Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование электроэнергетических систем. Учебное пособие.pdf
– внешним индивидуальным сопротивлением двигателей (сопротивлениями кабельных линий Х8, Х9, Х10, Х11, Х12), так как оно не
превышает 10…20% от сопротивления двигателя.
т. К-1 – сопротивлением Х8 = Х9 = 0,07, так как 0,07 < (0,1 –
– 0,20)X13 = 3,3;
т. К-2 – сопротивлением Х10 = Х11 = Х12 = 0,10, так как 0,77 < (0,1 –
– 0,20)X15 = 4,05.
Порядок преобразования схемы замещения показан на рис. П1.1.
Результирующие сопротивления относительно точек, указанных на
схеме (рис. П1.1), составляют:
т. К-1: Х13 = Х14 = 33,3 о.е.; Х18 = Х1 + Х2 + Х3 + Х4 + Х6 = 0,5 +
+ 0,15 + 2,7 + 0,06 + 1,81 = 5,1 о.е.;
т. К-2: Х15 = 40,5 о.е.; Х19 = Х1 + Х2 + Х3 + Х5 + Х7 = 0,5 + 0,15 +
+ 2,7 + 1,56 + 5,03 = 9,94 о.е.; Х20 = Х16 / 2 = 40,5 / 2 = 20,25.
4. Определение токов короткого замыкания.
Пример расчёта токов к.з. в точке К-1 расчётной схемы.
Ток короткого замыкания в этой точке, по которому выбирается и
проверяется выключатель 10 кВ, складывается из тока от системы и
тока от двигателя М2 (токи от двигателей М3, М4, М5 не учитываются).
Рис. 1.7. Точки К-1 и К-2
31
Значения периодических составляющих этих токов подсчитываются следующим образом:
1. В начальный момент времени:
– от системы:
In=
oc
Х
– от двигателя М2:
I
I
=
2oм
n
Х
ЕI
1б2
;
18
Е
3б2
;
14
=
I
oc
n
=
I
2o
м
n
105,55
⋅
79,10
=
1,5
⋅
3,33
кА;
07,105,55
77,1
=
кА;
2. К моменту времени размыкания контактов выключателя τ =
= 0,15 с.
– ток от системы принимается незатухающим во времени поэтому
I
= I
nτc
– от синхронного двигателя М2:
= 10,79 кА;
noc
I
= γI
nτм2
noм2
,
где γ = 0,6 – по расчётным кривым (рис. П2.1) для t = τ = 0,15 с и двигателей типа СТД
I
= 0,6⋅1,77 = 1,06 кА.
nτм2
Значение апериодической составляющей тока к.з. составит:
– от системы:
τ−
T
a
=
Т
= 0,1 – (см. табл. П2.1, поз. 7);
а
τ
са
τ
eIi
2
ei
;
nocca
15,0
−
1,0
37,379,102
=⋅⋅=
, кА;
– от синхронного двигателя М2:
τ−
T
a
=
a
Т
= 0,077 – для двигателей Р = 4 мВт по кривым, приведённым
а
τ
eIi
2
no
;
мм
22
на рис. П2.2:
−
15,0
077,0
32,077,12
=⋅=
τ
2
м
a
ei
кА.
Значения ударных токов определяются следующим образом:
– от системы:
32
= ;
Kус = 1,9 – (см. табл. П2.1, поз. 7);
i
– от синхронного двигателя М2:
yc
= ;
y
м
2
IKi 2
nocycyc
11,2979,109,12
=⋅⋅=
м
кА;
IKi 2
noмy
KуV = 1,88 – для двигателей Р = 4 мВт по кривым, приведённым
на рис. П2.4:
7,477,188,12
i
2
y
м
=⋅⋅=
кА.
Пример расчёта токов к.з. в точке К-2 расчётной схемы. Ток к.з.
в этой точке складывается из тока от системы и токов от двигателей М4
и М5. Токи от двигателей М1 и М2 не учитываются.
Значения периодической составляющей этих токов подсчитываются следующим образом:
1. В начальный момент короткого замыкания:
– от системы:
I
3
= ,
noc
...
