Розрахунок струмів короткого замикання і вибір їх обладнання
Після розрахунку цехової мережі, який включає вибір типів, марки і перерізу проводів, кабелів, шинопроводів, силових пунктів, тролей з урахуванням їх прокладки і умов оточуючого середовища, необхідно для обраної схеми розрахувати струми КЗ у всіх необхідних точках електричної мережі цеху. Для цього складаються електрична схема і схема заміщення цехової мережі, починаючи від джерела живлення (шини напругою 6…10 кВ ГЗП, ЦРП, РП) до віддаленого електроприймача цеху. Розраховуються струми КЗ в живлячій мережі 6…10 кВ цеха (якщо вони не задані) для вибору високовольтного обладнання, а також в мережі напругою 0,4 кВ для вибору і перевірки апаратів електрообладнання цеху.
Розрахунок струмів короткого замикання
В курсовому проекті розраховуються струми три- і однофазного КЗ. Струми трифазних КЗ розраховуються для перевірки на стійкості до них обраного обладнання (автоматів, запобіжників, шинопроводів, силових пунктів), а струми однофазних КЗ – для перевірки захисного відключення і розрахунків заземлення в мережі напругою 0,4 кВ.
Вихідними даними для розрахунку є потужність або струм КЗ на шинах джерела живлення (ГЗП, РП). Розрахунок струмів трифазного КЗ в мережі напругою 0,4 кВ складається з наступних етапів.
1. Вибір на схемі силової мережі розрахункових точок КЗ. Ці точки
обираються так, щоб була забезпечена можливість перевірки на стійкість до струмів КЗ всіх моментів силової мережі цеху.
|
|
|
2. Складання схеми заміщення і розрахунок опорів її елементів.
3. Визначення ударного струму КЗ і струму, що встановився у всіх розрахункових точках мережі.
При розрахунку струмів КЗ в цехових мережах напругою 0,4 кВ
необхідно враховувати усі опори (активні і індуктивні) елементів схеми: трансформатора, катушки розчеплювача автомата, рубільників, кабелів, шинопроводів. Періодичну складову струму КЗ з-за великої електричної віддаленості джерела живлення можна рахувати незмінною протягом всього процесу. Тоді струм трифазного КЗ в іменованих одиницях
|
U Л
3ZP
, (7.1)
56
де Uл – середня лінійна напруга ступені, на якій розглядається КЗ, кВ; Zр – підсумковий опір всіх елементів ланцюга, приведених до напруги ступені КЗ, Ом або мОм.
Значення ударного струму
|
2 × І( 3)
, (7.2)
де Ку – значення ударного коефіцієнта визначається по відношенню до опорів Х/R із довідникових даних, для цехової мережі Ку = 1…1,3.
Для розрахунку струмів однофазних КЗ ПУЕ рекомендує наступний вираз:
|
|
|
U
I(1) = Ф , (7.3)
де (1)
k Z(1)
T + Z
3 П
ZT - повний опір трансформатора при однофазному КЗ, рівний сумі
опорів прямої, зворотньої і нульової послідовності; його значення залежить від схеми з’єднання обмоток трансформатора; Zп – повний опір петлі КЗ, яка складається з фазного і нульового проводів.
В реальних умовах значення однофазних струмів КЗ бувають недостатніми для надійного спрацювання захисної апаратури. Тому необхідно обирати таку схему з’єднання обмоток трансформатора і застосуванню таких розподільних мереж, які б забезпечували мінімальне значення нульової послідовності.
Приклад 7.1 Визначити струми КЗ в точках мережі 0,4 кВ, що вказані на рис.7.1, при умові, що опір елементів схеми електропостачання вищої напруги до цехового трансформатора складає Хс=1,029 Ом. Перерізи кабельних ліній, шинопроводів, їх типи та довжина приведені на рис.7.1.
Рішення.
