ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
В курсовом проекте«Релейная защита» (РЗ) рассматриваются вопросы проектирования устройстврелейной защиты, предназначенных для обеспечения нормальной работы системыэлектроснабжения (СЭС) проектируемого объекта (промышленного предприятия,городского микрорайона, электротехнологической установки и пр.) и повышениянадежности электроустановок потребителей.
Вариант задания навыполнение курсового проекта состоит из четырех частей (рис. 1):
— Табл. 1. Параметрысхемы внешнего электроснабжения, начиная с воздушной или кабельной линиинапряжением 35-110-220 кВ с понижающими трансформаторами напряжением35-110-220/6-10 кВ, кабельных линий, питающих распределительный пункт РПнапряжением 6-10 кВ.
— Табл. 2. Параметрыоборудования электрической сети напряжением 6-10 кВ, начинающейся от РП, иэлектрической сети напряжением 380 В, питающейся от понижающих трансформаторовнапряжением 6-10/0,4 кВ, до низковольтных распределительных пунктов РПН.
— Табл. 3. Вариант изэтой таблицы определяет фрагмент электрической сети, для которого необходиморассмотреть организацию релейной защиты и провести соответствующие расчеты.
— Табл. 4. Согласно задаваемомуварианту рассматривается и рассчитывается релейная защита одного из объектовэлектрической сети.
Вариант задания состоитиз двух цифр:
— вариант из табл. 1;
— вариант из табл. 2,3;
Таблица 1
UС, кВ
SК.МАКС,
МВА
SК.МИН,
МВА Воздушная линия Трансформаторы Т1 и Т2
Кабельные линии
КЛ1 и КЛ2
L,
км
Марка
провода Тип трансформатора
UК,
%
L,
м
Марка
кабеля К-во кабелей в линии 110 5750 4250 7,0 АС-185 ТРДН-40000/110/10/10 10,5 600 А-3х150 2
Таблица 2
Кабельная
линия
Трансформатор
10/0,4 кВ
№
КЛ
Длина,
м
Тип *
кабеля
Коммутац.
ап-т** перед Т № Т Тип
UК,
%
Схема соед-ния
обмоток /> /> 9,10 450 А-3х120 ВВ Т9, Т10 ТМ-1000 5,5
Y/YO
Окончание таблицыЛиния между ТП и РПН (ВРУ), ШМ, ШР
Вид
аппарата***
Тип *
кабеля
Длина,
м
Ток нагрузки макс,
А Ток нагрузки пик, А отходящего вводного АВ АВ А-3х95+1х70 150 160 320
Примечания:
* — Буква А обозначаетматериал проводника кабеля.
** — Обозначениеаппарата перед трансформатором: ВВ- вакуумный выключатель.
*** — Обозначениеаппарата: АВ – автоматический выключатель. Вводные и секционный аппараты настороне низшего напряжения всех ТП выполнены автоматическими выключателями.
Таблица 3Расчет релейной защиты элемента СЭС
Выбор
трансформатора тока, установленного
(дополнительные
данные получить
у преподавателя)
Объем расчета
релейной защиты по СЭС
(снизу вверх) />
АД
6-10 кВ /> В начале КЛ – АД От секционного и вводного автоматических выключателей 0,4 кВ ТП до выключателя отходящей от РП линии 10 кВ, включая выключатель отходящей линии (до шин 10 кВ РП) />
Таблица 4 – Параметрыасинхронного двигателя напряжением 6-10 кВ
Тип
двигателя
Рн,
кВт
Кпуск
cosφн
ηн КЛ, м АТД4 4000 5,7 0,89 0,973 55
/>
Рис. 1. Схемаэлектроснабжения
АННОТАЦИЯ
Чупина М. В. Релейнаязащита СЭС. – Челябинск: ЮУрГУ, Э, 2009, 43 с. 6 ил. 4 табл., библиогр. список– 4 наим.
