4.3. Расчет токов короткого замыкания на сборных шинах грщ
4.3.1. Эквивалентная схема замещения исходной схемы
Так как в номинальном режиме работы СЭЭС параллельно работают три ГА, то схема замещения имеет вид, представленный на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2. – Схема замещения для КЗ-1
На схеме приведены следующие обозначения:
– активное сопротивление генератора;
– сверхпереходное сопротивление по
продольной оси;
и
– сопротивление линии 1 (аналогично
и
,
и
).
Имеем:
,
,
4.3.2. Приведение всех величин к базисным
Базисная мощность
:
;
(42)
.
Базисное напряжение
:
;
(43)
.
Базисный ток
:
;
(44)
.
Сопротивление эквивалентных ветвей приводятся к базисным (в о.е.)
;
(45)
.
Сверхпереходные индуктивные сопротивления (в о.е.)
;
(46)
.
Активное сопротивление от СГ до точки КЗ (различных СГ) (в о.е.)
;
(47)
.
;
(48)
.
Реактивные сопротивления от СГ до точки КЗ (в о.е.)
;
(49)
.
;
(50)
.
4.3.3. Полное сопротивление генераторных ветвей
Схема замещения приведена на рисунке 4.3.
;
(51)
Рисунок 4.3 – Схема замещения
;
(52)
4.3.4. Полное сопротивление для КЗ-1
;
(53)
4.3.5. Определение ударного коэффициента
Для нахождения ударного коэффициента
,
найдём соотношение расчётных параметров
и по кривой
на рисунке 48 [26] найдём величину
коэффициента.
,
(54)
следовательно
.
4.3.6. Определение кратности токов
На основе графиков из рисунка 66 [10], составляется таблица 4.2
Таблица 4.2 – Зависимость кратности тока от времени
T,с |
0 |
0.01 |
0.025 |
0.15 |
0.25 |
0.4 |
|
I''ti* |
8.4 |
6.7 |
5.9 |
5.4 |
5.15 |
4.7 |
3.65 |
4.3.7. Определение
ударного тока КЗ на сборных шинах ГРЩ
;
(55)
.
Этот ударный ток обусловлен действием ГА.
4.3.8. Определим
номинальный ток эквивалентного АД
Для определения ударного тока подпитки, обусловленного действием асинхронного эквивалентного двигателя, рассчитаем его номинальный ток.
Номинальный ток эквивалентного двигателя находится по выражению
,
(56)
где
.
4.3.9. Определим кратность тока подпитки
Определяется по формуле
,
(57)
где
– сверхпереходная э. д. с. эквивалентного
двигателя, принимается равной
;
– полное сверхпереходное сопротивление
эквивалентного двигателя и линии связи
в о. е., принимается равным
;
– остаточное сопротивление на ГРЩ,
определяется по формуле
,
а т. к.
,
то и
.
Следовательно
4.3.10. Определим ударный
ток подпитки от эквивалентного АД
Находиться по выражению
,
(58)
где
– ударный коэффициент, равный
для АД до 200 кВт,
для АД мощностью от 200 кВт до 700 кВт и
более. Принимаем
;
4.3.11. Полный ударный
ток на СШ ГРЩ
;
(59)
.
4.3.12. Определение
установившегося значения тока КЗ
,
где
- по таблице 4.2.
;
(60)
.
Результаты вычисления значений тока КЗ сведены в таблицу 4.3.
Таблица 4.3 – Значения токов короткого замыкания для точки КЗ-1
t, сек |
0,01 |
0.015 |
0.025 |
0.15 |
0.25 |
0.4 |
|
IКЗ, А |
19909 |
5454 |
4803 |
4396 |
4192 |
3826 |
2971 |
Рисунок 4.4. – График токов короткого замыкания на сборных шинах ГРЩ
4.4. Расчет тока КЗ на зажимах генератора
4.4.1. Эквивалентная схема замещения
Схема замещения для тока короткого замыкания на зажимах ГА (КЗ-2) приведена на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 – Схема замещения для КЗ-2
4.4.2. Установим базисные величины
Базисная мощность :
;
(61)
.
Базисное напряжение
:
=400. (62)
Базисный ток :
; (63)
.
4.4.3. Приведение параметры схемы замещения к базисным условиям (о.е.)
;
(64)
.
Сверхпереходные индуктивные сопротивления
;
(65)
.
Активное сопротивление от СГ до точки КЗ (различных СГ):
; (66)
.
;
(67)
.
Реактивные сопротивления от СГ до точки КЗ:
; (68)
.
;
(69)
.
4.4.4. Определение полного расчетного сопротивления
4.4.4.1. Определение сопротивления генераторных ветвей
;
(70)
;
(71)
4.4.4.2. Определение эквивалентного сопротивления разветвления
;
(72)
.
4.4.4.3. Определение полного расчетного сопротивления
;
(73)
.
4.4.5. Определение ударного коэффициента
Аналогично пункту 4.3.5
.
(74)
4.4.6. Определение кратности токов
На основе графиков на рисунке 66 [10], составляется таблица 4.4
Таблица 4.4 – Значения токов короткого замыкания для точки КЗ-3
T,с |
0 |
0.01 |
0.025 |
0.15 |
0.25 |
0.4 |
|
I''ti* |
5.7 |
4.8 |
4.45 |
4.43 |
4.42 |
4.38 |
3.49 |
4.4.7. Определение ударного тока в точке КЗ-2
;
(75)
4.4.8 Определим ударный ток подпитки от эквивалентного двигателя
Аналогично пунктам 4.3.8 – 4.3.10.
