Kursak_Fediv

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ "ЛЬВIВСЬКА ПОЛIТЕХНIКА"

Кафедра ЕПМС

Курсова робота

з дисципліни:

Перехідні процеси

в електропостачальних системах

Виконав:

Ст. гр. ЕТС-41

Гаврилів Ю.

Прийняв:

Федів Є. І.

Львiв - 2013

Розрахунок струмів КЗ в цеховій електромережі

1. Вхідні дані

Система С:

кВ; кА.

Трансформатор Т: ТС-1250/10

кВА; кВ; кВ;

кВт; %.

Шинопроводи:

Ш1: ШМА4-3200: А; мОм/м;

мОм/м; мОм/м; мОм/м; м;

Ш2, Ш3: ШМА4-1600: А; мОм/м;

мОм/м; мОм/м; мОм/м; м; м;

Ш4, Ш5: ШРА-73У3: А; мОм/м; мОм/м; мОм/м; мОм/м; м; м.

Кабельні лінії КЛ1, КЛ2, КЛ3: ААШВ-3185:

мОм/м; мОм/м; мОм/м;

мОм/м; м; м.

Вимірювальний трансформатор струму ТА1 (одновитковий): A.

Вимірювальні трансформатори струму (багатовиткові):

ТА2, ТА3: A; мОм;

мОм;

ТА4, ТА5, ТА6: A; мОм;

мОм.

Резистанс болтового контактного з'єднання:

мОм.

Автоматичні вимикачі:

QF1: А; мОм; мОм;

QF2, QF5: А; мОм;

мОм;

QF3, QF4, QF6, QF7: А; c;

мОм;

мОм;

QF8, QF9, QF10, QF11: А;

мОм;

мОм.

Синхронний двигун СД:

кВт; В; А; ;

; ; .

Асинхронні двигуни АД1 і АД2 − А03-315М-6У3 :

кВт; В; А; ;

; ; ;

об/хв; %; %.

Комплексне навантаження КН:

кВт; .

До складу навантаження входять асинхронний двигун (АД), лампи розжарювання (ЛР) та перетворювачі (П) у наступному співвідношенні:

кВт; кВт; кВт.

2. Розрахунок параметрів заступних схем електромережі

Розраховуємо параметри заступної схеми прямої послідовності (рис. 2.1).

Реактанс системи:

мОм.

ЕРС системи:

В.

Резистанс та реактанс силового трансформатора:

мОм;

мОм;

мОм .

Рис. 2.1. Заступна схема електромережі

Резистанси та реактанси кабельних ліній:

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм; мОм.

Резистанси та реактанси шинопроводiв:

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

Для визначення параметрів заступних схем асинхронних двигунів приймаємо, що механічні втрати в електродвигуні складають

кВт.

Надперехідний імпеданс асинхронного електродвигуна

Резистанс ротора, зведений до статора:

Резистанс статора:

Резистанс асинхронного електродвигуна в момент КЗ

мОм.

Надперехідний реактанс асинхронного електродвигуна

Надперехідна ЕРС асинхронного електродвигуна

Розраховуємо параметрів заступної схеми синхронного двигуна. Приймемо, що ; .

Реактанс синхронного двигуна

мОм.

Резистанс синхронного двигуна

мОм.

Надперехідна ЕРС синхронного електродвигуна

Розраховуємо параметри комплексного навантаження. Номінальне значення модуля імпедансу комплексного навантаження

мОм.

Для заданого складу споживачів

; ;

.

Відносні номінальні значення ЕРС та імпедансів прямої і оберненої послідовностей отримуємо з (Л. 1) :

; ; .

В іменованих одиницях отримаємо:

мОм;

мОм;

В.

3. Розрахунок струмів трифазного КЗ в точці К1

3.1. Максимальний струм трифазного КЗ в точці К1 без урахування впливу електродвигунів і комплексного навантаження.

Еквівалентні опори короткозамкненого кола:

мОм;

мОм.

Максимальне діюче значення початкового періодичного струму КЗ

кА.

Стала часу контура КЗ

с.

Оскільки , то ударний коефіцієнт

.

Максимальне значення ударного струму КЗ

кА.

Максимальний початковий аперіодичний струм

кА.

3.2. Мінімальний струм трифазного КЗ в точці К1 без урахування впливу електродвигунів і комплексного навантаження.

Для визначення мінімальних струмів КЗ врахуємо резистанс дуги, значення якого під час КЗ за трансформатором потужністю 1250 кВА становить 4 мОм :

мОм;

кА;

с;

Оскільки , то кут зсуву фаз періодичного струму КЗ стосовно напруги джерела живлення

рад.

Момент часу виникнення ударного струму КЗ

с.

Ударний коефіцієнт

Мінімальне значення ударного струму КЗ в точці К1

кА.

Мінімальний початковий аперіодичний струм

кА.

3.3. Врахування складових струмів КЗ в точці К1 від електродвигунів та комплексного навантаження.

Вплив окремих видів навантаження (електродвигуни, перетворювачі, термічні установки, лампи розжарювання) на струм КЗ враховують, якщо їх номінальні струми перевищують 1% початкового значення періодичної складової струму КЗ, розрахованого без урахування навантаження.

Оскільки

А > А,

то асинхронні двигуни слід врахувати.

