатывают специальные более сложные устройства, так называемые БТУ – безинерционые токоограничивающие устройства.
Выбор реакторов: Ректоры выбираю по номинальным напряжению, токо и индуктивному сопротивлению.
Ø Номинальное напряжение выбирают в соответствии с номинальным напряжение установки. При этом предполагается, что реакторы должны длительно выдерживать максимальные рабочие напряжения, которые могут иметь место в процессе эксплуатации.
|
|
|
Ø Номинальный ток реактора не должен быть меньше максимального длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен:
Iном ≥ Imax
Ø Индуктивное сопротивление реактора определяют, исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня. В большинстве случаев уровень ограничения тока КЗ определяется по коммутационной способности выключателей, намечаемых к установке или установленных в данной точке сети.
Расчет токов короткого замыкания с учетом влияния мощных двигателей
Если в короткозамкнутой цепи подключены мощные двигатели, то при коротком замыкании двигатель по инерции продолжает вращаться и переходит в генераторный режим, что подпитывает точку короткого замыкания дополнительным током. Влияние двигателей учитывается при мощности двигателя более 100 кВт. Ток подпитки двигателей: Iпд = 4,5Iнд
Iнд = Рд / (√3 × Uн × cosj)
Iкд = Iк + Iпд
iуд = 6,5Iнд
iуп = iу + iуд
25 Действие токов короткого замыкания
Электродинамическое действие токов кз: при коротком замыкании по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложное усилие в шинах конструкциях и аппаратах электрических установок. Эти усилия изменяются во времени по значению, направлению и имеют колебательный характер.
|
|
|
Термическое действие токов КЗ: токи КЗ вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к выжиганию изоляции, разрушению контактов и даже их расплавлению, несмотря на кратковременность процесса КЗ. После отключения поврежденного участка прохождение тока КЗ прекращается, токоведущие части охлаждаются.
Расчет и выбор шин
1. Определим ток расчетный.
Iрас = Р / (√3 × Uн × cosj)
2. Выбираем шины марки АТ – h*b
3. Проверяем выбранные шины на динамическую устойчивость к токам к.з.
3.1. Определяем усилие, действующие на среднюю фазу при трехфазном к.з.
F = 1,76 × iуд2 × (l/a) × 0,1, Н
3.2. Определяем изгибающий момент
М = (F × l) / 10, Н*м
3.3. Определим момент инерции
W = (h2b) / 6 - плашмя, см3
W = (hb2) / 6 - на ребро, см3
рисунок 19
3.4. Определяем расчетное напряжение, возникшее в средней шине
sрас = M / W, МПа
sрас £ sдоп – условие динамической устойчивости шин.
sдоп = 65 МПа для шин алюминиевых прямоугольного сечения.
4. Проверяем выбранные шины на термическую устойчивость к токам к.з.
Sрас ³ Sмин
|
|
|
Sрас = h × b
Sмин = (Iк × √tп) / c tп= Ik√tп/с
Задачи для самопроверки
Задача 1Выбрать материал и сечение шин для РУ - 10 кВ,
l =900 мм, а=260мм, нагрузка шин Р=8500 кВт, cos φ=0.85, Iк=15 кА, tп=0.4 с. Проверить шины на устойчивость к токам К.З. Расшифровать марку шин.
Задача 2Выбрать сечение шин и проверить их на устойчивость к токам К.З. Sмак=12100 кВА, l =1350 мм, а=350 мм, Uном=10 кВ, Iк=2.3 кА, tп=0.1 с. Расшифровать марку шин.
Задача 3Выбрать шины, расшифровать марку, проверить на устойчивость к токам К.З. Sмак=20 MBA, Uном=6 кB, iy=40 кA, tп=1 с, l=900 мм, а=260 мм.
Задача 4 Выбрать шины, расшифровать марку, проверить на устойчивость к токам К.З. Sмак=12 MBA, Uном=10 кВ, Iк=10 кА, tп=0.12 с, l=1000 мм, а=350 мм.
Задача 5 Выбрать шины, расшифровать марку, проверить на устойчивость к токам К.З. Sмак=16000 кBA, Uном=10 кВ, Iк=8,7 кА, tп=0.5 с, l=900 мм, а=260 мм.
Задача 6 Выбрать шины, расшифровать марку, проверить на устойчивость к токам К.З. Sмак=14 MBA, Uном=6 кВ, Iк=11 кА, tп=0.7 с,
l=1350 мм, а=350 мм.