Задачей данного курсовогопроекта является рассмотрение вопросов проекти-рования устройств релейнойзащиты, предназначенных для обеспечения нормаль-ной работы системыэлектроснабжения (СЭС) проектируемого объекта и повы-шения надежностиэлектроустановок потребителей.
Проект включает в себя:
— Расчет токов короткого замыканиядля характерных точек СЭС.
Расчет проведен длямаксимального и минимального режимов работы СЭС. Рассчитаны токи I(3)к.макс,I(3)к.мин, I(2)к.мин и I(1)к. мин, составлены схемы замещения.
— Организация релейнойзащиты для рассматриваемого фрагмента СЭС.
Проводено обоснованиенеобходимого набора видов релейной защиты рас-сматриваемых элементов СЭС соссылкой на нормативные документы.
— Расчет релейной защиты.
Осуществлен выборпервичного оборудования, оперативного тока, устройств релейной защиты. Последовательноснизу вверх произведен расчет защит.
Построены диаграммыселективности (время-токовых характеристик) защит.
Приведены принципиальныесхемы устройств РЗ с соответствующими спе-цификациями
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Расчет токов короткого замыкания
1.1 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетяхболее 1 кВ
1.2 Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях до1 кВ
2 Расчет релейной защиты для рассматриваемого фрагментаэлектрической сети
2.1 Организация релейной защиты
2.2 Выбор оборудования для выполнения релейной защиты
2.3 Расчет уставок
2.4 Построение карты селективности выбранных защит
2.5 Составление принципиальной схемы релейной защиты испецификации на выбранное оборудование
3 Расчет релейной защиты объекта СЭС
3.1 Организация релейной защиты
3.2 Выбор оборудования для выполнения релейной защиты
3.3 Расчет уставок
3.4 Построение карты селективности выбранных защит
3.5 Составление принципиальной схемы релейной защиты испецификации на выбранное оборудование
4 Выбор трансформатора тока и расчет его нагрузки
Список используемой литературы
1 Расчет токовкороткого замыкания
1.1 Расчет токовкороткого замыкания в электрических сетях напряжением более 1 кВ
Особенностирасчетов токов короткого замыкания для релейной защиты в электрических сетяхнапряжением выше 1 кВ
Расчетытоков КЗ производятся для выбора типов и параметров срабатывания (уставок)релейной защиты трансформатора напряжением 110/10 кВ, а также защит другихэлементов электрических сетей. В общем случае для выполнения защиты нужно знатьфазные соотношения токов также, а при несимметричных КЗ за трансформатором — нетолько максимальные, но и возможные минимальные значения токов КЗ.
Дляупрощения практических расчетов токов КЗ в распределительных электрическихсетях напряжением выше 1 кВ принято не учитывать ряд факторов, которые вдействительности могут существовать, но не могут оказать определяющего влиянияна значения токов КЗ и их фазные соотношения. Как правило, не учитываетсяпереходное сопротивление в месте КЗ и все повреждения рассматриваются какметаллические КЗ двух или трех фаз или КЗ одной фазы на землю. Сопротивлениявсех трех фаз трансформаторов, линий, реакторов и других элементов сетисчитаются одинаковыми. Не учитываются токи намагничивания силовых трансформаторови токи нагрузки. Как правило, не учитывается подпитка места КЗ токамиасинхронных двигателей.
Принимаяво внимание, что распределительные сети электрически удалены от источниковпитания и аварийные процессы в этих сетях мало сказываются на работе генераторовэнергосистемы, считается, что при любых КЗ в распределительной сети напряжениепитающей системы на стороне высшего напряжения (35-110-220 кВ) трансформатораостается неизменным.
Вместе стем в этих расчетах имеется ряд особенностей:
— изменение мощности короткого замыкания энергосистемы, т.е. расчет максимальногои минимального токов КЗ;
— необходимость учета существенного изменения сопротивления некоторых типовтрансформаторов с РПН при изменении положения регулятора РПН.