ММпо
б
I
Х
54
noc
19
Е
I
73
б
Х
20
τ = 0,15 с;
II
τ
noccn
II
......
I
– от синхронных двигателей М4 и М5:
I
2. К моменту времени размыкания контактов выключателя:
– ток от системы принимается незатухающим во времени, поэтому:
– от синхронных двигателей М4 и М5:
τ ММпоММп
75,91
23,9
==
94,9
==
⋅
25,20
23,9
==
кА;
5454
кА;
07,175,91
85,4
=
кА.
81,285,46,0
=⋅=γ=
кА;
γ = 0,6 – по расчётным кривым (рис. П2.1), для τ = 0,15 с.
Значение апериодической составляющей тока к.з. составляет:
– от системы:
τ−
T
a
=
ca
τ
eIi
2
noc
;
33
Т
= 0,1 – (см. табл. П2.1, поз. 7):
а
88,222,023,92
i
– от синхронных двигателей М4 и М5:
τ
Т
=
= 0,07 – для двигателей мощностью 3,2 мВт (по кривым
а
τca
τ−
T
a
2
eIi
,
ММnoММa
......
5454
i
=⋅⋅=
кА;
...
τ ММa
54
рис. П2.2).
Значения ударных токов определяются следующим образом:
– от системы:
IKi
2
= ;
Kус = 1,9 – (см. табл. П2.1, поз. 7):
i
– от синхронных двигателей М4 и М5:
i
КК
кривым (рис. П2.2).
yc
К
==
...
ММуум
54
I
87,1
– для двигателей мощностью 3,2 МВт по
nocycyc
9,2423,99,12
=⋅⋅=
кА;
.........
ММпоММуММу
545454
=⋅⋅==
=⋅⋅=
8,1285,487,122
89,013,085,42
кА;
кА;
34
Рис. 1.8. Расчётная схема
1.6. Токи короткого замыкания в зависимости
от базисного напряжения
Значения токов коротких
замыканий, кА
замыкания
Точка короткого
К
10,5
1
К
6,3
2
Базисное
напряжение
ветви
Наименование
генерирующей
Ino
Inτ iaτ
iу
Система 10,79 10,79 3,37 29,11
Двигатель М2 1,77 1,06 0,32 4,7
Расчётные
12,56 11,85 3,69 33,81
значения
Система 9,23 9,23 2,88 24,9
Двигатель
М
и М5
4
Расчётные
4,85 2,91 0,89 12,8
14,08 12,14 3,77 37,7
значения
Рис. 1.9. Схема замещения
35
П р и м е ч а н и е:
1. Расчёт проведён в относительных единицах, при базисных ус-
ловиях: Sб1 = 1000 МВА, Uб1 = 115 кВ, Uб2 = 10,5 кВ, Uб3 = 6,3 кВ.
2. При выборе выключателей следует использовать значения то-
ков к.з., приведённые в графе «Расчётные значения».
Пример 2.
Рассчитать токи к.з. для проверки и выбора выключателей РУ –
10 кВ и кабелей к распределительному пункту РП5 расчётной схемы.
Решение.
1. Выбор точек к.з.
Для выбора и проверки выключателей необходимо определить
значение периодической составляющей тока к.з. (Iпо) в начальный момент времени, периодической (Iпτ) и апериодической (iаτ) составляющие тока к моменту времени (τ = 0,15 с) размыкания контактов выключателей и ударный ток (iу) в следующих точках расчетной схемы:
т. К-1 – для выключателей Q1 и Q2;
т. К-2 – для выключателей Q3, Q8, Q13, Q17, Q18;
т. К-3 – для выключателей Q4, Q9, Q14, Q19, Q20, Q20, Q22;
т. К-4 – для выключателей Q5, Q10, Q15, Q23, Q24, Q25, Q26;
т. К-5 – для выключателей Q6, Q11, Q16, Q27, Q28;
т. К-6 – для выключателей Q7, Q12, Q29.
Для проверки термической стойкости кабелей, питающих РП5,
используется только значение периодической составляющей тока к.з.
(Iпо), определенной в т. К-6 расчётной схемы.
