Меню

Расчет токов короткого замыкания от генераторов

Сайт для электриков

Пример. Для явнополюсного синхронного генератора необходимо вычислить относительное значение активной мощности в номинальном режиме, а также установившиеся токи короткого замыкания. Расчет вести в относительных единицах.

  • номинальная ЭДС
    E = 1,9;
  • номинальное напряжение
    U = 1;
  • номинальный ток
    I = 1;
  • синхронное сопротивление по поперечной оси
    xq = 0,76;
  • синхронное сопротивление по продольной оси
    xd = 1,15;
  • индуктивное сопротивление нулевого следования фаз
    x = 0,05;
  • индуктивное сопротивление обратного следования фаз
    x2 = 0,3;
  • угол нагрузки
    Θ = 15°.
  • Решение:

    Определяем активную мощность:
    P=<<E*U data-lazy-src=

    Расчет токов короткого замыкания для выбора аппаратов , страница 2

    Расчетное время, для которого требуется определить токи короткого замыкания определяется как: , где 0,01с – время действия релейной защиты, tс.в.— собственное время отключения выключателя. Для генераторных элегазовых выключателей собственное время отключения равно 0,04 с, тогда расчетное время:

    .

    Апериодическая составляющая тока короткого замыкания равна:

    для ветви генератора Г1:

    ;

    для ветви системы и генераторов Г2-Г6:

    .

    При определении значений периодической составляющей тока короткого замыкания для моментов времени до 0,5 с руководящие указания рекомендуют метод типовых кривых.

    Метод типовых кривых основан на использовании кривых изменения во времени отношения действующих значений периодической составляющей тока короткого замыкания от генератора в произвольный момент времени (IПτ) и в начальный момент короткого замыкания (IП0) при разных удаленностях точек короткого замыкания. Последние характеризуются отношением Iпо,г/I’ном, где I’ном— номинальный ток генератора, приведенный к той ступени напряжения, где находится точка короткого замыкания.

    ,

    где Рном и cosφном – номинальные значения мощности и коэффициента мощности генератора.

    Для ветви генератора Г1:

    ;

    .

    При τ=0,05 с и по рис. 3 [1, стр.21] значение .

    .

    Для системы и объединенных с ней генераторов считаем, что .

    4.2. Расчет тока короткого замыкания в точке К4 (выводы генератора, подключенного к обмотке НН АТБ).

    Рассмотрим короткое замыкание в точке К4.

    КЗ в точкеК4.jpg

    Рисунок 28- Схема замещения для расчетной точки К4

    При расчете тока короткого замыкания воспользуемся вычислениями, проведенными выше.

    Суммарное сопротивление генератора Г2 и трансформатора блока РУ 220 кВ (см.стр.25):

    ;

    Эквивалентное сопротивление линий связи, системы, генераторов и трансформаторов РУ 500 кВ, обмоток высокого напряжения АТБ (см. стр.26):

    Суммарное сопротивление генератора Г3 и обмотки низкого напряжения автотрансформатора блока (см.стр.25):

    Эквивалентное сопротивление генераторов и трансформаторов РУ 220 кВ:

    Ввиду отдаленности генераторов Г1, Г2, Г5, Г6 считаем, что напряжение на их выводах постоянно, т.е. E’’=1 и в дальнейшем объединяем с ЭДС системы.

    После проведенных преобразований схема замещения примет вид:

    КЗ в точкеК4_1.jpg

    Рисунок 29- Эквивалентная схема замещения для точки К4

    Эквивалентное сопротивление линий связи, системы, генераторов и трансформаторов РУ 500 кВ, обмоток высокого напряжения АТБ, генераторов и трансформаторов РУ 220 кВ:

    Эквивалентное сопротивление линий связи, системы, генераторов и трансформаторов РУ 500 кВ, обмоток высокого напряжения АТБ, генераторов и трансформаторов РУ 220 кВ, генератора и обмотки низкого напряжения АТБ:

    Эквивалентная ЭДС генератора Г4 и системы:

    Эквивалентное сопротивление «системы»:

    После преобразований схема примет вид:

    КЗ в точкеК4_2.jpg

    Рисунок 30- Эквивалентная схема замещения для точки К4

    Расчет тока короткого замыкания произведем по ветвям:

    от генератора Г3:

    ;

    от системы и генераторов Г1, Г2,Г4-Г6:

    .

