Электроэнергетика 2 часть / Электроэнергетика / Курсовой проект 2013з / ГОСТ 28249-93(2003)
.pdf
Зависимость rд = f(s, lкб) при однофазном КЗ за трансформатором мощностью 2500 кВ А
(
)
Рисунок 21
Зависимость rд = f(тип, lш) при трехфазном КЗ за трансформаторами мощностью 1000, 1600 и 2500 кВ А
Типы шинопроводов:
1- ШМА-68-1000
2- ШМА-73-1600
3- ШМА-68-2500
4- ШМА-68-4000
Рисунок 22
Зависимость коэффициента Кс, найденного экспериментально, для начального момента КЗ (кривая 1) и установившегося КЗ (кривая 2) от сопротивления цепи КЗ
Рисунок 23
ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Рекомендуемое
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ НАГРУЗКИ НА ТОК КЗ
Метод учета комплексной нагрузки при расчете тока КЗ зависит от характера исходной схемы замещения комплексной нагрузки (рисунок 24) и положения точки КЗ (рисунок 25).
В радиальной схеме (рисунок 25а) допускается не учитывать влияние статических потребителей (преобразователи, электротермические установки, электрическое освещение). Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, ударный ток, а также периодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент от асинхронных и синхронных электродвигателей следует рассчитывать в соответствии с требованиями разделов 3, 5, 7.
Состав узла комплексной нагрузки
АД - асинхронные двигатели; СД - синхронные двигатели; ЛН - лампы накаливания; ЛГ - лампы газоразрядные; П - преобразователи; ЭУ - электротермические установки; К - конденсаторные батареи; KЛ - кабельная линия; АГ - автономный источник электроэнергии; К1, К2, К3 - точка КЗ; Т - трансформатор.
Рисунок 24
Преобразование схемы замещения комплексной нагрузки
Рисунок 25
При КЗ за общим для узла нагрузки сопротивлением (рисунок 25б) начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ (IпоНГ) в килоамперах следует определять с учетом влияния двигательной и статической нагрузок, используя формулу
|
I |
|
= |
|
|
|
|
|
Е′′ |
Uср.НН |
|
|
, |
|
|
поНГ |
|
|
|
|
* |
НГ |
|
|
(43) |
||||
|
|
|
|
Uср2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
3 |
(z |
.НН |
cos ϕНГ + r1Σ )2 + (z |
Uср2 .НН |
sin ϕНГ + x1Σ )2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
* 1НГ |
SΣ |
* 1НГ |
SΣ |
|
||||
где |
Е′′ |
и |
z |
- |
эквивалентная ЭДС и сопротивление прямой последовательности узла |
|||||||||
|
* НГ |
|
* 1НГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузки; их значения в относительных единицах определяют по кривым, приведенным на рисунках 10 и 11 приложения 8 в зависимости от относительного состава потребителей;
r1Σ и x1Σ - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи короткого замыкания, мОм (см. 3.4);
SΣ - суммарная номинальная мощность нагрузки, кВ А;
Ucp.НН - среднее номинальное напряжение сети, соответствующее обмотке низшего напряжения трансформаторов, В.
Значения ударного тока и периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от электродвигателей следует определять в соответствии с требованиями разделов 5 и 7.
При коротком замыкании за общим для нагрузки и системы сопротивлением (рисунок 25в) и близких значениях отношения х/r ветвей расчетной схемы начальное значение периодической составляющей тока КЗ (Iпок) допускается рассчитывать по формуле
|
|
Uср.НН |
1 |
z1НГ + E′′ |
Uср.ННzc |
|
|
|
|
ni |
|
|
|||
|
Iпок = |
|
* |
НГ |
. |
(44) |
|
|
zсz1НГ + zсzк + z1НГzк |
||||||
|
|
|
|
||||
где Е′′ |
- ЭДС узла нагрузки; |
|
|
|
|
|
|
* |
НГ |
|
|
|
|
|
|
ni - коэффициент трансформации трансформатора;
z1НГ, zc, zк - модули сопротивлений ветвей исходной схемы замещения (рисунок 25 в), причем
z |
= z |
Uср2 |
.НН |
; |
|
|
|||
1НГ |
*1НГ |
SΣ |
||
|
||||
z= r2Σ + x2Σ
с1 1
рассчитывается как указано в 3.2;
z = r2Σ + x2Σ ;
к 1 к 1 к
r1Σк и x1Σк - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления цепи КЗ.
Ударный ток следует определять в соответствии с требованиями раздела 5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 11 Рекомендуемое
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ТОКОВ КЗ
Пример 1. Для схемы, приведенной на рисунке 26 определить токи при трех-, двух- и однофазном КЗ в точке К1. Для трехфазного КЗ определить максимальные и минимальные значения тока КЗ.