1. Приводимо опір системи електропостачання вищої напруги до напруги 0,4 кВ.
|
|
U 2 HH 0,42
= 1,029
= 0,00149 Ом=1,49 мОм
U 2 BH
10,52
2. Визначаємо опори цехового трансформатора
|
|
|
|
2
HOM
= 10,6
0,42
= 1,696 мОм
|
HOM.T
10002
2
æ ö æ D ö 2
|
æ ö æ ö
X TP =
U
ç K % ÷ - ç
PK ÷
× U HOM ×106 =
5,5
ç ÷
- ç 10,6 ÷
× 0,4
×106 =
è 100 ø
|
è SHOM.T ø
SHOM.T
è 100 ø
è 1000 ø
1000
57
Uc=10кВ
T-1
Y
QF
2500A
TA
3000/5
Sт=1000кВА Uk=5,5% ΔPk=10,6кВ
~К
0,4кВ
QF1
250A
TA1
300/5
QF2
160A
TA2
200/5
QF3
250A
TA3
300/5
QF4
250A
TA4
300/5
QF5
200A
TA5
300/5
QS1
QS6
~К3.1
~К4.1
~К5.1
К1.1 К2.1
~ ~
СП1 СП6
QS2
QS7
К3.2~
ШР2
К4.2~
ШР4
К5.2~
ШР5
К1.2 К2.2
~ ~
Рис.7.1 Схема до розрахунків
струмів КЗ в мережі 0,4 кВ
СП2 СП7
58
С
rт
0,169
rа
0
rтс
0
rш
0,071
rкз
15
хт
8,63
ха
0,05
хтс
0
хш
0,532
К
~
rа1
0,96
rта1
0,08
rкл1
2,03
rкл1.1
2,7
rр
ха1
0,28
хта1
0,08
хкл1
7,15
хкл1.1
0,95
rр
0,4
rа2
|
|
|
1,4
rта2
0,19
rкл2
17,1
rкл2.1
12,5
rр
ха2
0,5
хта2
0,17
хкл2
3,13
хкл2.1
2,28
rр
0,4
rа3
0,96
rта3
0,08
rкл3
9,45
rкз
20
rш3
ха3
0,28
хта3
0,08
хкл3
3,34
~К3.1
хш3
rа4
0,96
rта4
0,08
rкл4
7,1
rкз
20
rш4
ха4
0,28
хта4
0,08
хкл4
2,52
~К4.1
хш4
rа5
0,96
rта5
0,08
rкл5
9,4
rкз
20
rш5
ха5
0,28
хта5
0,08
хкл5
2,16
~К5.1
хш5
0,4
rкз
20
0,4
rкз
20
5 2,5
9,8
4,9
7,8
3,9
rкз
~ rкз ~ ~ ~ ~
20
~
К1.2
К1.1
20
~
К2.2
К2.1
К3.2
К4.2
К5.2
Рис.7.2 Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ
в цеховій мережі 0,4 кВ
59
Опір автоматичного вимикача складається з опору розціплювача і опору перехідного контакту.
ra = rрозц + rП.К . = 0
х a = х розц = 0,05
Для автоматів на номінальний струм більше 600А активним опором можна знехтувати. Опір первинної обмотки трансформатора струму з коефіцієнтом трансформації більше 600/5 rTC=0 i xTC=0.
Фази секцій шин КТП виконані алюмінієвими шинами перерізом
100х80 мм2 по дві смуги на фазу.
r0 = 0,022 мОм
х 0 = 0,157 мОм
rШ = r0 l = 0,022 × 4 = 0,088 мОм
х Ш = х 0 l = 0,157 × 4 = 0,628 мОм
Перехідний опір контактів може бути врахований, якщо ввести в розрахункову схему активний опір rКЗ. Для розподільчих щитів на ПС rКЗ=15мОм.
Визначаємо сумарний опір до КЗ точці К (рис.7.2)
rK = rTP + ra + rTC + rШ + rК .З = 1,696 + 0 + 0 + 0,088 + 15 = 16,785 мОм
х K = х TP + х a + х TC + х Ш = 8,63 + 0 + 0,05 + 0,628 = 9,31 мОм
Z = r 2 + x 2 =
16,7852 + 9,312 = 19,194 мОм
K K K
Визначаємо трифазний струм КЗ в точці К
|
U H =
3ZK
400
3 ×19,194
= 12,032 кА
Визначаємо ударний струм КЗ в точці К
Ta =
x K
w × rK
-
=
0, 01
9,31
3,14 ×16,785
- 0 , 01
= 0,0018 с
|
= 1 + е 0, 0018 = 1,004
і уд =
2 × k уд
|
2 ×1,004 ×12,032 = 17,084 кА
Струм однофазного КЗ (відповідно ПУЕ) визначають по приблизній
формулі, кА
|
U H
æ Z(1) ö
3ç ZП
+ T ÷
è 3 ø
де 2 2
ZП =
rП + x П
- повний опір петлі фаза-нуль, який включає в себе
опір шин, шинопроводів, проводів, кабелів, апаратів і контактів.