    В качестве генераторных выключателей на всей станции примем к установке элегазовые выключатели с собственным временем отключения tс.в.=0,04 с, поэтому для всех цепей генераторов расчетное время τ = 0,05 с.

    Для ветви генератора Г3 получим такие же значения IПτ, iаτ , iуд, как и для генератора Г1, поскольку эти генераторы однотипные.

    ;

    Определим значение ударного тока для ветви системы и генераторов Г1,Г2, Г4-Г6 (принимаем kу=1,9, Та=0,15 с):

    .

    Апериодическая составляющая тока короткого замыкания для ветви системы и генераторов:

    .

    Для системы и объединенных с ней генераторов также считаем, что .

    4.3. Расчет тока короткого замыкания в точке К5 (выводы генераторы, подключенного к РУ 500 кВ).

    Рассмотрим короткое замыкание в точке К5.

    КЗ в точкеК5.jpg

    Рисунок 31- Схема замещения для расчетной точки К5

    При расчете тока короткого замыкания в точке К5 воспользуемся ранее проведенными расчетами.

    Эквивалентное сопротивление генераторов и трансформаторов РУ 220 кВ (см.стр.28):

    Эквивалентное сопротивление генераторов и обмоток низкого напряжения АТБ (см.стр.25):

    .

    Эквивалентное сопротивление обмоток высокого напряжения автотрансформатора блока (см.стр.25):

    Читайте также:  Устройство управления скоростью двигателя 10 60 в постоянного тока

    Эквивалентное сопротивление линий связи и системы (см.стр.25):

    Суммарное сопротивление генератора и трансформатора блока РУ 500 кВ(см.стр.25):

    .

    Ввиду отдаленности генераторов Г1-Г4 считаем, что напряжение на их выводах постоянно, т.е. E’’=1 и в дальнейшем объединяем с ЭДС системы.

    Преобразованная исходная схема:

    КЗ в точкеК5_1.jpg

    Рисунок 32- Эквивалентная схема замещения для расчетной точки К5

    Преобразуем схему к виду двухлучевой звезды:

    ;

    Эквивалентная ЭДС генератора Г6 и системы:

    Исходная расчетная схема после данных преобразований принимает вид:

    КЗ в точкеК5_2.jpg

    Рисунок 33- Итоговая схема замещения для расчетной точки К5

    Расчет тока короткого замыкания произведем по ветвям:

    от генератора Г5:

    ;

    от системы и генераторов Г1-Г4,Г6:

    .

    Рассчитаем величину ударного тока для ветви генератора Г5, принимая значение kу=1,975, Та=0,54 с.

    .

    Для ветви системы и генераторов Г2-Г6 значение kу=1,9, Та=0,15 с.

    .

    Апериодическая составляющая тока короткого замыкания равна:

    для ветви генератора Г5:

    ;

    для ветви системы и генераторов Г1-Г4,Г6:

    .

    Определим периодическую составляющую тока короткого замыкания по методу типовых кривых.

    Для ветви генератора Г5:

    ;

    .

    При τ=0,05 с и по рис. 3 [1, стр.21] значение .

    .

    Для системы и объединенных с ней генераторов считаем, что .

    4.4. Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (шины РУ 220 кВ).

    Расчет тока короткого замыкания в точке К2 проведем для двух возможных аварийных режимов в этой точке: трехфазного и однофазного замыкания.

    КЗ в точкеК2.jpg

    Рисунок 34- Схема замещения для расчетной точки К2

    Для расчета токов короткого замыкания несимметричного режима

    используют метод симметричных составляющих. Сущность метода состоит в

    том, что любую несимметричную трехфазную систему векторов

    (токов, напряжений) можно представить в виде трех симметричных систем:

    прямой, обратной, нулевой последовательности чередования фаз.