Расчет многополосных шин
При токе более 2070А применяют многополосные шины, которые фиксируются в пакете с помощью прокладок, количество зависит от числа полос в пакете. Если шины трех полосные, то длина пролета делится на 3. При определении механического напряжения учитывают дополнительное усилие, возникающие от взаимодействия шин в пакете.
Формула механического напряжения для многополосных шин
s2 = 
Задачи для самопроверки
Вариант 1
1. Как определить расположение шин на изоляторах.
2. iуд > Iк , почему проверку на термическую устойчивость ведут не по iyд , а по Iк?
3. Формула для определения усилия действующего на среднюю шину при 3 фазном к.з.
4. Укажите длительно допустимую температуру шин.
5. Ipac = 2700 А. Выберите шины.
Вариант 2
1. Что означает динамическая устойчивость к токам к.з.?
2. Формула для определения момента инерции при расположении шин "плашмя".
3. Что означает "ℓ" , откуда оно берется?
4. Ipac = 2300 А. Выберите шины.
5. Что дает расположение шин "плашмя"?
Вариант 3
1. Что означает термическая устойчивость к токам к.з.?
2. Что означает "а", откуда оно берется?
3. Условие динамической устойчивости токоведущих частей к токам к.з.
4. Формулы изгибающего момента при различном количестве ячеек в РУ.
5. Ipac = 3500 А. Выберите шины.
Вариант 4
1. σдоп=? пояснить.
2. Что дает расположение шин на "ребро"?
3. Записать марку шин и расшифровать.
4. Iрас= 330 А. Выберите шины.
5. Условие термической стойкости шин к токам к.з. (пояснить).
Вариант 5
1. Как определить расположение шин на изоляторах.
2. iуд > Iк , почему проверку на термическую устойчивость ведут не по iyд , а по Iк?
3. Формула для определения усилия действующего на среднюю шину при 3 фазном к.з.
4. Укажите длительно допустимую температуру шин.
5. Ipac = 2700 А. Выберите шины.
Вариант 6
1. Что означает динамическая устойчивость к токам к.з.?
2. Формула для определения момента инерции при расположении шин "плашмя".
3. Что означает "ℓ" , откуда оно берется?
4. Ipac = 2300 А. Выберите шины.
5. Что дает расположение шин "плашмя"?
Вариант 7
1. Что означает термическая устойчивость к токам к.з.?
2. Что означает "а", откуда оно берется?
3. Условие динамической устойчивости токоведущих частей к токам к.з.
4. Формулы изгибающего момента при различном количестве ячеек в РУ.
5. Ipac = 3500 А. Выберите шины.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности (cosj) показывает какая часть выработанной мощности расходуется на создание полезной работы.
Коэффициент мощности является комплексным показателем, характеризующим линейные и нелинейные искажения, вносимые нагрузкой в электросеть. Равен отношению активной и полной мощностей P/S (Вт/ВА), потребляемых нагрузкой. Типовые значения коэффициента мощности : 1 - идеальное значение; 0.95 - хороший показатель; 0.9 - удовлетворительный показатель; 0.8 - плохой показатель; 0.7 - компьютерное оборудование; 0.65 - двухполупериодный выпрямитель. При наличии только гармонических искажений коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между током и напряжением и бывает двух видов: опережающий и отстающий. При наличии только нелинейных искажений тока коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в общей активной мощности, потребляемой в нагрузку.
Р – активная мощность. Преобразуется в тепловую, световую, механическую энергию и энергию
химических реакций. Малая часть активной мощности создает тепловые потери.
Q – реактивная мощность. Расходуется на создание электрических и магнитных полей. Реактивная мощность возникает в цепях переменного тока и может быть индуктивного и емкостного характера.
Основные потребители реактивной мощности: асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы, индукционные печи.
Пример:
На электростанции установлены 2 генератора Sг=60 МВА Потребитель работает с cosjд=0,6, cosjв=0,8, а возможный cosjв=0,8
Решение:
Sст=2Sг=2*60=120 МВА
Рд= Sст *cosjд=120*0,6=72 МВт
Рв= Sст *cosjв=120*0,8=96 МВт
Вывод: т.е при действительном cosj полезная мощность будет меньше чем при возможном при расходовании одного и того же количества топлива
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1811; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!