Припрактических расчетах токов КЗ для релейной защиты вычисляется толькопериодическая составляющая тока, а влияние апериодической составляющей тока КЗучитывается при необходимости путем введения повышающих коэффициентов прирасчетах релейной защиты.
Какправило, рассчитывается только трехфазное КЗ, а значения токов при других видахКЗ определяются с помощью известных соотношений.
В основевсех расчетов лежит ГОСТ 27517-87. Короткие замыкания в электроустановках.Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.
Исходныеданные для расчета
В началерасчета токов КЗ составляется схема замещения (рис. 1), на которой все элементырасчетной схемы представляются в виде электрических сопротивлений. Питающаясистема до шин ВН подстанции представляется на схеме замещения своиминдуктивным сопротивлением, задаются два его значения: для максимального иминимального режимов работы системы. В максимальном режиме в системе включенывсе генераторы, все питающие линии, автотрансформаторы и другие питающиеэлементы, и при этом их эквивалентное сопротивление имеет наименьшее значение,а ток и мощность КЗ на шинах ВН рассматриваемой подстанции имеет соответственнонаибольшее значение. В минимальном режиме отключена часть питающих элементовсистемы и эквивалентное сопротивление оставшихся элементов имеет большеезначение, чем в максимальном режиме, а ток и мощность КЗ — меньшее значение.Таким образом, в максимальном режиме система представляется в схеме замещениянаименьшим сопротивлением Хс.макс, а в минимальном — наибольшим Хс.мин.Индексы «макс» и «мин» относятся таким образом не к значению сопротивления, а крежиму работы системы.
Параметрыэлектрической сети:
Напряжение внешнегоэлектроснабжения 110 кВ.
Мощность КЗ системы вмаксимальном режиме Sк.макс = 5750 МВА, в минимальном – Sк.мин = 4250 МВА.
Длина ВЛ-110 кВ l = 7 км; марка провода АС-185/29;удельное индуктивное сопротивление хо = 0,39 Ом/км.
Два трансформатора Т1 иТ2 подстанции имеют тип ТРДН-40000/110/10/10; напряжение короткого замыкания Uк = 10,5 %; РПН в нейтрали ±16 % имеет ±9 ступеней, Uкmax = 11,02 Uкmin = 10,35
Линии КЛ1 и КЛ2: каждаялиния содержит по два параллельных кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил по150 мм2; удельное индуктивное сопротивление хо = 0,078Ом/км, длина линий L1=600 м.
Значения токов короткогозамыкания определяются в разных точках сети (А, Б, В, Г, Д, Е) в максимальном иминимальном режимах работы системы. Для максимального режима рассчитываютсятоки трехфазного короткого замыкания, для минимального — токи двухфазногокороткого замыкания. Расчет сопротивлений элементов схемызамещения
Расчет проводим вотносительных единицах.
Базисную мощность примем Sб = 1000 МВА. Принимаем средние значения напряженийсети: UСР1 = 115 кВ, UCР2 =10,5 кВ, UСР3 = 0,4 кВ.
1. Сопротивление системы:
1.1. В максимальномрежиме
/> ; (1.1)
/>.
1.2. В минимальном режиме
/> ; (1.2)
/>.
2. Сопротивлениевоздушных линий:
/> ; (1.3)
/>
3. Сопротивлениятрансформаторов Т1 и Т2:
3.1. При среднемположении регулятора РПН — полное сопротивление трансформатора
/> ; (1.4)
/>.
— сопротивление обмоткивысшего напряжения
ХТ1.ВН = ХТ2.ВН= 0,125 Хт; (1.5)
ХТ1.ВН = ХТ2.ВН = 0,125 ∙ 2,625 = 0,328.
— сопротивлениярасщепленных вторичных обмоток низшего напряжения
ХТ1.НН = ХТ2.НН= 1,75 Хт; (1.6)
ХТ1.НН = ХТ2.НН= 1,75 2,625 = 4,594.
