Расчет системы электроснабжения с напряжением сети 1 кВ и ниже

Техническое
задание на
выполнение
курсовой работы.

Необходимо
рассчитать
токи КЗ в сети
0.4 кВ собственных
нужд электростанции.
Расчет выполняется
для поверки
отключающей
способности
автоматических
выключателей,
проверки кабельных
линий на термическую
стойкость, а
также для выбора
установок
токовых катушек
автоматических
выключателей
и проверки их
чувствительности.

С этой целью
выполняют
расчеты металлических
и дуговых КЗ
– трехфазных,
двухфазных
и однофазных.

Расчетная
схема представлена
на рисунке:

Система

6.3
кВ

ТТ1

Т1

Ш1

АВ1

К1
РУ-0.4 кВ

АВ2

КЛ1
К2 вторичная
силовая
обмотка

Расчет выполняется
в именованных
единицах,
сопротивления
расчетной схемы
приводятся
к напряжению
0.4 кВ и выражаются
в миллиомах.
Параметры
элементов
расчетной схемы
приводятся
в таблицах
приложения
1. Расчеты выполняются
в соответствии
с методикой,
рекомендованной
ГОСТ 28249-93 на расчеты
токов КЗ в сетях
с напряжением
до 0.4 кВ.

Короткие
замыкания
рассчитываются
на шинах 0.4 кВ
РУ (точка К1) и
на вторичной
силовой сборке
за кабелем КЛ1
(точка К2).

В данном
примере расчеты
дуговых КЗ
выполняются
с использованием
понижающего
коэффициента
Кс, поэтому
переходные
сопротивления
контактов,
контактных
соединений
кабелей и
шинопроводов
в расчетных
выражениях
для определения
суммарного
активного
сопротивления
R
не учитываются,
эти сопротивления
учтены при
построении
характеристик
зависимости
коэффициента
Кс от полного
суммарного
сопротивления
до места КЗ.

Параметры
расчетной
схемы.

Система.

Мощность
короткого
замыкания

Sк
= 400 мВА
, UН
ВН = 6.3 кВ.

Трансформатор
Т1.

ТСН-250-6,3/0,4
; схема соединения
обмоток /0

SН
= 250 кВА,

UН
ВН = 6.3 кВ, UН
НН = 0.4 кВ,

Uк
= 5.5 %.

Сопротивления
трансформатора,
приведенные
к UН
НН = 0.4 кВ, определяются
по таблице 1
Приложения
1:

R1
= R2
= R0
= 9.7 мОм,

X1
= X2
= X0 =
33.8 мОм.

Шинопровод
Ш1.

ШМА-4-1250,
длина 40 м.

Удельные
параметры
шинопровода
по данным таблицы
11

Приложения
1:

Прямая
последовательность:

R1уд
= 0.034 мОм/м

X1уд
= 0.016 мОм/м

Нулевая
последовательность:

R0уд
= 0.054 мОм/м

X0уд
= 0.053 мОм/м

Трансформаторы
тока ТТ1.

Удельные
параметры
трансформатора
тока по данным
таблицы 14 Приложения
1:

КТТ
= 150/5,

R1
= R0
= 0.33 мОм,

X1
= X0
= 0.3 мОм.

Кабельная
линия КЛ1.

АВВГ
– (3185 + 170),

L
= 50 м.

Удельные
параметры
кабеля по данным
таблицы 7Приложения
1:

Прямая
последовательность:

R1уд
= 0.208 мОм/м

X1уд
= 0.063 мОм/м

Нулевая
последовательность:

R0уд
= 0.989 мОм/м

X0уд
= 0.244 мОм/м

Автоматический
выключатель
АВ1.

Тип
«Электрон»,
IH
= 1600A.

Из
таблицы13 Приложение
1 определяем
сопротивления
катушек АВ1:

RКВ
= 0.14 мОм/м,

XКВ
= 0.08 мОм/м.

Автоматический
выключатель
АВ2.

Тип
А3794С, IH
= 400A.

Из
таблицы13 Приложение
1 определяем
сопротивления
катушек АВ2:

RКВ
= 0.65 мОм/м,

XКВ
= 0.17 мОм/м.

Расчет
параметров
схемы замещения.

Все
сопротивления
расчетной схемы
приводятся
к Uбаз
= 0.4 кВ.

Система.

Сопротивление
системы учитывается
индуктивным
сопротивлением
в схеме замещения
прямой последовательности.

