4 Розрахунок струмів трифазного кз в електроустановках напругою до 1кв

4.1 Розрахунок надперехідних і ударних струмів КЗ від енергосистеми та підживлення точки КЗ

В електроустановках до 1 кВ рекомендовано за основу брати ступінь нижчої напруги. Розрахунок струмів КЗ здійснюють в іменованих одиницях, опори виражаються в міліомах, потужність – у кіловольт – амперах, струм – в кілоамперах, напруга в кіловольтах.

Точність розрахунку струмів КЗ залежить від того, наскільки вірно було оцінено й повно враховані всі опори кола КЗ. Розрахунок струмів КЗ необхідно починати із складання схеми заміщення, котра включає всі елементи короткозамкненого кола. Необхідно враховувати активні і індуктивні опори ліній, шинопроводів, силових трансформаторів, первинних обмоток трансформаторів струму, струмових котушок автоматичних вимикачів, активний опір дуги в місці КЗ і різних контактних з’єднань. Система вводиться в схему заміщення як джерело з постійним ЕРС і нульовим внутрішнім опором.

Рисунок 4.1 – Схема заміщення

Номінальний струм системи визначається:

I_ном = , (4.1)

де S_{ном т} – номінальна потужність трансформатора, кВА

U_ном – номінальна напруга системи:

U_ном = 0,4 кВ

I_ном = А

Розрахунок опорів

Опори кабельних ліній розраховуються:

= , (4.2)

де – індуктивний питомий опір, мОм/м;

– довжина кабельної лінії, м;

– індуктивний опір кабельної лінії, мОм.

, (4.3)

де – активний опір кабельної лінії, мОм;

– активний питомий опір, мОм/м.

= 0,084 ∙ 10 = 0,84 мОм,

= 0,084 ∙ 15 = 1,26 мОм,

= 0,084 ∙ 20 = 1,68 мОм,

= 0,084 ∙ 10 = 0,84 мОм,

= 0,059 · 90 = 5,31 мОм,

= 0,059 · 90 = 5,31 мОм,

= 0,064 · 20 = 1,28 мОм,

= 2,4 · 10 = 24 мОм,

= 2,4 · 15 = 36 мОм,

= 2,4 · 20 = 48 мОм,

= 2,4 · 10 = 24 мОм,

= 0,169 · 90 = 15,21 мОм,

= 0,169 · 90 = 15,21 мОм,

= 0,32 · 20 = 6,4 мОм.

Опори автоматичних вимикачів – задані величини:

х_а5 = 0,55 мОм,

r_а5 = 0,74 мОм.

Опори шинопроводів розраховуються на основі значень активного і індуктивного опору, віднесених до одиниці довжини шинопроводу:

х_шр = x_0шр · l_шр, (4.4)

де x_0шр – індуктивний питомий опір шинопроводу, мОм/м

r_шр = r_0шр · l_шр, (4.5)

де r_0шм – активний питомий опір шинопроводу, мОм/м

х_шр1 = 0,13 · 3 = 0,39 мОм,

х_шр2 = 0,13 · 2 = 0,26 мОм ,

х_шр3 = х_шр4 = 0,13 · 2 = 0,26 мОм,

r_шр1 = 0,1 · 3 = 0,3 мОм ,

r_шр2 = 0,1 · 2 = 0,2 мОм ,

r_шр3 = r_шр4 = 0,1 · 2 = 0,2 мОм,

х_шр1 = 0,006 · 12 = 0,072 мОм,

r_шм1 = 0,014 · 12 = 0,168 мОм.

Повний, активний та індуктивний опір силового трансформатора, що приведено до ступені нижчої напруги:

z_т = · 10⁶ , (4.6)

r_т = · 10⁶ , (4.7)

де ΔP_k – втрати КЗ в трасформаторі, кВт.

х_т = , (4.8)

z_т= мОм ,

r_т= мОм ,

х_тр = мОм.