4.8.1. Определим номинальный ток эквивалентного двигателя
; (76)
.
4.4.8.2. Определим кратность тока подпитки
. (77)
4.4.8.3. Ударный ток подпитки от эквивалентного двигателя
;
(78)
.
4.4.9. Полный ударный ток в точке КЗ-2
Обусловлен работой генераторов и двигателя.
; (79)
.
4.4.10. Найдём установившийся
ток КЗ в точке КЗ-2
; (80)
.
4.4.11. Построение графика
Аналогично 4.3.12 производим вычисления, результаты которых сведены в таблицу 4.5.
Таблица 4.5 – Значения токов короткого замыкания для точки КЗ-2
t, сек |
0,01 |
0.015 |
0.025 |
0.15 |
0.25 |
0.4 |
|
IКЗ, А |
10735 |
2606 |
2416 |
2405 |
2400 |
2378 |
1895 |
Г
рафик
токов короткого замыкания на зажимах
мощного генератора представлен на
рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 – График токов короткого замыкания на зажимах генератора
4.5. Расчет токов КЗ на фидере мощного потребителя
4.5.1. Эквивалентная схема
Схема замещения для КЗ-3 представлена на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7. – Схема замещения для КЗ-3
Параметры элементов, представленных в данной схеме, соответствуют рассчитанным в пункте 4.3.3, а также:
;
.
4.5.2. Базисные величины
Из рисунков 4.1,4.2 и 4.7 видно, что базисные величины соответствуют базисным величинам, рассчитанным в пункте 4.3.2, а также:
;
(81)
.
;
(82)
.
;
(83)
.
4.5.3. Определение расчетного сопротивления схемы замещения
Используя расчёт в пункте 4.3.4, вычислим полное сопротивление схемы замещения.
;
(84)
4.5.4. Определение ударного коэффициента
Аналогично пункту 4.3.5.
.
(85)
4.5.5. Определение кратности токов
На основе графиков из рисунка 66 [10] составляется таблица 4.6.
Таблица 4.6 – Значения токов короткого замыкания для точки КЗ-3
T,с |
0 |
0.01 |
0.025 |
0.15 |
0.25 |
0.4 |
|
I''ti* |
6.6 |
5.5 |
4.9 |
4.8 |
4.7 |
4.53 |
3.57 |
4.5.6. Определение ударного тока КЗ
; (86)
.
4.5.7. Определение ударного тока подпитки от эквивалентного АД
При условии, что
;
(87)
.
(88)
где
– смотреть пункт 4.3.8.
Имеем:
;
;
.
4.5.8. Определение полного ударного тока в точке КЗ-3
;
(89)
.
4.5.9. Определение установившегося значения тока КЗ
; (90)
.
4.5.10. Построение графика
Аналогично пункту 4.3.12 производим вычисления, результаты которых сведены в таблицу 4.7.
Таблица 4.7 – Значения токов короткого замыкания для точки КЗ-3
t, сек |
0,01 |
0.015 |
0.025 |
0.15 |
0.25 |
0.4 |
|
IКЗ, А |
11598 |
4477 |
3989 |
3907 |
3826 |
3687 |
2906 |
Г
рафик
токов короткого замыкания на фидере
мощного потребителя представлен на
рисунке 4.8.
Рисунок 4.8. – График ТКЗ на фидере мощного потребителя
4.6. Проверка основных элементов ГРЩ на термическую и динамическую устойчивость
4.6.1. Проверка СШ ГРЩ на термическую устойчивость
Проверка на термическую устойчивость в установках переменного тока производиться по самому тяжёлому в термическом отношении виду КЗ, которым является замыкание на СШ ГРЩ.
Исходные данные:
;
;
;
;
.
4.6.1.1. Определение
температурного коэффициента
Для
определяем
по
рисунку 3.38 [17].
4.6.1.2. Находим фиктивное
время нагрева СШ ГРЩ
,
(91)
где
- постоянная времени;
- температурный коэффициент.
;
(92)
.
;
(93)
.
По кривой на рисунке 3.37 [17]
находим
.
4.6.1.3. Находим
обусловленный действием ТКЗ,
;
(94)
.
4.6.1.4. Определяем
температуру нагрева СШ ГРЩ под действием
ТКЗ
По
расчётным кривым на рисунке 3.38 [17]
определяем температуру
.
Так как
,
то, следовательно, СШ ГРЩ термически
устойчивы.
4.6.2. Проверка СШ ГРЩ на динамическую устойчивость
Известно, что проводники, расположенные в магнитном поле и обтекаемые током, оказываются под воздействием электромагнитных сил, которые стремятся деформировать контур с током так, чтобы магнитный поток, охватываемый им, увеличился (энергия системы возрастает). Эти силы относительно малы в рабочем режиме электроустановки, однако при КЗ токи возрастают, электродинамические силы увеличиваются и могут вызвать опасные механические повреждения, создать условия для самопроизвольного отключения аппаратов и приваривания контактных систем. Особенно опасны возникающие механические усилия при прохождении ударных ТКЗ.
Произведём проверку СШ ГРЩ на динамическую устойчивость.
Исходные данные:
Рисунок 4.9 – Линейные размеры СШ