Xcэ
= Uн нн 2 103
/ Sк = 0.4 2 103
/400 = 0.4 мОм

Трансформатор.

Для
трансформатора
со схемой соединения
обмоток /0
активные и
индуктивные
сопротивления
обмоток одинаковы
для всех трех
последовательностей.

R1т
= R2т
= R0т
= 9.7 мОм,

X1т
= X2т
= X0т
= 33.8 мОм.

Шинопровод
Ш1.

Сопротивление
шинопровода
Ш1 определяем
по известным
удельным
сопротивлениям
шинопровода
и его длине:

R1ш
= R2ш
= 0.034 40
= 1.36 мОм

X1ш
= X2ш
=0.016 40
= 0.64 мОм

R0ш
= 0.054 40
= 2.16 мОм

X0ш
= 0.053 40
= 2.12 мОм

Кабельная
линия КЛ1.

Сопротивление
линии КЛ1 определяем
по известным
удельным
сопротивлениям
кабеля и его
длине:

R1кл
= R2кл
= 0.208 
50 = 10.4 мОм

X1кл
= X2кл
= 0.063 
50 = 3.15 мОм

R0кл
= 0.989 
50 = 49.45 мОм

X0кл
= 0.244 
50 = 12.2 мОм

Схема замещения
прямой (обратной)
последовательности
представлена
на рис.1, схема
замещения
нулевой последовательности
– на рис.2.

Схема
замещения
прямой (обратной)
последовательности:

Хс
= 0.4 мОм

Rтт
= 0.33мОм

Xтт
= 0.3 мОм

Rт
= 9.7 мОм

Xт
= 33.8 мОм

Rш1
= 1.36 мОм

Xш1
= 0.64 мОм

Rкв1
= 0.14 мОм

Xкв2
= 0.08 мОм

К1

Rкв2
= 0.65 мОм

Xкв2
= 0.17 мОм

Rкл1
= 10.4 мОм

Xкл1
= 3.15 мОм

К2

Схема
замещения
нулевой последовательности:

Rот
= 9.7 мОм

Хот
= 33.8 мОм

Rош1
= 2.16 мОм

Хош1
= 2.12 мОм

Rокв1
= 0.14 мОм

Хокв1
= 0.08 мОм

К1

Rокв2
= 0.65 мОм

Хокв2
= 0.17 мОм

Rокл1
= 49.45 мОм

Хокл1
= 12.2 мОм

К2

Расчет
токов короткого
замыкания для
точки К1.

Трехфазное
КЗ.

Ток
металлического
трехфазного
КЗ I(3)К
М определяется
по формуле:

I(3)К
М =
UH HH
/ (3

Z(3))
= UH HH
/ (3

R2 1
+ X2
1)

По
схеме замещения
прямой последовательности
суммарные
сопротивления
R1
и X1
определяем
арифметическим
суммированием
сопротивлений
до точки КЗ.

R1
= 0.33 + 9.7 + 1.36 + 0.14 = 11.53 мОм

X1
= 0.4 + 0.3 + 33.8 + 0.64 + 0.08 = 35.22 мОм

Полное
суммарное
сопротивление
до точки К1

Z(3)
= 11.532
+ 35.222 = 37.06 мОм

Ток
трехфазного
металлического
КЗ:

I(3)К
М = 400/ (3
37.06) = 6.23 кА

Ток трехфазного
дугового КЗ
определяем
с использованием
снижающего
коэффициента
Кс. Кривые
зависимости
коэффициента
Кс от суммарного
сопротивления
до места КЗ
построены для
начального
момента КЗ
(кривая 1) и
установившегося
КЗ (кривая 2).

Расчеты
показываю, что
разница в значениях
токов дуговых
КЗ для разных
моментов времени
незначительна,
примерно составляет
10%. Поэтому можно
для практических
расчетов дуговых
КЗ определить
ток по минимальному
снижающему
коэффициенту
Кс2 (кривая
2), полагая, что
ток в процессе
дугового КЗ
практически
не изменяется.
В данном случае
расчет дуговых
КЗ производится
с использование
обоих характеристик,
т.е. определяются
и Кс1 и
Кс2.

Расчет дугового
трехфазного
КЗ выполняется
в следующем
порядке:

1.Определяются
значения снижающего
коэффициента
для начального
момента КЗ (Кс1
) и для установившегося
КЗ (Кс2 )
.