60
rПK = ra + rTC + rШФ + rК .З + rШ 0 = 1,696 + 0 + 0,088 + 15 + 0,175 = 16,96 мОм
Нульова шина виконана алюмінієвою шиною перерізом 100х80 мм2
r0 = 0,0438 мОм
rШ 0 = r0 l = 0,0438 × 4 = 0,175 мОм
х П = х aП + х TC.П + х Ш .П
Для елементів схеми можливо приблизно приймати для шин і апаратів хП»2х; для трижильних кабелів хП.КЛ»4хКЛ; для чотирижильних кабелів хП.КЛ»2,5хКЛ
|
ZПk =
|
|
|
16,962 + 1,3562 = 17,014 мОм
|
|
U H =
æ (1) ö
400
æ
= 8,878 кА
ö
3ç ZП
+ ZT ÷
3ç17,014 + 27 ÷
è 3 ø è 3 ø
Визначаємо струми КЗ в точці К2.2. Для автомата з ІНОМ.РОЗЦ=160А
ra 2 = 0,6 + 0,8 = 1,4 мОм
х a 2 = 0,5 мОм
Для трансформатора струму 200/5
rтa 2 = 0,19 мОм
х тa 2 = 0,17 мОм
Кабельна лінія ААШв(3х95+1х35) L=52м
rКЛ 2 = r0 l = 0,329 × 52 = 17,108 мОм х КЛ 2 = х 0 l = 0,0602 × 52 = 3,13 мОм Кабельна лінія ААШв(3х95+1х35) L=38м rКЛ 2.1 = r0 l = 0,329 × 38 = 12,502 мОм
х КЛ 2.1 = х 0 l = 0,0602 × 38 = 2,288 мОм
Перехідний опір рубільника на вводі СП7
Опір контактних з’єднань rк.з = 20 мОм Визначаємо повний опір до точці кз К2.2 rK 2.2 = rk + ra 2 + rTA 2 + rKЛ 2 + rКЛ 2.1 + rp + rК .З =
rр = 0,4 мОм
= 16,785 + 1,4 + 0,17 + 17,108 + 12,502 + 0,4 + 20 = 68,385мОм
x K 2.2 = x k + x a 2 + x TA 2 + x KЛ 2 + x КЛ 2.1 =
= 9,31 + 0,5 + 0,17 + 3,13 + 2,288 = 15,398мОм
61
Zk 2.2 =
68,3852 + 15,3982 = 70,1 мОм
|
|
K 2.2
400
3 × 70,1
= 3,29 кА
Ta =
15,398
3,14 × 68,38
= 0,0007 с
k у = 1
і уд =
|
|
К 2.2
2 ×1× 3,29 = 4,66 кА
Визначимо однофазні струми КЗ в точці К2.2
rПK 2.2 = rK 2.2 + r0 КЛ 2.1 + r0 КЛ 2.2 + rШ 0 =
= 68,385 + 33,97 + 46,488 + 0,175 = 147,32мОм
де r0 КЛ 2.1 = r0 нуля l = 0,894 × 38 = 33,97 мОм;
r0 КЛ 2.2 = r0 нуля l = 0,894 × 52 = 46,488 мОм
х ПК 2.2 = х aП + х TC.П + х Ш .П + х
a 2П
+ х TА 2 П + х КЛ 2 П + х КЛ 2.1П =
= 2 × 0,05 + 0 + 2 × 0,628 + 2 × 0,5 + 2 × 0,17 + 2,5 × 3,13 + 2,5 × 2,288 = 16,24мОм
ZПk 2.2 =
147,322 + 16,242 = 148,217 мОм
|
|
K 2.2
400
æ
= 1,469 кА
ö
3ç148,217 + 27 ÷
è 3 ø
Результати розрахунків струмів КЗ зводимо в таблицю 7.1.
Таблиця 7.1 Результати розрахунків струмів КЗ в мережі 0,4кВ цеха
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
62
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 863; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!