А < А, тому впливом синхронних двигунів можна знехтувати.

А > А,

а значить вплив комплексного навантаження на струм КЗ також слід врахувати.

Таким чином, для розрахунку максимальних значень струмів КЗ в точці К1 впливом синхронного двигуна можна знехтувати, а асинхронні двигуни та комплексне навантаження слід врахувати. Аналогічний висновок стосується розрахунку мінімальних значить струмів КЗ.

Розрахунок складової струму КЗ в точці К1 від асинхронних двигунів.

Максимальне значення складової початкового періодичного струму КЗ в точці К1 від асинхронних двигунів

кА.

Розраховуємо максимальне значення ударного струму КЗ від асинхронних двигунів. Еквівалентна стала часу загасання періодичного струму в статорі відповідно до заступної схеми (рис. 2.1) та з урахуванням визначених раніше еквівалентних опорів вітки схеми з асинхронними двигунами стосовно точки К1:

с,

де – зовнішній реактанс для асинхронних двигунів (від шин живлення до точки К1).

Еквівалентна стала часу загасання аперіодичного струму в статорі

де – зовнішній резистанс для асинхронних двигунів (від шин живлення до точки К1).

Максимальне початкове значення аперіодичного струму КЗ

кА.

Мінімальне значення складової початкового періодичного струму КЗ в точці К1 від асинхронних двигунів

кА.

Стала часу загасання аперіодичного струму в статорі асинхронних двигунів з урахуванням опору дуги в місці КЗ

Мінімальне значення ударного струму КЗ

Початковий аперіодичний струм

кА.

Розрахунок складової струму КЗ в точці К1 від комплексного навантаження.

Максимальне значення складової початкового періодичного струму КЗ в точці К1 від комплексного навантаження

кА.

с;

кА.

Як бачимо, значення ударного коефіцієнта від комплексного навантаження можна приймати .

Максимальний початковий аперіодичний струм:

кА.

Мінімальні значення складової струму КЗ в точці К1 від комплексного навантаження:

кА.

кА.

кА.

4. Розрахунок струмів трифазного КЗ в точці К2

4.1. Струм трифазного КЗ у розрахунковій точці К2 від системи (без урахування впливу електродвигунів і комплексного навантаження).

Еквівалентні опори короткозамкненого кола:

Максимальне діюче значення початкового періодичного струму КЗ

кА.

Максимальний ударний струм КЗ:

с;

рад;

с;

кА.

Максимальний початковий аперіодичний струм

кА.

Для визначення мінімальних струмів КЗ врахуємо резистанс дуги та збільшення резистансу внаслідок нагрівання його струмом КЗ. Величину резистансу дуги під час КЗ за кабельною лінією довжиною 150 м в електромережі низької напруги, що живиться від трансформатора потужністю 1600 кВА, визначаємо з відповідної номограми і приймаємо рівним 17 мОм.

Ом

де – коефіцієнт збільшення резистансу з мідними жилами внаслідок його нагрівання струмом, визначений для часу відмикання КЗ вимикачем QF3 c.

Мінімальні значення струмів КЗ:

кА.

с;

рад;

с;

кА;

кА.

4.2. Врахування складових струмів КЗ в точці К2 від електродвигунів та комплексного навантаження.

Синхронний двигун живить місце КЗ через кабельну лінію КЛ1 з опором Ом, значення якого значно перевищує значення інших опорів на шляху протікання струмів КЗ в точку К2. Таким чином, у зв’язку зі значною електричною віддаленістю синхронного двигуна та комплексного навантаження від точки К2 їх складовими струму в місці КЗ нехтуємо, а враховуємо лише складову струму КЗ від асинхронних двигунів, які підключені безпосередньо у точці КЗ.

Еквівалентні опори віток з асинхронними двигунами:

мОм;

мОм.

Максимальне значення періодичного струму КЗ в точці К2 від асинхронних двигунів

кА.

Максимальне значення ударного струму від асинхронних двигунів:

с;

;

кА.

Максимальний початковий аперіодичний струм від асинхронних двигунів

кА.

Мінімальні значення струмів КЗ в точці К2 від асинхронних двигунів:

кА.

с;

;

кА.

кА.

5. Розрахунок струмів однофазного КЗ в точці К2

Еквівалентні опори електромережі для прямої та оберненої послідовностей стосовно точки К2 (рис. 2.1):

мОм;

мОм;

мОм;

мОм.

Рис. 5.1. Заступна схема нульової послідовності

Параметри заступної схеми нульової послідовності (рис. 5.1).

мОм; мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

мОм;

Еквівалентні опори заступної схеми нульової послідовності:

Максимальне діюче значення початкового періодичного струму однофазного КЗ

Мінімальне діюче значення початкового періодичного струму однофазного КЗ

де Ом – резистанс дуги під час однофазного КЗ за трансформатором 1250 кВА зі схемою з’єднання обмоток та кабельною лінією довжиною 150 м та перерізом струмопровідної жили 185 мм² .

Список використаної літератури

1. Перехідні процеси в системах електропостачання: Підручник для вузів. Вид. 2-е, доправ. та доп. / Г.Г.Півняк, В.М.Винославский, А.Я.Рибалко, Л.І.Несен / За ред. академіка НАН України Г.Г.Півняка. – Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2002. – 597 с.