Опір системи приймається рівним нулю, бо в даному випадку система розглядається як джерело нескінченної потужності:

х_с = 0 мОм

Опори автоматичного вимикача А вибираються з довідника [3] за номінальним значенням струму (4.1):

х_а = 0,07 мОм

r_а = 0,13 мОм

Опір дуги:

r_д = 20 мОм

Активний опір асинхронного двигуна визначається за формулою:

r_АД = r₁ + 0,96 ∙ r₂ (4.9)

r₁ = (4.10)

r₂ = (4.11)

I_ном = (4.12)

∆P_мех = 0,01 ∙ P_ном (4.13)

∆P_мех = 0,1 ∙ 55 = 5,5 кВт

I_ном = = 101,04кА

r₁ = = 46,8 мОм

r₂ = = 52,2 мОм

r_АД = 54,78 + 0,96 ∙ 56,98 = 96,91 мОм

Індуктивний опір асинхронного двигуна визначається за формулою:

x_АД = (4.14)

x_АД = = 324,3 мОм

Для визначення результуючого опору схеми відносно точки КЗ необхідно проводити перетворення схеми заміщення. Згортання схеми заміщення відносно точки КЗ проводиться шляхом застосування стандартних формул складання послідовних, паралельних кіл, перетворення зірки у еквівалентний трикутник і навпаки.

Х1 = ХGS + ХT +ХA , (4.15)

Х1 = 0 + 5,4 +0,07 = 5,47 мОм.

R1 = RT +RA , (4.16)

R1 = 1 +0,13 = 1,13 мОм.

Х2 = ХКЛ7 +ХA7 , (4.17)

Х2 = 0,084 +1,28 = 1,364 мОм.

R2 = RКЛ7 +RA7 +RПК, (4.18)

R2 = 6,4 +0,12+ 20 = 26,52 мОм.

Х3 = ХКЛ5 +ХA5 , (4.19)

Х3 = 0,74 +5,31 = 6,05 мОм.

R3 = RКЛ5 +RA5, (4.20)

R3 = 0,55 +15,21= 15,76 мОм.

Х4 = ХКЛ4 +ХA4 +Хшр4+Хад, (4.21)

Х4 = 0,85 + 0,26 + 0,84 + 324,3 = 326,25 мОм.

R4 = RКЛ4 +RA4 +Rшр4+Rад, (4.22)

R4 = 1,3 + 0,2 + 24 + 96,91 = 122,41 мОм.

Х5 = ХКЛ3 +ХA3 +Хад, (4.23)

Х5 = 0,85 + 1,68 + 324,3 = 326,83 мОм.

R5 = RКЛ3 +RA3 +Rад, (4.24)

R5 = 1,3 + 48+ 96,91 = 146,21 мОм.

Х6 = , (4.25)

Х6 = = 163,2 мОм.

R6 = , (4.26)

R6 = = 64,1 мОм.

Рисунок 4.2 – Перетворення схеми заміщення

Х7 = Х2 +Хшм1 , (4.27)

Х7 = 1,364 + 0,072 = 1,436 мОм.

R7 = R2 +Rшм1, (4.28)

R7 = 26,52 + 0,168= 26,688 мОм.

Х8 = + Хшр3 , (4.29)

Х8 = + 0,26 = 109,22 мОм.

R8 = + Rшр3 , (4.30)

R8 = + 0,2 = 44,86 мОм.

Рисунок 4.3 - Перетворення схеми заміщення

Х9 = + Х3 , (4.31)

Х9 = + 6,05 = 87,88 мОм.

R9 = + R3 , (4.32)

R9 = + 15,76 = 48,59 мОм.

Рисунок 4.4 - Перетворення схеми заміщення

Х10 = Х1 + Х7 + , (4.33)

Х10 = 5,47 + 1,436 + = 7 мОм.

R10 = R1 + R7 + , (4.34)

R10 = 1,13 + 26,688 + = 28,44 мОм.

