Меню

Расчет токов трехфазного короткого замыкания практическая

Практическая работа №9 Методика расчетов токов короткого замыкания.
учебно-методический материал

Практическая работа №9 Методика расчетов токов короткого замыкания.

Скачать:

Вложение Размер
prakticheskaya_rabota_no9.docx 15.94 КБ

Предварительный просмотр:

Практическая работа № 9

Тема: «Методика расчетов токов короткого замыкания»

Цель работы — изучить методику расчетов токов короткого замыкания.

1. Методика выполнения расчета токов КЗ

Она хорошо изложена в книге А. В. Беляева “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, выпущенной Энергоатомиздат в 1988 году. Информация занимает 171 страницу.

2. Руководящие указания РД 153—34.0—20.527—98

  • методики расчетов токов КЗ симметричных и несимметричных режимов в электроустановках с напряжением до и выше 1 кВ;
  • способы проверок электрических аппаратов и проводников на термическую и электродинамическую стойкость;
  • методы испытания коммутационной способности электрических аппаратов.

Указания не охватывают вопросы расчета токов КЗ применительно к устройствам РЗА со специфическими условиями эксплуатации.

Документ описывает короткие замыкания, возникающие в электроустановках переменного тока и методику их расчета для систем с напряжением до 1 кВ.

Очередность действий проектировщика для расчета токов короткого замыкания

Сбор исходных данных

Любую схему можно привести к упрощенному виду, когда она состоит из двух частей:

1. источника напряжения. Для сети 0,4 кВ его роль исполняет вторичная обмотка силового трансформатора;

2. питающей линии электропередачи.

Под них собираются необходимые характеристики.

Данные трансформатора для расчета токов КЗ

  • величину напряжения короткого замыкания (%) — Uкз;
  • потери короткого замыкания (кВт) — Рк;
  • номинальные напряжения на обмотках высокой и низкой стороны (кВ. В) — Uвн, Uнн;
  • фазное напряжение на обмотке низкой стороны (В) — Еф;
  • номинальную мощность (кВА) — Sнт;
  • полное сопротивление током однофазного КЗ (мОм) — Zт.

Данные питающей линии для расчета токов КЗ

К ним относятся:

  • марки и количество кабелей с указанием материала и сечения жил;
  • общая протяженность трассы (м) — L;
  • индуктивное сопротивление (мОм/м) — X0;
  • полное сопротивление для петли фаза-ноль (мОм/м) — Zпт.

Эти сведения для трансформатора и линии сосредоточены в справочниках. Там же берут ударный коэффициент Куд.

По найденным характеристикам вычисляют для:

  • трансформатора — активное и индуктивное сопротивление (мОм) — Rт, Хт;
  • линии — активное, индуктивное и полное сопротивление (мОм).

Эти данные позволяют рассчитать общее активное и индуктивное сопротивление (мОм). А на их основе можно определить полное сопротивление схемы (мОм) и токи:

  • трехфазного замыкания и ударный (кА);
  • однофазного КЗ (кА).

По величинам последних вычисленных токов и подбирают автоматические выключатели и другие защитные устройства для потребителей.

Расчет токов короткого замыкания проектировщики могут выполнять вручную по формулам, справочным таблицам и графикам или с помощью специальных компьютерных программ.

Ответить на вопросы:

  1. Дайте определение, что такой короткое замыкание?
  2. Что такое короткое замыкание на землю?
  3. Что такое однофазное короткое замыкание?
  4. Что такое двухфазное короткое замыкание?
  5. Что такое двухфазное короткое замыкание на землю?
  6. Что такое двойное короткое замыкание на землю?
  7. Что такое трехфазное короткое замыкание?
  8. Что такое трехфазное короткое замыкание на землю?

Сделать вывод о проделанной работе.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Расчетно-практическая работа «Однофазные цепи синусоидального тока. Резонанс напряжений»

Цель практической работы: Выявить влияние активного сопротивления и индуктивности катушки, а также емкости конденсатора на значения тока в электрической цепи, напряжения на ее элементах и мощнос.