    Рационально начать расчет с определения тока однофазного замыкания,

    поскольку ток трехфазного короткого замыкания есть ток прямой

    • АлтГТУ 419
    • АлтГУ 113
    • АмПГУ 296
    • АГТУ 267
    • БИТТУ 794
    • БГТУ «Военмех» 1191
    • БГМУ 172
    • БГТУ 603
    • БГУ 155
    • БГУИР 391
    • БелГУТ 4908
    • БГЭУ 963
    • БНТУ 1070
    • БТЭУ ПК 689
    • БрГУ 179
    • ВНТУ 120
    • ВГУЭС 426
    • ВлГУ 645
    • ВМедА 611
    • ВолгГТУ 235
    • ВНУ им. Даля 166
    • ВЗФЭИ 245
    • ВятГСХА 101
    • ВятГГУ 139
    • ВятГУ 559
    • ГГДСК 171
    • ГомГМК 501
    • ГГМУ 1966
    • ГГТУ им. Сухого 4467
    • ГГУ им. Скорины 1590
    • ГМА им. Макарова 299
    • ДГПУ 159
    • ДальГАУ 279
    • ДВГГУ 134
    • ДВГМУ 408
    • ДВГТУ 936
    • ДВГУПС 305
    • ДВФУ 949
    • ДонГТУ 498
    • ДИТМ МНТУ 109
    • ИвГМА 488
    • ИГХТУ 131
    • ИжГТУ 145
    • КемГППК 171
    • КемГУ 508
    • КГМТУ 270
    • КировАТ 147
    • КГКСЭП 407
    • КГТА им. Дегтярева 174
    • КнАГТУ 2910
    • КрасГАУ 345
    • КрасГМУ 629
    • КГПУ им. Астафьева 133
    • КГТУ (СФУ) 567
    • КГТЭИ (СФУ) 112
    • КПК №2 177
    • КубГТУ 138
    • КубГУ 109
    • КузГПА 182
    • КузГТУ 789
    • МГТУ им. Носова 369
    • МГЭУ им. Сахарова 232
    • МГЭК 249
    • МГПУ 165
    • МАИ 144
    • МАДИ 151
    • МГИУ 1179
    • МГОУ 121
    • МГСУ 331
    • МГУ 273
    • МГУКИ 101
    • МГУПИ 225
    • МГУПС (МИИТ) 637
    • МГУТУ 122
    • МТУСИ 179
    • ХАИ 656
    • ТПУ 455
    • НИУ МЭИ 640
    • НМСУ «Горный» 1701
    • ХПИ 1534
    • НТУУ «КПИ» 213
    • НУК им. Макарова 543
    • НВ 1001
    • НГАВТ 362
    • НГАУ 411
    • НГАСУ 817
    • НГМУ 665
    • НГПУ 214
    • НГТУ 4610
    • НГУ 1993
    • НГУЭУ 499
    • НИИ 201
    • ОмГТУ 302
    • ОмГУПС 230
    • СПбПК №4 115
    • ПГУПС 2489
    • ПГПУ им. Короленко 296
    • ПНТУ им. Кондратюка 120
    • РАНХиГС 190
    • РОАТ МИИТ 608
    • РТА 245
    • РГГМУ 117
    • РГПУ им. Герцена 123
    • РГППУ 142
    • РГСУ 162
    • «МАТИ» — РГТУ 121
    • РГУНиГ 260
    • РЭУ им. Плеханова 123
    • РГАТУ им. Соловьёва 219
    • РязГМУ 125
    • РГРТУ 666
    • СамГТУ 131
    • СПбГАСУ 315
    • ИНЖЭКОН 328
    • СПбГИПСР 136
    • СПбГЛТУ им. Кирова 227
    • СПбГМТУ 143
    • СПбГПМУ 146
    • СПбГПУ 1599
    • СПбГТИ (ТУ) 293
    • СПбГТУРП 236
    • СПбГУ 578
    • ГУАП 524
    • СПбГУНиПТ 291
    • СПбГУПТД 438
    • СПбГУСЭ 226
    • СПбГУТ 194
    • СПГУТД 151
    • СПбГУЭФ 145
    • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
    • ПИМаш 247
    • НИУ ИТМО 531
    • СГТУ им. Гагарина 114
    • СахГУ 278
    • СЗТУ 484
    • СибАГС 249
    • СибГАУ 462
    • СибГИУ 1654
    • СибГТУ 946
    • СГУПС 1473
    • СибГУТИ 2083
    • СибУПК 377
    • СФУ 2424
    • СНАУ 567
    • СумГУ 768
    • ТРТУ 149
    • ТОГУ 551
    • ТГЭУ 325
    • ТГУ (Томск) 276
    • ТГПУ 181
    • ТулГУ 553
    • УкрГАЖТ 234
    • УлГТУ 536
    • УИПКПРО 123
    • УрГПУ 195
    • УГТУ-УПИ 758
    • УГНТУ 570
    • УГТУ 134
    • ХГАЭП 138
    • ХГАФК 110
    • ХНАГХ 407
    • ХНУВД 512
    • ХНУ им. Каразина 305
    • ХНУРЭ 325
    • ХНЭУ 495
    • ЦПУ 157
    • ЧитГУ 220
    • ЮУрГУ 309