При
Z(3)
= 37.06 мОм Кс1
= 0.76, а Кс2
= 0.68.

2. Ток
трехфазного
дугового КЗ
определяется
по формуле

I(3)К
Д = I(3)К
М  Кс

I(3)К
Д = 6.23  0.76
= 4.73 кА tкз
 0

I(3)КД=
6.23 
0.68 = 4.24 кА tкз
> 0.05 c

Ударный
ток КЗ определяем
по формуле:

iY
= KY2
I(3)К М

Ударный
коэффициент
KY
определяем
по характеристике.

Находим
отношение
Х(3)/R(3)
= 35.22 / 11.53 = 3.05.

Этому
отношению
соответствует
KY
= 1.3

Определяем
iY
= 1.32

6.23 = 11.45 кА

Двухфазное
КЗ.

Ток
металлического
двухфазного
КЗ I(2)К
М определяется
по формуле:

Полное
суммарное
сопротивление
до точки К1 при
двухфазном
КЗ определяется
по формуле

Z(2)
=(2/3)

R2 1
+ X2 1
, мОм

Z(2)
=(2/3)
11.532
+ 35.222 = 42.79 мОм

Определим
ток двухфазного
металлического
КЗ:

I(2)К
М = 400/ (3
42.79) = 5.39 кА

Проверяем
I(2)К М
= 0.865 I(3)К
М = 0.865  6.23
= 5.39 кА.

Расчет
дугового двухфазного
КЗ:

Определяем
коэффициенты
Кс1 и
Кс2

Z(2)
= 42.79 мОм Кс1
= 0.79, а Кс2
= 0.71

Определим
ток двухфазного
дугового КЗ:

I(2)К
Д = 5.39  0.79
= 4.26 кА tкз
 0

I(2)К
Д = 5.39  0.71
= 3.83 кА tкз
> 0.05 c

Однофазное
КЗ.

Ток
металлического
однофазного
КЗ I(1)К
М определяется
по формуле:

I(1)К
М = UH
HH / (3
 Z(1))

Полное
суммарное
сопротивление
до точки К1 при
однофазном
КЗ определяется
по формуле

Z(1)
= (1/3) 
( 2R 1
+ R0
)2
+ (2X
1
+X0,)2

Предварительно
определяем
суммарные
активное и
индуктивное
сопротивления
нулевой последовательности
до токи К1 из
схемы замещения:

R0
= 9.7 + 2.16 + 0.14 = 12 мОм

X0
= 33.8 + 2.12 + 0.08 = 36 мОм

Определяем
полное суммарное
сопротивление
цепи для однофазного
КЗ:

Z(1)
= (1/3) 
( 211.53 + 12 )2
+ (235.22
+ 36)2 = 37.36 мОм

Определим
ток однофазного
металлического
КЗ:

I(1)К
М = 400/ (3
37.36) = 6.18 кА

Расчет
дугового однофазного
КЗ:

Определяем
коэффициенты
Кс1 и
Кс2

Z(1)
= 37.36 мОм Кс1
= 0.76, а Кс2
= 0.68.

Определим
ток однофазного
дугового КЗ:

I(1)К
Д = 6.18  0.76
= 4.7 кА tкз
 0

I(1)К
Д = 6.18  0.68
= 4.2 кА tкз
> 0.05 c

Расчет
токов короткого
замыкания для
точки К2.

Трехфазное
КЗ.

Определяем
суммарные
активное и
индуктивное
сопротивления
до токи К2 из
схемы замещения:

R1
= 0.33 + 9.7 + 1.36 + 0.14 +0.65 + 48 = 22.58 мОм

X1
= 1.6 + 0.3 + 33.8 + 0.64 + 0.08 + 0.17 + 3.15 = 39.74 мОм

Суммарное
сопротивление:

Z(3)
= 22.582
+ 39.742 = 45.71 мОм

Ток
трехфазного
металлического
КЗ:

I(3)К
М = 400/ (3
45.71) = 5.05 кА

Определяем
токи дугового
КЗ:

Определяются
значения снижающего
коэффициента
для начального
момента КЗ (Кс1
) и для установившегося
КЗ (Кс2 )
.

При
Z(3) К
= 45.71 мОм Кс1
= 0.79, а Кс2
= 0.7.