Методическая разработка по проведению практической работы по междисциплинарному курсу МДК 04.02 «Технология приготовления блюд из нерыбных продуктов моря» и с элементами информатики. По информатике со.

Методическая разработка лабораторно-практической работы по теме «Расчет нормы высева семян»

Методическая разработка содержит лабораторно-практическую работу по теме «Расчет нормы высева семян и определение потребности хозяйства в семенах» для специальности СПО 38.02.01 Экономика и бухга.

Методическая разработка лабораторно-практической работы по теме «Расчет потребности хозяйства в с/х технике»

Методичекая разработка содержит лабораторно-практическую работу по теме «Расчет потребности хозяйства в с/х технике» для специальности СПО 38.02.01 Экономика и бухгалтерский учет, сформулиро.

«МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ»

Цели занятия: закрепление изученных ранее методов расчета токов короткого замыкания, изучение метода расчета токов короткого замыкания с помощью прикладной программы для расчетов токов короткого замык.

Практическая работа №8 Расчет токов короткого замыкания в электроустановках напряжением выше 1 кВ.

Практическая работа №13 Выбор рода тока и величины напряжения.

Источник

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

расчет токов кз

В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

Расчетная схема для определения токов КЗРис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:
Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия
Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.

Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций

Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис.2.2.
Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособияПри расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
в относительных единицах:
Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособиягде uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

в относительных единицах:
где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

Сопротивление участка магистрали резервного питания:

в относительных единицах:

где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
МРП – длина МРП, км;
Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

в относительных единицах:
где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

в относительных единицах:
В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

в относительных единицах:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н).

Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

Источник

Практический расчет начального действующего значения периодической составляющей и ударного токов трехфазного короткого замыкания

Необходимая точность расчетов токов КЗ определяется назначе­нием расчетов, а также степенью достоверности исходных данных. Так, при проектировании на стадии проектного задания и даже тех­нического проекта исходные данные в части параметров линий, гене­раторов, трансформаторов, а также режимов систем являются ориен­тировочными. В связи с этим при проектировании допускается вычисление приб­лиженных значений токов КЗ, что позволяет упростить расчеты, т.е.снизить трудозатраты на их выполнение. В условиях эксплуатации параметры и режимы работы данной системы известны с большой сте­пенью достоверности, поэтому для обеспечения необходимой точнос­ти расчетов токов КЗ следует принимать минимальное количество допущений, диктуемых требованиями производства эффективных вычи­слений с помощью располагаемых средств вычислительной техники.

При определении значений токов КЗ без применения ЭВМ для целей проектирования систем электроснабжения , при составлении схем замещения, помимо ука­занных выше, принимают следующие основные условия и допущения:

1. Параметры элементов схем замещения рассчитывают, используя точное приведение, поскольку трансфораторы ГПП или районных подстанций имеют РПН с широким диапазоном встроен­ного регулирования напряжения.

2. При расчете действующего значения периодической составляющей тока КЗ допускается не учитывать активные сопротивления элементов системы, если результирующее эквивалентное активное сопротивление относительно точки КЗ не превышает 30% результирующего эквивалентного индуктивного сопротивления.

3. Допускается не учитывать поперечные емкости воздушных линий напряжением 110-220 кВ протяженностью не более 200 км и напряже­нием 330-500 кВ при их длине не более 150 км.

4. Допускается не учитывать ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов.

5. Нагрузки учитывают приближенно, так, как указано в п. 4.3.

Расчеты действующего значения периодической составляющей тока КЗ могут производиться двумя способами: непосредственно по заданным ЭДС источников и наложением на нагрузочный режим, существовавший до возникновения КЗ, последующего аварийного режима.