    Полный список ВУЗов

    • О проекте
    • Реклама на сайте
    • Правообладателям
    • Правила
    • Обратная связь

    Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

    Источник

    Методы расчета токов КЗ в СЭЭС переменного тока

    Общие сведения.При расчете режима КЗ могут быть применены следующие методы: метод расчетных кривых, аналитический метод, методы расчета на АВМ и ЦВМ.

    Читайте также:  Разветвленная цепь постоянного тока с вольтметром

    Расчет токов КЗ начинают с выбора режима работы СЭЭС и составления схемы КЗ. При выборе режима принимается в расчет суммарная номинальная мощность судовых генераторов; если предусмотрена их параллельная работа, резервный генератор не учитывается.

    По принципиальной схеме для выбранного режима составляется однолинейная расчетная схема СЭЭС (рис. 201), на которую наносят предполагаемые точки КЗ (К1 – К10), показывают источники электрической энергии (G1G3),асинхронную нагрузку, проверяемое электрооборудование, словом, все элементы схемы, по которым протекают токи КЗ. На расчетной схеме КЗ также указываются тип и мощность источников электроэнергии; тип и номинальная мощность трансформаторов (в том числе и измерительных); тип, площадь сечения и длина кабелей, шинопроводов; мощность эквивалентного двигателя; тип, номинальный ток выключателей, предохранителей. Расчетные точки КЗ намечают так, чтобы выбранный для проверки элемент схемы находился при режиме КЗ в самом тяжелом условии, то есть токи КЗ, протекающие через него, были бы максимальными.

    Рис. 201. Исходная расчетная схема для определения токов КЗ

    На основании исходной расчетной схемы составляют схемы замещения (рис. 202) для каждой точки КЗ, в которых все элементы показывают связанными электрически.

    Рис. 202. Схема замещения для расчета токов КЗ

    Элементы схемы замещают активными и реактивными сопротивлениями. После составления схем замещения определяют результирующие сопротивления для каждой из точек КЗ, учитывая индуктивную и активную составляющую каждого элемента расчетной схемы (на фазу).

    Расчеты могут выполняться в именованных или относительных единицах. При расчете токов КЗ в относительных единицах используются базисные величины мощности, тока, напряжения, сопротивления:

    Для расчета в относительных единицах используют следующие соотношения

    Схему замещения преобразуют в эквивалентную схему (рис. 203) с одним эквивалентным генератором относительно каждой расчетной точки КЗ. Принимается при этом ЭДС параллельно работающих генераторов одинаковой, сопротивление генераторных ветвей считают включенными Рис. 203. Упрощенная эквивалентная схема замещения

    параллельно. Для каждой точки КЗ находят результирующее сопротивление в относительных единицах .

    По значению Zp определяют токи КЗ.

    Метод расчетных кривых полного тока. Этот метод применим для СЭЭС, которые приводятся к схемам, изображенным на рис. 204. Сущность метода заключается в том, что для СЭЭС рассчитывают зависимости ударных токов iуд, действующих токов I и теплового импульса тока dt от времени. Рис. 204. Схема СЭЭС с эквивалентными генератором и асинхронным двигателем

    При этом принимают во внимание различные значения результирующих сопротивлений Zp контура КЗ в общих относительных единицах с учетом тока подпитки от эквивалентного асинхронного двигателя. Эти зависимости представлены в виде кривых на заданные моменты времени (а для начальных моментов времени, когда значение апериодической составляющей тока велико, еще и для различных значений Хк /rк цепи). Они приводятся в технических справочниках как стандартные расчетные кривые для определения токов КЗ в СЭЭС типового состава и структуры.