Выбор точек к.з. проведён с учётом главы 3 настоящих указаний.
П р и м е ч а н и е:
В связи с небольшой длиной кабельных линий выбор
выключателей, проводимый по токам к.з. в т. К′-3 и К-4 проводится по
токам к.з. в т. К-3.
2. Составление схемы замещения и определение ЭДС и сопротив-
лений элементов схемы.
Расчёт сопротивлений и ЭДС проводится в относительных единицах при базисных условиях: Sб1 = 1000 МВА, Uб1 = 115 кВ, Uб2 =
= 10,5 кВ.
ЭДС системы электроснабжения и асинхронных двигателей принимается равным единице: Е1 = 1 о.е., Е
ЭДС синхронных двигателей принимается равной: Е
11/12
= 1 о.е.
= 1,07 о.е.
2/10
Сопротивления кабельных линий, питающих распределительные
пункты считаются равными нулю и в схему замещения не вводятся.
Индуктивные (х) и активные (r) сопротивления остальных элементов схемы составляют:
36
115
63
1. Система:
S
б
х
= ;
1
S
Т
= 0,03 – см. табл. П.2, поз. 8:
ас
к
2. ВЛ-110кВ:
lхх =
02
U
х / r = 5 – см. примечание к табл. П1.6:
3. Трансформатор:
r ==
4. Реакторы:
х
= х7 = х8 = 3,17 о.е., х9 = 3,17 о.е. (см. табл. П1.3),
6
r
=
1000005,0
=r
9
⋅
5,10
r2 = х2 / 6 = 0,04 / 6 = 0,01 о.с.
r
3
SP
4
2
S
н
SP
∆
бн
2б22
UI
н
=
2
5. Двигатели:
– МG
и МG2:
1
1000
1
4660
71,0
=r
1
S
б
2
1
б
х
= 0,32 о.е., х4 = 2,70 о.е.;
3
2
S
бквн
х
16
⋅
;
2
SP
бквн
==
н
,
2r
3
= х17 = х18 = 3,17 о.е.;
,
05,0
о.е.,
S
б
′′
хх
=
d
S
н
144,0
== хх
1110
x
21,0
==х
, о.е.;
02,0
=
03,0314
632
⋅
=r
4
=== rrr
876
;
r
о.е.
1000
43,14,0
2
1000245,0
⋅
22
=
⋅
2,3
03,0
=
1000245,0
⋅
2
1000011,0
⋅
22
5,106,1
⋅
=== rrr
181716
x
T
ω
aMG
9.01000
=
r
1
=⋅=х
=
;
22,40
=
ω
04,0
о.е.,
06,0
=
⋅
о.е.;
1
T
ac
о.е.;
о.е.
04,0
1000016,0
⋅
;
о.е.,
22
5,104,0
91,0
=
о.е.
37
1110
⋅
22,40
== rr
56,2
=
05,0314
о.е.;
– МG3 и МG6:
9,01000
116,0
==== хххх
15141312
==== rrrr
15141312
⋅
5,1
6,69
=
06,0314
⋅
=
69,3
6,69
о.е.;
о.е.;
– МG7 и МG9:
9,01000
118,0
=== ххх
232221
=== rrr
232221
⋅
5,3
34,30
=
08,0314
⋅
34,30
=
21,1
о.е.;
о.е.;
– МG10 и МG11:
1
== хх
2019
2,6
== rr
2019
9,01000
⋅
1
08,145
05,0314
⋅
08,145
=
=
2,9
о.е.;
о.е.
3. Преобразование схемы замещения и определение результи-
рующего сопротивления.
При преобразовании схемы замещения относительно точек к.з.
можно пренебречь сопротивлениями и ЭДС ветви, содержащей
асинхронные двигатели (см. гл. 1.2), а именно для:
т. К-1, К-2, К′-3, К-6 – сопротивлением х8, х9, х20 и ЭДС Е11 и Е12;
т. К-5 – сопротивлением х19 и х20 и ЭДС Е11 и Е12.
Порядок преобразования схемы замещения показан на чертеже.