4.4.1. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания по заданным ЭДС источников (1-й способ расчета)

При практических расчетах для упрощения исходят из предполо­жения о симметрии роторов всех синхронных машин, принимая , что позволяет рассчитывать сверхпереходные ЭДС синхронных гене­раторов, компенсаторов и двигателей а, следовательно, и значения периодической составляющей тока без разложения на продольные и поперечные составляющие.

При расчетах токов КЗ на ЭВМ может быть учтено расхождение ЭДС отдельных ма­шин по фазе, тогда фазная ЭДС генераторов, компенсаторов или перевозбужденных СД определяется выражением

где , — вектор тока синхронного генератора (компенса­тора, двигателя) и вектор фазного напряжения на его выводах в предшествующем нагрузочном режиме. При расчетах вручную учет расхождения ЭДС по фазе представляет из­вестные трудности и поэтому, как правило, не делается.

В упрощенных расчетах, проводимых как в относительных так и в именованных единицах без учета расхождения ЭДС по фазе , вначале целесообразно рассчитать значения сверхпереходных ЭДС предшествующего режима , выраженные в относительных единицах при номинальных параметрах данной машины. Для синхронных генераторов и электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением сверхпереходная ЭДС рассчитывается по формуле, которая следует из векторной диаграммы неявнополюсной синхронной машины:

а для недовозбужденного СД — по формуле (4-11). Здесь обозначения те же, что и в формуле (4-16), а — угол сдвига между и . При расчетах максимального режима считают, что в предшествующем режиме машина работала с номинальным током, номинальным напряжением и номинальным коэффициентом мощности, поэтому в (4-17) и (4-11) следует подставлять , , .

Для расчета начального сверхпереходного тока, возникающего при рассматриваемом внезапном нарушении режима, составляют схему замещения, вводя в нее все генераторы, компенсаторы, крупные синхронные и асин­хронные двигатели, а также комплексные нагрузки отдельных достаточно мощных узлов своими приведенными значения­ми и . По полученным после преобразования схемы в соответствии с п. 2.2 результирующим ЭДС и индуктивному сопротивлению относительно места короткого замыкания находят сверхпереходный ток в месте короткого замыкания:

Ход преобразования схемы замещения для исходной схемы рис. 9.1 показан на рис. 9.2, 9.3. Все ЭДС и сопротивления схемы заме­щения рис. 9.2 предварительно должны быть приведены к одной сту­пени напряжения, принятой за основную в соответствии с указания­ми главы 2.

4.4.2. Применение принципа наложения (2-й способ расчета)

Этот способ сводится к условному представлению действительно­го режима КЗ в виде двух режимов: предшествующего нагрузочного и последующего аварийного. Расчет базируется на приложении в месте КЗ двух взаимно противоположных напряжений , равных напряже­нию предшествующего

Рис.9. Исходная схема (1), схема замещения (2), эквивалентная схема замещения (3) при расчете по заданным ЭДС источников. Схемы замещения

При расчете методом наложения (4 – 6)

режима в месте КЗ (рис. 9.4). Режим короткого замыкания при этом не изменяется. ЭДС генераторов и других ис­точников в сочетании с напряжением в точке К обеспе­чивают условия предшествующего нагрузочного режима (рис. 9.5). Приложенное в точке К напряжение обеспечивает условия аварийного режима (рис. 9.6).

Действительные токи и напряжения в месте КЗ и на других участ­ках схемы получаются суммированием параметров обоих режимов.

Поскольку в качестве расчетного принимается случай, когда пред­шествующий ток в аварийной цепи (на схеме рис. 9.1 ток через транс­форматор) отсутствует ( = 0), ток в месте КЗ равен аварийно­му току:

Применение принципа наложения особенно эффективно для упрощенных расчетов токов КЗ в случае, когда токи предшествующего нагрузочного режима примерно известны или хотя бы могут быть грубо оценены для элементов схемы, для которых требуется знание распределения тока КЗ в схеме, а также, когда требуется знание только величин, характеризующих собственно аварийный режим. В частности, применение принципа наложения имеет преимущество в срав­нении с расчетом по заданным ЭДС для определения токов и напряже­ний обратной и нулевой последовательности при несимметричных КЗ, так как в этом случае рассчитываются только аварийные составляющие.