    Для каждого варианта расчета даны три вида кривых:

    Эти кривые даются для различных значений Хк/rк цепи от ГРЩ до точки КЗ (рис. 205–207).

    Порядок расчета токов i, I и значений следующий: для каждой точки КЗ составляют расчетную схему замещения без учета эквивалентного двигателя и определяют Zp, хкз /rкзот ГРЩ до точки КЗ или от генератора до точки КЗ; затем определяют

    По соответствующим кривым для отношения хкз /rкзнаходят значения токов i = iуд, затем I, теплового импульса тока В. Если хкз /rкз≤0,307, то токи определяют кривыми хкз /rкз = 0,307. Если хкз /rкз > 0,98, кривые можно использовать только для грубой оценки токов КЗ, полагая хкз /rкз = 0,98. При 0,307

    где , сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления эквивалентного генератора;

    , – индуктивное и активное сопротивления цепи от ГРЩ до точки КЗ.

    Определяют ток КЗ:

    где γ – коэффициент затухания периодической составляющей тока КЗ за время t = 0,01; значение γ определяют по кривым, при-

    Рис. 209. Значение коэффициента затухания при t = 0,01 с от Zp при различных веденным на рис. 209 в зависимости от Zp и от постоянной времени периодической составляющей сверхпереходного тока . При одиночной работе генератора или параллельной работе одного типа генераторов = одного генератора. При параллельной работе генераторов разных типов

    где – постоянные времени отдельно работающих генераторов;

    – мощности отдельных генераторов.

    Коэффициент затухания можно определить как для конкретных СЭЭС, так и для СЭЭС с типовыми эквивалентными генераторами по выражению

    Ударный коэффициент kyn = p находят по кривой (рис. 210) в зависимости от отношения хр /rр.

    Ударный ток

    . (221)

    Ток подпитки от эквивалентного двигателя

    где – сверхпереходная ЭДС эквивалентного двигателя = 0,9;

    Uост – остаточное напряжение на шинах ГРЩ;

    – полное сверхпереходное сопротивление эквивалентного двигателя и линии.

    Ударный ток КЗ от двигателя, кА.

    где – номинальная мощность эквивалентного двигателя, кВт;

    – номинальное напряжение двигателей, В.

    Для расчетов принимают = 0,8; = 0,85. Суммарный ударный ток, кА, в точке КЗ

    Дата добавления: 2016-02-02 ; просмотров: 1832 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

    Источник

    

    Защита генератора

    Материал из Руководство по устройству электроустановок

    Содержание

    • 1 Защита от перегрузки
      • 1.1 Примечание по перегрузкам
    • 2 Защита от тока короткого замыкания
      • 2.1 Расчет тока короткого замыкания
      • 2.2 Расчет тока короткого замыкания

    Рис. N2 показывает электротехнические параметры генераторной установки. Pn, Un и In – мощность двигателя генератора, номинальное напряжение и номинальный ток генератора, соответственно.

    Рис N02.jpg

    Рис. N2 : Блок-схема генераторной установки

    Защита от перегрузки

    Должна анализироваться кривая допустимой перегрузки генератора (рис. N3).
    Нормы и требования области применения могут также обуславливать конкретный режим перегрузки.

    I/In t
    1,1 > 1 ч
    1,5 12 c

    Уставки устройств защиты от перегрузки (или длительной выдержки времени) должны соответствовать этим требованиям.

    Рис N03.jpg

    Рис. N3 : Пример кривой допустимой перегрузки t = f (I/In)

    Примечание по перегрузкам

    • По экономическим соображениям двигатель резервной установки должен быть точно рассчитан на номинальную мощность. При перегрузке по активной мощности дизельный двигатель будет глохнуть. Необходимо учитывать баланс по активной мощности.
    • Установка должна быть рассчитана на следующие режимы перегрузки:

    — одночасовая перегрузка;
    — одночасовая перегрузка 10% каждые 12 часов (рабочий режим).

    Защита от тока короткого замыкания

    Расчет тока короткого замыкания

    Ток короткого замыкания есть сумма:

    • апериодической составляющей тока;
    • затухающего синусоидального тока.