— общее сопротивлениетрансформатора по цепи одной вторичной обмотке
ХТ1 = ХТ1.ВН+ ХТ2.НН; (1.7)
ХТ1 = 0,328 +4,594 = 4,922.
3.2. При минимальномположении регулятора РПН
/> (1.8)
где значение ΔUРПН взято в относительных единицах.
/>
3.3. При максимальномположении регулятора РПН
/> (1.9)
/>.
4. Сопротивлениекабельных линий КЛ1 и КЛ2.
4.1. При нормальной работелиний (в линии параллельно включены два кабеля) – минимальное сопротивлениелиний
/>; (1.10)
/>.
4.2. При аварийномотключении одного из кабелей в линии – максимальное сопротивление линий
/>.
5.Сопротивление кабельных линий КЛ7 и КЛ8.
/>.
6.Сопротивление кабельных линий КЛ9 и КЛ10.
/>.Расчет токов КЗ в максимальном режиме
В общем случае для каждойступени напряжения определяется базисный ток короткого замыкания
/>, (1.11)
и потом ток трехфазногокороткого замыкания в какой либо точке:
/>, (1.12)
где ХΣ –суммарное сопротивление от энергосистемы до точки, приведенное к базиснымусловиям.
При определениимаксимальных токов КЗ рассматриваем максимальный режим работы энергосистемы (SК.МАКС и соответственно сопротивлениесистемы ХС.МАКС) при минимальных сопротивлениях рассматриваемойсхемы электроснабжения ХТ.МИН и ХЛ.МИН.
Теперь определяемконкретные значения токов КЗ для рассматриваемой схемы в максимальном режиме.
Ток КЗ в начале ВЛ-110 кВ– в точке А
/>.
Точка Б – в конце ВЛ-110кВ или на стороне высшего напряжения 110 кВ трансформатора 110/10 кВ
/>;
/>.
Точка В – на стороненизшего напряжения 10 кВ трансформатора 110/10 кВ. При этом UСТ = UСР2.
/>;
/>.
Точка Г – в концекабельной линии 1 напряжением 10 кВ.
/>;
/>.
Точка Д – в концекабельной линии 7 напряжением 10 кВ.
/>;
/>
Точка Е – в концекабельной линии 7 напряжением 10 кВ.
/>;
/>Расчет токов КЗ в минимальном режиме
При определенииминимальных токов КЗ рассматриваем минимальный режим работы энергосистемы (SК.МИН и соответственно сопротивлениесистемы ХС.МИН) при максимальных сопротивлениях рассматриваемойсхемы электроснабжения ХТ.МАКС и ХЛ.МАКС. Кроме того,рассчитывается не ток трехфазного КЗ, а двухфазного, поскольку последний повеличине меньше.
/>.(1.13)
Точка А
/>.
Точка Б
/>.
Точка В
/>;
В последнем выраженииберется индуктивное сопротивление трансформатора Т1 при максимальном положениирегулятора РПН, которое имеет наибольшее значение.
/>.
Точка Г
/>;
/>.
Точка Д
/>;
/>.
Точка Д
/>.
/>.
Расчеты токов КЗ вмаксимальном и минимальном режимах сведем в табл. 5
Таблица 5 – Расчетныезначения токов и мощностей КЗ Место точек расчета короткого замыкания А Б В Г Д Е
Максимальный ток трехфазного КЗ I(3)КМАКС, кА 28,853 13,212 24,926 22,759 19,388 14,423
Максимальная мощность КЗ, SКМАКС= √3 ∙UСТ ∙I(3)КМАКС, МВА 5747,109 2631,643 453,318 413,907 352,6 262,304
Минимальный ток двухфазного КЗ I(2)КМИН, кА 18,501 9,859 11,48 10,424 9,547 8,971
Минимальная мощность КЗ, SКМИН = √3 ∙UСТ ∙I(2)КМИН, МВА 3685,197 1963,799 208,836 189,576 173,634 163,159
1.2 Расчет токовкороткого замыкания в электрических сетях напряжением менее 1 кВ
Особенностирасчетов токов короткого замыкания для релейной защиты в электрических сетяхнапряжением менее 1 кВ
Расчетытоков короткого замыкания (КЗ) выполняются для:
— выбора и проверки электрооборудованияпо электродинамической и термической стойкости;
— определения уставок и обеспеченияселективности срабатывания защиты в схеме электроснабжения.
Прирасчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать активные ииндуктивные сопротивления всех элементов, включая силовые трансформаторы,трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей ипроводники. Необходимо также учитывать:
— изменение активного сопротивления проводников в цепивследствие их нагрева при коротком замыкании;
— сопротивление электрической дуги в месте короткогозамыкания.
Присоставлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетнойсхемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точкаКЗ — в данном случае сети 380 В. Расчеты токов КЗ в электроустановкахнапряжением до 1 кВ рекомендуется производить в именованных единицах, аактивные и индуктивные сопротивления — выражать в миллиомах (мОм).
Прирасчетах токов КЗ допускается:
— максимально упрощать всю внешнюю сеть напряжением 10 кВ и более по отношению кместу КЗ, представив ее системой бесконечной мощности с сопротивлением ХС,и учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели,непосредственно примыкающие к месту КЗ;
— принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению среднихноминальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связываюттрансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу среднихноминальных напряжений: 10,5; 6,3; 0,4; 0,23 кВ.
Вэлектроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы,принято считать, что понижающие трансформаторы подключены к источникунеизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивноесопротивление системы.
Расчеттоков трехфазного КЗ
Подтрехфазным КЗ подразумевается короткое замыкание между тремя фазами вэлектрической системе.
Расчет токов трехфазного КЗ заключается в определении:
1. Начального действующего значения периодическойсоставляющей тока КЗ.
2. Апериодической составляющей тока КЗ в начальный ипроизвольный момент времени.
3. Ударного тока КЗ.
Припитании потребителя от энергосистемы через понижающий трансформатор начальноедействующее значение периодической составляющей тока КЗ без учета подпитки отэлектродвигателей рассчитывается по формуле
/>, (1.14)
где UСР.НН — среднее номинальное напряжениесети, в которой произошло КЗ;
/> — полное сопротивление цепи КЗ, мОм;
R1К и Х1К — суммарноеактивное и индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, равныесоответственно
R1К = RТ + RР + RТТ + RАВ + RШ + RК + RКЛ + RВЛ + RД;
Х1К = ХС+ ХТ + ХР + ХТТ + ХАВ + ХШ+ ХКЛ + ХВЛ,
где ХС — эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающеготрансформатора, приведенное к ступени низшего напряжения;
RТ и ХТ — активное ииндуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора;
RР и ХР — активное ииндуктивное сопротивления реакторов;
RТТ и ХТТ — активное ииндуктивное сопротивления первичных обмоток трансформатора тока;
RАВ и ХАВ — активное ииндуктивное сопротивления автоматических выключателей, включая сопротивлениятоковых катушек расцепителей и переходные сопротивления подвижных контактов;
RШ и ХШ — активное ииндуктивное сопротивления шинопроводов;
RК — суммарное активное сопротивлениеразличных контактов;
RКЛ, RВЛ и ХКЛ, ХВЛ — активные и индуктивные сопротивления кабельных и воздушных линий;
RД – активное сопротивление дуги вместе КЗ.
Наибольшеезначение апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент КЗ
/>. (1.15)
Апериодическаясоставляющая тока КЗ в произвольный момент времени рассчитывается по формуле
/>, (1.16)
где t – время, с; Та –постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с, равная
/>, (1.17)
где ХΣи RΣ –результирующие индуктивное иактивное сопротивления цепи тока КЗ;
ωс– синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.