Поскольку напряжения на шинах отдельных подстанций в нагру­зочном режиме, как правило, мало отличаются от номинального на­пряжения, то в первом приближении оно может быть принято в каче­стве расчетного в упрощенных расчетах, когда действительные нап­ряжения шин в предшествующем нагрузочном режиме неизвестны.

Пуск двигателя можно рассматривать как возникновение коротко­го замыкания за его сверхпереходным индуктивным сопротивлением и для определения пускового тока, использовать приведенные выше способы расчета начального сверхпереходного тока.

Поведение нагрузки в начальный момент переходного процесса за­висит от величины остаточного напряжения в точке ее присоединения. При выполнении практических расчетов периодической составляющей тока в месте короткого замыкания и ближайших к нему ветвях обычно учитывают только те комплексные нагрузки и отдельные двигатели, ко­торые непосредственно связаны с точкой короткого замыкания или на­ходятся в зоне малой электрической удаленности от нее.

Расчет ударного тока КЗ

При практическом расчете максимального мгновенного значения полного тока КЗ или ударного тока учитывают затухание лишь апе­риодической составляющей тока, считая, что амплитуда периодической составляющей тока от начального момента КЗ до момента, когда ток оказывается ударным (приблизительно полпериода), остается неизменной, равной амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ.

Ударный ток, определяемый для наиболее тяжелых условий: отсут­ствия предшествующего тока в аварийной цепи и возникновения корот­кого замыкания в момент, когда напряжение источника проходит через нуль, следует рассчитывать по формуле

где ку ― ударный коэффициент тока КЗ, определяемый по формуле (1-6) при отношении х эк / rэк > 5 или по формуле (1-7) при х эк / rэк ≤ 5 .

При учете асинхронных двигателей в качестве дополнительных источников подпитки точки КЗ нужно иметь в виду, что затухание периодической и апериодической составляющих посылаемого ими тока происходит примерно с одинаковыми постоянными времени. Одновременное затухание обеих составляющих тока учитывают в величине ударного коэффициента, рассчитываемого в отличии от (1-6) по формуле

где Тр ― расчетная постоянная времени затухания периодической составляющей тока статора, с;

Та ― постоянная времени затухания апериодической составляющей тока статора, с.

У синхронных двигателей величина ударного коэффициента примерно такая же, что и у синхронных генераторов равновеликой мощности.

1. Переходный процесс в простейших трехфазных цепях. 8

1.1 Трехфазное короткое замыкание в неразветвленной

1.2. Определение эквивалентной постоянной времени. 14

2. Система относительных единиц. Составление схем заме­щения. 15

2.1. Система относительных единиц. 15

2.2. Составление схем замещения приведением параметров

всех элементов к одной ступени напряжения. 18

3. Установившийся режим трехфазного короткого замыкания. 26

3.1. Основные характеристики и параметры синхронной маши­ны 26

3.2. Упрощенный учет нагрузок. 32

3.3. Влияние автоматического регулирования возбуждения. 3 2

3.4. Расчет установившихся токов короткого замыкания при
наличии АРВ в схеме с несколькими генераторами. 34

4. Начальный момент внезапного нарушения режима. 35

4.1. Переходные ЭДС и индуктивное сопротивление синхронной
машины. 35

4.2. Сверхпереходные ЭДС и реактивности синхронной машины. 40

4.3. Характеристики двигателей и обобщенной нагрузки в
начальный момент короткого замыкания. 44

4.4. Практический расчет начального сверхпереходного и
ударного токов трехфазного короткого замыкания. 46

Последнее изменение этой страницы: 2017-05-11; Просмотров: 191; Нарушение авторского права страницы

Источник



Практическая работа № 1 «Расчет токов короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1000В.