    Уравнение тока короткого замыкания показывает, что он рассчитывается в соответствии с тремя стадиями (см. рис. N4).

    Рис N04.jpg

    Рис. N4 : Уровень тока короткого замыкания в течение 3 стадий

    • Сверхпереходная стадия

    При возникновении короткого замыкания на зажимах генератора ток сначала имеет относительно высокий уровень около 6-12 In в течение первого цикла (10-20 мс).

    Амплитуда тока короткого замыкания определяется тремя параметрами:
    — сверхпереходное реактивное сопротивление генератора;
    — уровень возбуждения перед повреждением;
    — полное сопротивление поврежденной цепи.

    Учитываемое полное сопротивление короткого замыкания генератора является сверхпереходным реактивным сопротивлением х”d, выражаемым как % от Uo (напряжение между фазой и нейтралью) (по x”d изготовителя). Типовое значение – 10-15%.

    Мы определяем сверхпереходное полное сопротивление короткого замыкания генератора следующим образом:

    • Переходная стадия

    Переходная стадия происходит через 100-500 мс после короткого замыкания. Начиная со значения тока короткого замыкания сверхпереходного периода,
    ток уменьшается до значения 1,5-2 In.
    Учитываемое полное сопротивление короткого замыкания для этого периода является переходным реактивным сопротивлением,выражаемым как % от Uo (по x’d изготовителя). Типовое значение – 20-30%.

    • Установившаяся стадия

    Она возникает через 500 мс.
    При устойчивом повреждении выходное напряжение установки падает, и система регулирования возбуждения пытается повысить выходное напряжение. Результатом является стабилизированный установившийся ток короткого замыкания:
    — Если возбуждение генератора не повышается в течение короткого замыкания (нет перевозбуждения), но поддерживается на уровне перед коротким замыканием, ток стабилизируется на значении, определяемом синхронным реактивным сопротивлением Xd генератора. Типовое значение xd выше 200%. Как следствие, конечный ток меньше номинального тока генератора (как правило, около 0,5 In).
    — Если в системе регулирования возбуждения предусмотрена форсировка поля возбуждения, или если система выполнена по, так называемой, параллельно последовательной схеме, то подъем напряжения возбуждения приводит к увеличению длительности переходного процесса (10 С). Ток КЗ, как правило, в 2-3 раза превышает номинальный ток генератора.

    Расчет тока короткого замыкания

    Как правило, изготовители указывают значения полного сопротивления и постоянные времени затухания, требуемые для анализа работы в переходном или установившемся режиме (см. рис. N5).

    (кВА) 75 200 400 800 1600 2500
    x”d 10,5 10,4 12,9 10,5 18,8 19,1
    x’d 21 15,6 19,4 18 33,8 30,2
    xd 280 291 358 280 404 292

    Рис. N5 : Пример таблицы полного сопротивления (в %)

    Активные сопротивления всегда пренебрежимо малы в сравнении с реактивными сопротивлениями. Параметры анализа тока короткого замыкания:

    • Значение тока короткого замыкания на зажимах генератора

    Величина тока короткого замыкания в переходном режиме:

    где Un – линейное напряжение генератора

    Примечание: данное значение может быть сопоставлено с током короткого замыкания на зажимах трансформатора. Таким образом, при одной и той же мощности ток при коротком замыкании вблизи от генератора в 5-6 раз меньше, чем токи, которые могут возникать при питании от трансформатора.

    Значимость такой разницы увеличивается, учитывая тот факт, что мощность генераторной установки, как правило, меньше мощности трансформатора (см. рис. N6).

    Рис N06.jpg

    Рис. N6 : Пример распределительного щита приоритетных нагрузок с питанием (при аварии) от резервной генераторной установки

    При питании низковольтной цепи от основного источника 1 (2000 кВА) ток короткого замыкания составляет 42 кА на главной шине низковольтного щита. При питании низковольтной сети от резервного источника 2 (500 кВА) с переходным реактивным сопротивлением 30%, ток короткого замыкания составляет ≈ 2,5 кА (т.е. в 16 раз слабее, чем при основном источнике).zh:发电机保护

    Источник

    Различные счетчики © 2021
    Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.