Расчетная схема к примеру 1 и ее преобразование
Рисунок 26
1.1. Исходные данные
Система С
Sк = 200 МВ А; Ucp.BH = 6,0 кВ.
Трансформатор Т: ТС = 1000/6
Sт.ном = 1000 кВ А; UBH = 6,3 кВ;
UНH = 0,4 кВ; Рк ном = 11,2 кВ; uк = 5,5 %.
Автоматический выключатель «Электрон»
QF : rкв = 0,14 мОм; хкв = 0,08 мОм.
Шинопровод ШМА-4-1600Ш:
rш = 0,030 мОм/м; хш = 0,014 мОм/м;
rнп = 0,037 мОм/м; хнп = 0,042 мОм/м; lш = 10 м.
Болтовые контактные соединения: rк = 0,003 мОм; n = 4.
1.2. Расчет параметров схемы замещения
1.2.1. Параметры схемы замещения прямой последовательности Сопротивление системы (хс), рассчитанное по формуле 1, составит:
xc = (400)200 2 10−3 = 0,8 мОм.
Активное и индуктивное сопротивления трансформаторов (rт) и (xт), рассчитаны по формулам (3) и (4), составят:
|
rт |
= |
11, 2 0, 42 |
106 =1, 79 |
мОм; |
|||||||
|
|
(1000)2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xт = |
5,5 |
2 |
|
100 11, 2 |
2 |
0, 42 |
|
10 |
4 |
= 8,62 мОм. |
||
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1000 |
1000 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Активное и индуктивное сопротивления шинопровода:
rш = 0,030 10 = 0,30 мОм; xш = 0,014 10 = 0,14 мОм.
Активное сопротивление болтовых контактных соединений: rк = 0,003 4 = 0,012 мОм.
Активное сопротивление дуги определяют, как указано в приложении 9, рисунок 22: rд = 5,6 мОм.
1.2.2. Параметры схемы замещения нулевой последовательности. rот = 19,1 мОм; хот = 60,6 мОм;
rнп = 0,037 10 = 0,37 мОм; хнп = 0,042 10 = 0,42 мОм.
1.3. Расчет токов трехфазного КЗ
r1Σ |
= rт + rш |
+ rкв + rк =1, 79 + 0,30 + 0,14 + 0, 013 = 2, 24 |
мОм; |
||||||||||||||||||||
r1Σ |
= xc + xт + xш + xкв |
= 0,80 + 8, 62 + 0,14 + 0, 08 = 9, 64 |
мОм; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
r1'Σ = r1Σ + rд |
= 2, 24 + 5,6 = 7,84 мОМ; |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
Iпоmax |
= |
|
|
|
|
400 |
|
|
= 23,33 |
кА; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
2, 242 |
+ 9,642 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Iпоmin |
= |
|
|
|
|
400 |
|
|
|
=18,6 |
кА. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
7,842 |
+ 9,642 |
|
|
||||||||||||
|
iуд.max |
= |
2Iпоmax Куд |
= |
2 23,33 1, 45 = 47,84 |
кА; |
|
||||||||||||||||
|
iуд.min |
= |
2Iпо min Куд = |
|
2 18, 6 1, 08 = 28,32 |
кА, |
|
||||||||||||||||
где Куд определяют по кривой рисунок 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
iао.max |
= |
2Iпо max |
= 32,9 |
кА; |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
iао.min |
= |
|
2Iпо min |
= 26, 23 |
кА. |
|
|
|
|
|
||||||||
1.4. Расчет токов однофазного КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
r0Σ = r0т |
+ r0ш + rкв + rк |
=19,1 + 0,3 + 3 0,37 + 0,14 + 0, 012 = 20, 66 мОм; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r0ш = r1ш + 3rнп; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
x0Σ = x0т + x0ш |
− xкв = 60, 6 + 0,14 + 3 0, 42 + 0, 08 = 62, 08 |
мОм; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
r0Σ |
= r0Σ + rд = 20,66 + 8,6 = 29, 26 |
мОм; |
|
|
||||||||||||||||
|
Iпо(1) = |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 400 |
|
|
|
|
|
|
|
= 8,13 |
кА |
||||
|
(2 2, 24 + 20,66)2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
(2 9,64 + 62,08)2 |
|
|
||||||||||||||||||
Ток однофазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Iпо(1) = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 400 |
|
|
|
|
|
|
= 7, 46 |
кА. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
(2 7,84 + 29, 26)2 |
(2 9,64 + 62, 08)2 |
|
|
|||||||||||||||||
1.5. Расчет токов двухфазного КЗ |
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Iпо(2) |
= |
|
|
|
|
|
|
= 20, 21 кА. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
2, 242 |
+ |
9,642 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Ток двухфазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги:
Iпо(2) = |
|
400 |
=18,39 кА. |
|
(2, 24 + 2,8)2 + 9,642 |
||
2 |
|
||
Результаты расчета токов КЗ сведены в табл. 22.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 22 |
|
|
Результаты расчета токов КЗ к примеру 1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Точка КЗ |
Вид КЗ |
Максимальное значение тока КЗ, кА |
Минимальное значение тока КЗ, кА |
|||||
Iпо |
iао |
iуд |
Iпо |
|
iао |
iуд |
||
|
|
|
||||||
К1 |
К(3) |
23,33 |
32,9 |
47,84 |
18,6 |
|
26,23 |
28,32 |
К1 |
К(1) |
8,13 |
- |
- |
7,46 |
|
- |
- |
К1 |
К(2) |
20,21 |
- |
- |
18,39 |
|
- |
- |
Пример. 2. Для схемы, приведенной на рисунке 27, определить максимальные и минимальные значения токов при трехфазном КЗ в точках К1 и К2.