Практическая работа № 1 «Расчет токов короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1000В.» ( 4 часа)

Цель работы

Целью работы является изучение методов практического расчета начального значения периодической составляющей токов короткого замыкания в ЭУ до 1000 и выше 1000В.

2. Теоретические сведения.

Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания (КЗ); для выбора уставок и оценки возможного действия релейной защиты и автоматики; для определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи; для выбора заземляющих устройств.

При расчетах токов КЗ допускается не учитывать:

сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей, если продолжительность КЗ не превышает 0,5 с;

ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;

насыщение магнитных систем электрических машин;

поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110–220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330–500 кВ, если их длина не превышает 150 км.

Расчет периодической составляющей тока КЗ допускается производить, не учитывая активные сопротивления элементов электроэнергетической системы, если результирующее эквивалентное сопротивление относительно точки КЗ не превышает 30% результирующего эквивалентного индуктивного сопротивления.

Токи КЗ в зависимости от сложности расчетной схемы и цели расчета допускается определять путем аналитических расчетов с использованием эквивалентных схем замещения, а также расчетов с использованием ЭВМ.

2.2 Относительные единицы

Вычисление величин в относительных единицах, т.е. в долях или процентах от некоторой заданной, так называемой базисной, величины встречались в дисциплинах, изучавшихся ранее: физике, электротехнике и др. Относительные единицы используются также и при расчетах токов КЗ.

Возьмем элемент трехфазной цепи (трансформатор, генератор, реактор) со следующими номинальными параметрами: U ном (кВ), I ном (кА), S ном (МВА), x ном (Ом)

Номинальные параметры связаны между собой соотношениями :

Любой другой режим работы этого же элемента цепи, (не номинальный), характеризуется некоторыми значениями напряжения тока , мощности и сопротивления , которые можно выразить в долях соответствующих номинальных параметров данного элемента, принимаемых в этом случае за базисные :

В каталогах и справочных материалах приводятся относительные значения параметров, приведенные к номинальной мощности и номинальному напряжению элемента.

В некоторых случаях относительные номинальные величины выражают в %

Относительные значения всех параметров можно определять не только по отношению к номинальным значениям данного элемента цепи, но и по отношению к любой другой базисной системе величин. В базисную систему величин должны входить базисные мощность S б , напряжение U б , ток I б , сопротивление x б, причем . При этом произвольно можно задаваться любыми двумя базисными величинами. Обычно задаются S б и U б , а ток и сопротивление рассчитывают

При известных S б , U б , I б , x б относительные значения определяют :

Если известны сопротивления в относительных единицах при номинальных условиях, то

Относительные значения линейных и фазных напряжений (и ЭДС) численно равны :

При составлении схемы замещения в относительных единицах ее параметры приводят к базисным условиям на основной ступени напряжения ( S б и U б ). Значение базисной мощности выбирают таким, чтобы получались удобные для вычислений числа. Обычно S б принимают соразмерной номинальной мощности источника питания или кратной 100 МВА, 1000 МВА.

2.3 Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания.

При расчете начального значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ ( I П0 ) должны быть учтены все синхронные генераторы и компенсаторы, а также синхронные и асинхронные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если эти электродвигатели не отделены от точки КЗ токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами. В автономных системах при расчетах токов КЗ следует учитывать и электродвигатели мощностью менее 100 кВт, если их доля в суммарном токе КЗ составляет не менее 5%.

На первом этапе расчета на основе принципиальной схемы электроэнергетической системы составляют расчетную схему. На ней в однолинейном изображении показывают источники электроэнергетической системы, точки КЗ и все силовые элементы, по которым возможно протекание тока КЗ.

Расчетные схемы элементов электроэнергетической системы и состав их параметров, необходимый в общем случае для расчетов токов КЗ приведены в таблице 1.