Ток
трехфазного
дугового КЗ
определяется
по формуле

I(3)К
Д = I(3)К
М  Кс

I(3)К
Д = 5.05  0.79
= 3.99 кА tкз
 0

I(3)КД=
5.05 
0.7 = 3.54 кА tкз
> 0,05 c

Ударный
ток КЗ определяем
по формуле:

iY
= KY2
I(3)К М

Ударный
коэффициент
KY
определяем
по характеристике.

Находим
отношение
Х1/R1
= 39.74 / 22.58 = 1.76

Этому
отношению
соответствует
KY
= 1.15

Определяем
iY
= 1.15
2
5.05 = 8.21 кА

Двухфазное
КЗ.

Для
расчета двухфазного
КЗ в точке К2
определяем
следующие
величины.

Полное
суммарное
сопротивление
до точки КЗ
определяется
по формуле

Z(2)
=(2/3)

R2 1
+ X2 1
, мОм

Z(2)
=(2/3)

Z(3)
= 52.78 мОм

Определим
ток двухфазного
металлического
КЗ:

I(2)К
М = 400/ (3
52.78) = 4.38 кА

Определяем
токи дугового
КЗ:

Определяем
коэффициенты
Кс1 и
Кс2

Z(2)
=52.78 мОм Кс1
= 0,81, а Кс2
= 0,73

Определим
ток двухфазного
дугового КЗ

I(2)К
Д = 4.38  0.81
= 3.55 кА tкз
 0

I(2)К
Д = 4.38  0.73
= 3.2 кА tкз
> 0.05 c

Однофазное
КЗ.

Для
расчета однофазного
КЗ в точке К2
определяем
следующие
величины.

Определяем
суммарные
активное и
индуктивное
сопротивления
нулевой последовательности
до токи К2 из
схемы замещения
нулевой последовательности:

R0
= 2.7 + 2.16 + 0.14 + 0.65 + 49.45 = 62.1 мОм

X0
= 33.8 + 2.12 + 0.08 + 0.17 + 12.2 = 48.37 мОм

Определяем
полное суммарное
сопротивление
цепи для однофазного
КЗ:

Z(1)
= (1/3) 
( 222.58 + 62.1 )2
+ (239.74
+ 48.37)2 = 55.63 мОм

Определим
ток однофазного
металлического
КЗ:

I(1)К
М = 400/ (3
55.63) = 4.15 кА

Расчет
дугового однофазного
КЗ:

Определяем
коэффициенты
Кс1 и
Кс2

Z(1)
=55.63 мОм Кс1
= 0.81 ; Кс2 =
0.72

Определим
ток однофазного
дугового КЗ:

I(1)К
Д = 4.15  0.81
= 3.36 кА tкз
 0

I(1)К
Д = 4.15  0.72
= 2.99 кА tкз
> 0.05 c

Результаты
расчетов токов
КЗ.

График
токов КЗ в
зависимости
от Z.

Список
используемой
литературы.

Правила
устройства
электроустановок.
- М. Энергоатомиздат,
1987г.

ГОСТ
28249-93 Короткие
замыкания в
электроустановках
переменного
напряжения
до 1 кВ. – М. Изд-во
меж. гос. стандарт,
1994г.

Ульянов
С.А. Электромагнитные
переходные
процессы в
электрических
системах. Учебник
для электротехнических
и энергетических
вузов и факультетов.
М., «Энергия»,
1970г.

Содержание.

Техническое
задание на
выполнение
курсовой
работы.----------------3

Параметры
расчетной
схемы.-------------------------------------------------5

Расчет
параметров
схемы
замещения.--------------------------------------7

Схемы
замещения----------------------------------------------------------------8

Расчет
токов короткого
замыкания для
точки К1.-----------------------10

Расчет
токов короткого
замыкания для
точки К2.-----------------------13

Результаты
расчетов токов
КЗ.----------------------------------------------15

График
токов КЗ в
зависимости
от Z.-------------------------------------16

Список
используемой
литературы.-----------------------------------------17

Министерство
Образования
Российской
Федерации

ИРКУТСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра
электрических
станций, сетей
и систем.

Курсовая
работа:

по курсу
"Переходные
процессы".

РАСЧЕТ
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
С НАПРЯЖЕНИЕМ
СЕТИ 1 кВ И НИЖЕ.

группы ЭП-99-1.

Научный
руководитель:

Дунаева Н.П.,
к.т.н., доцент.

Иркутск
2001.