2.1. Исходные данные
Система С
Ucp.BH = 10,5 кВ; Iоткл.ном = 11 кА.
Трансформатор Т. ТС = 1600/10,0
Sт.ном = 1600 кВ А, UBH = 10,5 кВ; UНH = 0,4 кВ, Рк.ном = 16 кВт, uк = 5,5 %
Шинопроводы Ш1 : ШМА4-3200:
Iном = 3200 А, r1ш = 0,01 мОм/м; х1ш = 0,005 мОм/м, l1 = 10 м.
Ш2, Ш3 : ШМА4-1600:
Iном = 1600 А, r1ш = 0,03 мОм/м; х1ш = 0,014 мОм/м, l2 = 20 м, l3 = 30 м.
Ш4, Ш5 : ШРА-73У3:
Iном = 600 А, r1ш = 0,1 мОм/м; х1ш = 0,13 мОм/м, l4 = 50 м, l5 = 40 м.
Кабельные линии КЛ1, КЛ2, КЛ3:
ААШb = 3×185 : r1кб = 0,208 мОм/м; х1кб = 0,055 мОм/м; l1 = 150 м, l2 = l3 = 20 м.
Измерительные трансформаторы тока ТА1, ТА2:
Iном = 500 А, rТА1 = rТА2 = 0,05 мОм; хТА1 = хТА2 = 0,07 мОм;
ТА3, ТА4, ТА5:
Iном = 200 А, rТА3 = rТА4 = rТА5 = 0,42 мОм; хТА3 = хТА4 = хТА5 = 0,67 мОм.
Активное сопротивление болтовых контактных соединений: rк = 0,03 мОм, n = 4.
Автоматические выключатели типа «Электрон»
QF1, QF4:
Iном = 1000 А, rкв1 = r кв4 = 0,25 мОм; xкв1 = хкв4 = 0,1 мОм;
QF2, QF3, QF5, QF6:
Iном = 400 А, rкв2 = rкв3 = rкв5 = rкв6 = 0,65 мОм, xкв2 = хкв3 = xкв5 = хкв6 = 0,17 мОм,
QF7, QF8, QF9, QF10:
Iном = 200 А;
rкв7 = rкв8 = rкв9 = rкв10 = 1,1 мОм; xкв7 = хкв8 = xкв9 = rкв10 = 0,5 мОм.
Синхронный двигатель СД.
СД-12-24-12А:
Р = 125 кВт; Uном = 380 В;
Iном = 234 А, cos ϕном = 0,811, Iпуск / Iном = 3,5;
Мпуск |
=1, 2, |
Мmax |
= bном =1,8. |
|
Мном |
Мном |
|||
|
|
Расчетная схема к примеру 2
Рисунок 27
Асинхронные двигатели АД1 и АД2.
А03-315М-6У3:
Р = 132 кВт, Iпуск/Iном = 7,0;
Uном = 380 В, Iном = 238,6 A, Mmax/Mном = bном = 2,6; Mпуск/Mном = 1,6; Mmin/Mном = 0,8; cos ϕном = 0,9;
nс = 1000 об/мин; η = 93,5 %; sном = 1,7 %.
Комплексная нагрузка КН
Суммарная активная мощность составляет PΣ = 350 кВт, cos ϕ = 0,8. В состав нагрузки входят асинхронные двигатели (АД), лампы накаливания (ЛН), преобразователи (П) в следующем соотношении: РАД = 175 кВт, РЛН = 35 кВт, РП = 140 кВт.