Таблица 1– Расчетные схемы и параметры расчетных схем элементов электроэнергетической системы

Параметры расчетной схемы

Эквивалентный источник (система)

U ном (кВ); S КЗ (МВА) или I ном. отк. (кА) или x (ном) и S ном (МВА).

Двухобмоточный трансформатор (автотрансформатор)

Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части.

S ном ВН (МВА) или

Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части при параллельной работе обмоток низкого напряжения.

S ном ВН (МВА) или

Трехобмоточный трансформатор (автотрансформатор)

Воздушная линия электропередачи

U ном (кВ); x 1 (Ом/км) ; x (Ом/км) ; x (Ом/км) ; R 1 (Ом/км) ; R (Ом/км) ; l (км), С (Ф/км).

Кабельная линия электропередачи

U ном (кВ); x 1 (Ом/км) ; x (Ом/км) ; x (Ом/км) ; R 1 (Ом/км) ; R (Ом/км) ; l (км), С (Ф/км).

При расчетах токов КЗ все источники электроэнергии для которых замыкание является удаленным и соответствующие элементы электрической сети могут быть относительно точки КЗ или иного выбранного узла сети эквивалентированны одним источником неизменного напряжения и одним сопротивлением. Такой источник называется «системой». Удаленность точки КЗ от синхронной машины характеризуется отношением действующего значения периодической составляющей тока этой машины в начальный момент КЗ к номинальному току машины

Если 2, то КЗ считается удаленным, а при 2 – малоудаленным.

На основе расчетной схемы составляют схему замещения электроэнергетической системы.

Параметры элементов схем замещения могут быть определены:

в именованных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранной основной (базисной) ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

в относительных единицах с приведением значений параметров расчетных схем к выбранным базисным условиям и с учетом фактических коэффициентов трансформации всех силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

в именованных единицах без приведения значений параметров расчетных схем к одной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов (при таком представлении схемы замещения расчеты обычно выполняются на ЭВМ при наличии специализированных программ).

При отсутствии данных о фактических коэффициентах трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов допускается использовать приближенный способ их учета. Он состоит в замене фактических коэффициентов трансформации отношением средних номинальных напряжений сетей соответствующих ступеней напряжения. При этом рекомендуется использовать шкалу средних номинальных напряжений сетей : 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ.

Схема замещения электроэнергетической системы представляет собой совокупность схем замещения ее отдельных элементов, соединенных между собой в той же последовательности, что и на расчетной схеме. При расчете начального значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ синхронные и асинхронные машины в схему замещения должны быть введены сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Последние следует принимать численно равными значениям этих ЭДС в момент, предшествующий КЗ.

Для синхронных генераторов и электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением, сверхпереходную ЭДС (фазное значение) в киловольтах следует определять по формуле:

где – фазное напряжение на выводах машины в момент, предшествующий КЗ, кВ;

– ток статора в момент, предшествующий КЗ, кА;

– угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ, град.

Для синхронных генераторов и электродвигателей , работавших до КЗ с недовозбуждением, сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле

Для синхронных компенсаторов, работавших до КЗ с перевозбуждением,

а работавших с недовозбуждением

Для асинхронных электродвигателей сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле

Для эквивалентного источника (системы)

для эквивалентной нагрузки

Если параметры режима, предшествующего КЗ, не заданы, то принимают, что до КЗ электрические машины работали в номинальном режиме.

Схемы замещения элементов электроэнергетической системы и формулы для расчета их сопротивлений приведены в таблице 2.

При определении параметров элементов схемы замещения в именованных единицах с приведением значений параметров расчетной схемы к выбранной основной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов необходимо ЭДС источников и сопротивления всех элементов привести к основной ступени напряжения используя соотношения

Таблица 2 – Схемы замещения и расчетные выражения для определения сопротивлений.

Источник

Читайте также:  Как выглядит частотная зависимость тока при резонансе токов