Х11 = Х9 + Х7 + , (4.35)

Х11 = 1,436 + 87,88 + = 112,38 мОм.

R11 = R9 + R7 + , (4.36)

R11 = 48,59 + 26,688 + = 1222,9 мОм.

Рисунок 4.5 - Перетворення схеми заміщення

Надперехідна ЕРС системи визначається:

(4.37)

В

Надперехідна ЕРС асинхронного двигуна визначається за формулою:

Е = 0,9 ∙ (4.38)

В.

Надперехідний струм трифазного КЗ від системи визначається:

(4.39)

кА

Надперехідний струм підживлення точки КЗ асинхронними двигунами визначається за формулою:

(4.40)

кА

Ударний струм від системи:

(4.41)

де:

k_у = 1 + e (4.42)

Т_а = (4.43)

Т_а = с

k_у =

кА

Ударний струм від АД:

(4.44)

(4.45)

Т_а = (4.46)

Т_а = с

кА

ВИСНОВКИ

Розрахунок перехідних процесів — це необхідна умова рішення багатьох задач, які виникають під час проектування і експлуатації систем електропостачання. Ці задачі зв’язані з дослідженням електромагнітних перехідних процесів, вибором принципів дії автоматичних засобів протиаварійного керування, аналізом електромеханічних перехідних процесів з метою розробки методів для забезпечення безперервної роботи промислових підприємств в різних режимах системи електропостачання.

На основі дослідження і розрахунків перехідних процесів практично вирішуються найважливіші питання проектування, спорудження та експлуатації систем електропостачання:

- вибір економічно вигідних систем передачі, розподілення та споживання електричної енергії;

- випробування апаратури і систем електропостачання в перехідних режимах;

- визначення часу протікання перехідного процесу та його вплив на змінення параметрів елементів системи;

- забезпечення стійкості зміни одного режиму іншим;

- оцінка стійкості режиму, який настав після закінчення перехідного процесу.

На основі досліджень і розрахунків перехідних процесів слід проектувати такі системи електропостачання, в яких перехідні процеси закінчувались би бажаним стійким нормальним режимом.

З урахуванням перехідного процесу повинні забезпечуватись такі змінення параметрів режиму системи електропостачання, за яких не знижувались би суттєво показники електропостачання. Тому дуже важливе зменшення часу протікання перехідного процесу, виключення можливості виникнення нових перехідних процесів, забезпечення зміни перехідного процесу надійним режимом.

Для вирішення складних задач і проведення традиційних розрахунків перехідних процесів в наш час широко застосовуються засоби обчислювальної техніки.

Великі можливості при дослідженні і розрахунку перехідних процесів дають методи моделювання і експериментального дослідження реальних систем електропостачання.

Таблиця 4.1 – Результати розрахунків струмів кз в електричних установках напругою вище та до 1 кВ

	I”кз		iy
В ЕУ (U>1 кВ) симетричне кз	12, 86 кА		29,011 кА
В ЕУ (U>1 кВ) несиметричне кз	1,644 кА		4,13 кА
В ЕУ (U<1 кВ)	От GS: 7,51 кА	От АД: 0,153 кА	От GS: 10,59 кА	От АД: 0,183 кА

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного пректирования. – М.: Энергоатомиздат,1989. – 608с.

2. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник /

В.Н. Винославский, Г.Г. Пивняк, Л.И. Несен и др.; под ред.

В.Н. Винославского. – К.: Вища шк. 1989. – 422с.

3. Справочник по проектированию электроснабжения / / Под ред.

Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

4. Гост 27514 – 87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. Госстандарт. М., 1988.

5. Стп 15-96. Стандарт підприємства. Пояснювальна записка до курсових і дипломних проектів. Вимоги і правила оформлення.

6. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648с.

7. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970 – 520с.

8. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Електромагнітні перехідні процеси”/ Укл.: І.Ю. Война. Запоріжжя: ЗДТУ, 1999. – 36 с.