Результирующие сопротивления и ЭДС относительно точек к.з.,
указанных на схеме, составят:
38
т. К-1:
х
= х1 + х2 + х3 + х4, х24 = 0,21 + 0,04 + 0,32 + 2,7 = 3,27 о.е.;
24
х
= х10 / х11 = х10 / 2, х25 = 40,22 / 2 = 20,11 о.е.;
25
х
= х25 + х6 = 20,11 + 3,17 = 23,28 о.е.;
24
х
= х12 / х13 / х14 / х15 = х12 / 4, х27 = 69,6 / 4 = 17,4 о.е.;
27
х
= (х16 + х21) / (х17 + х22) / (х18 + х23) = (х16 + х21) / 3,
28
х
= (3,17 + 30,34) / 3 = 11,17 о.е.;
28
х
= х19 / х20 = х19 / 2 = 145,08 / 2 = 72,54 о.е.;
31
х
= х8 + х31 = 3,17 + 72,54 = 75,71 о.е.;
32
х
= х26 / х30 = 6,98 о.е.;
33
Е
= Е2 / Е3 = 1,07 о.е.;
13
Е
= Е4 / Е5 / Е6 / Е7 = 1,07 о.е.;
14
Е
= Е8 / Е9 / Е10 = 1,07 о.е.;
15
Е
= Е14 / Е15 = 1,07 о.е.;
16
Е
= Е16 / Е13 = 1,07 о.е.
17
Результирующие активные сопротивления подсчитываются в том
же порядке, что и индуктивные и составят:
т. К-2:
х
= х24 / х30, х34 = (3,27⋅9,97) / (3,27 + 9,97) = 2,46 о.е.;
34
х
= х6 + х34 = 3,17 + 2,46 = 5,63 о.е.;
35
Е
18
т. К-3:
х
= х24 / х26, х36 = (23,28⋅3,27) / (23,28 + 3,27) = 2,87 о.е.;
36
х
= х7 + х36 = 3,17 + 2,87 = 6,04 о.е.;
37
Е
= Е1 / Е13 = 1 о.е.;
19
т. К-5:
х
= х24 / х33, х38 = (6,98⋅3,27) / (6,98 + 3,27) = 2,23 о.е.;
38
х
= х8 + х38 = 3,17 + 2,23 = 5,4 о.е.;
39
Е
= Е17 / Е1 = 1 о.е.;
20
т. К-6:
х
40
r24 = 0,12 о.е.;
r23 = 0,33 о.е.
= Е1 / Е6 = 1 о.е.;
r35 = 0,14 о.е.;
r30 = 0,44 о.е.
r37 = 0,15 о.е.
r39 = 0,12 о.е.
= х39 = 5,4 о.е.;
r40 = 0,13 о.е.
39
4. Определение токов коротких замыканий.
Точка К-1.
1. Начальное значение периодической составляющей тока к.з. в
этой точке составит:
– от системы:
2б1
I
noc
– от синхронных двигателей MG1…MG9:
I
э
no
==
х
24
IE
2б17
х
33
27,3
⋅
==
98,6
83,16
=
05,5507,1
кА;
44,8
=
кА.
05,551
⋅
IE
2. Периодические составляющие тока к.з. к моменту времени
τ = 0,15 с принимаются равными:
τ noccn
τ no
n
II
II
83,16==
кА;
44,8==
ээ
кА.
3. Апериодическая составляющая тока к.з. к моменту времени
τ = 0,15 с, определяется следующим образом:
– от системы:
τ−
T
ac
τ
= 2
eIi
,
nocca
где
=
= 2
27,3
⋅
no
ээ
09,0
=
12,0314
T
aэ
eIi
с;
56,315,083,1641,1 =⋅⋅=
кА;
τ−
,
x
24
=
T
ac
ω
r
24
i
τca
– от синхронных двигателей MG1…MG9:
a
τ
где
x
33
=
T
a
э
ω
r
33
i
τэa
98,6
=
⋅
07,0
=
33,0314
с;
55,113,044,841,1 =⋅⋅=
кА.
4. Составляющие ударных токов определяются по формулам:
– от системы:
40
IKi 2=
,
nocycyc
i
yc
09,4583,169,141,1 =⋅⋅=
кА;