2.2. Расчет параметров схемы замещения (рисунок 28)
Схема замещения к примеру 2
Рисунок 28
2.2.1 Параметры схемы замещения прямой последовательности Сопротивление системы (хс), рассчитанное по формуле (2) настоящего стандарта, составит:
xс = |
(400)2 10−3 |
3 11 10,5 = 0,8 мОм. |
Активное (rт) и индуктивное (xт) сопротивления трансформаторов, рассчитанное по
формулам (3), (4) настоящего стандарта, составят:
|
rт |
= |
16 0, 42 |
106 =1, 0 |
мОм; |
|||||||||
|
|
(1600)2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
xт = |
5,5 |
2 |
|
100 16 |
2 |
0, 42 |
|
|
10 |
4 |
= 5, 4 мОм. |
|||
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1600 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
1600 |
|
|
|
|
|
|||||
Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов.
Ш1 : rш1 = 0,01 10 = 0,1 мОм; хш1 = 0,005 10 = 0,05 мОм; Ш2 : rш2 = 0,03 20 = 0,6 мОм; хш2 = 0,014 20 = 0,28 мОм; Ш3 : rш3 = 0,03 30 = 0,9 мОм; хш3 = 0,014 30 = 0,42 мОм;
Ш4 : rш4 = 0,1 50 = 5,0 мОм; хш4 = 0,13 50 = 6,5 мОм;
Ш5 : rш5 = 0,1 40 = 4,0 мОм; хш5 = 0,13 40 = 5,2 мОм;
Активное и индуктивное сопротивления кабельных линий:
КЛ1 : r1кб1 = 0,208 150 = 31,2 мОм; х1кб1 = 0,055 150 = 8,25 мОм; КЛ2, КЛ3 : r1кб2 = r1кб3 = 0,208 20 = 4,16 мОм;
х1кб2 = х1кб2 = 0,055 20 = 1,1 мОм.
Расчет параметров АД1 и АД2.
Принимая Рмх = 0,02 Рном; r1 |
= sном Z |
= 0,017 Z |
, получаем: |
|
* АДном |
* АДном |
|
|
|
|
r |
2 = |
|
|
0,36 1,6 (132 1,02) 106 |
= 40 мОм; |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,02 200,52 (1 − 0,017) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
r = |
sном |
|
Uном2 |
cos ϕном |
= 1,7 0,382 0,9 106 |
=16,74 |
мОм; |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
1 |
|
100 |
|
|
|
|
|
Рном |
|
|
|
100 |
|
|
132 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Z |
′′ |
|
|
|
|
Uном |
|
|
|
|
|
380 103 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
АД |
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
=132 мОм; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
3 I |
|
Iном |
|
3 7 238,5 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* пуск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rАД =16,74 + 0,96 40 = 55,14 |
мОм; |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
xАД'' = |
1322 |
− 55,142 |
=119,9 |
мОм; |
|
|
|||||||||||||
Тр |
= |
119,9 + 3, 09 |
= 0, 01 |
с; Та |
= |
119,9 + 3,09 |
= 0,02 |
с; |
||||||||||||||||||
|
314 40 |
|
|
314(16, 74 + 6, 76) |
||||||||||||||||||||||
Еф'' .АД = |
(220 0,9 − 238, 6 0, 055)2 |
+ (220 0, 44 − 238, 6 0,145)2 |
=195 В. |
|||||||||||||||||||||||
Расчет параметров СД: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x′′ |
dном |
= 0,15; |
rСД |
|
= 0,15 x′′ ; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
* |
d |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ZСД.ном = |
0,382 106 |
= 936,9 |
|
мОм; |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
125 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
xd′′ =140,53 |
мОм; rСД = 21 |
мОм; |
|
|
|||||||||||||||
Еф'' .СД = |
|
(220 − 234 0,14 0,585)2 |
+ (234 0, 021 0,811)2 |
= 239, 2 В. |
||||||||||||||||||||||
Расчет параметров комплексной нагрузки НГ
Параметры комплексной нагрузки определяют по кривым рисунка 11а приложения 8, при этом
|
Р |
|
= |
175 |
= 0,5; Р |
= |
35 |
= 0,1; Р |
= |
140 = 0, 4; |
||
|
|
350 |
350 |
|||||||||
|
* |
АД |
|
|
* |
ЛН |
* |
П |
350 |
|||
Z |
= 0,3; |
Z |
= 0,35; |
Е′′ |
= 0,75 или в именованных единицах: |
|||||||
* 1Н Г |
|
|
|
* 2Н Г |
|
|
* НГ |
|
|
|
|
|
Z1НГ |
= 0,3 |
380 103 |
=104 |
мОм; Z2НГ =121 |
мОм; ЕНГ'' = 285 В. |
|||||||
3 630 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.3. Расчет токов трехфазного КЗ
2.3.1. Ток трехфазного КЗ в расчетной точке К1 без учета влияния электродвигателей и