Ударныйток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником питания(энергосистема) рассчитывается по формуле
/>, (1.18)
где /> - ударный коэффициент,определяемый по кривым, приведенным на рис. П.5;
Та– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;
φк=arctg(ХΣ / RΣ) – угол сдвига по фазе напряжения ипериодической составляющей тока КЗ;
/> - время от начала КЗ до появления ударного тока.
Припрактических расчетах ударного тока коэффициент КУД может бытьопределен по кривым, приведенным на рис. П.5, с учетом соотношениясопротивлений ХΣ /RΣ или RΣ / ХΣ.
Исходныеданные для расчета
Сетьнапряжением 380 В (см. рис. 3, а) питается от распределительного пункта РП-10 кВпо кабельной линии КЛ-10 кВ через трансформатор ТМ-1600-10/0,4 кВ, мощностью1600 кВА.
МощностьКЗ на стороне высшего напряжения трансформатора в точке Е при максимальномрежиме работы составляет SЕК.МАКС = 262,304 МВА, при минимальномрежиме – SЕК.МИН = 163,159 МВА (см. табл. 5).
Междутрансформатором и вводным выключателем QF1 расположен шинопровод длиной 3 м. Номинальный токтрансформатора составляет IТ.Н = 1443 А, с учетом перегрузки (1,4∙IТ.Н) ток трансформатора может достигатьвеличины 2020А. Поэтому в качестве исходных данных возьмем шинопровод ШМА4 наток 3200 А (табл. П.3.1):
— удельные сопротивления фазы R1УД.Ш = 0,010 мОм/м, Х1УД.Ш =0,005 мОм/м;
— удельные сопротивления нулевой шины RО.УД.Ш =0,064 мОм/м, ХО.УД.Ш = 0,035 мОм/м.
Кабель салюминиевыми жилами сечением 3x95+1x50 мм2 длиной 150 м (табл.П.4.1):
— удельные сопротивления прямой последовательности
R1УД.КЛ = 0,405 мОм/м и Х1УД.КЛ =0,064 мОм/м;
— удельные сопротивления обратной последовательности
RО.УД.КЛ = 1,665 мОм/м и ХО.УД.КЛ= 0,559 мОм/м.
Определениесопротивлений схемы замещения
Схемазамещения для расчета трехфазного тока КЗ представлена на рис. 3, б.
Сопротивлениесистемы
— примаксимальном режиме работы
/> (1.19)
/>.
— приминимальном режиме работы
/>
Сопротивлениятрансформатора 1000 кВА для схемы соединения обмоток Y/YО возьмем из табл. П.1: R1Т9 = 1,7 мОм, Х1Т9 = 8,6мОм.
Сопротивлениешинопровода между трансформатором и вводным автоматическим выключателем
R1Ш = R1УД.Ш ∙ L =0,010 ∙ 3 = 0,03 мОм;
Х1Ш= Х1УД.Ш ∙ L = 0,005 ∙ 3 = 0,015 мОм.
Сопротивлениекабельной линии
R1КЛ = R1УД.КЛ ∙ L =0,405 ∙ 150 = 60,75 мОм;
Х1КЛ= Х1УД.КЛ ∙ L =0,064 ∙ 150 = 9,6 мОм.
Сопротивленияпереходных контактных сопротивлений:
— шинопровода с двух сторон по RК.Ш = 0,0024 мОм (табл. П.6.2);
— сопротивления включения токовых катушек расцепителей и переходные сопротивленияподвижных контактов автоматических выключателей (табл.П.6.1)QF1 2500 А
RQF1 = 0,13 мОм
XQF1 = 0,07 mOm QF2, QF3 200 А
RQF2 = 1,1 мОм
XQF2 = 0,5 мОм
— активное и индуктивное сопротивления трансформатора тока 2500/5 А примемравными нулю в следствии их малости (см. табл. П.6.5).
Активноесопротивление заземляющей дуги (табл. П.7):
— навводах 10 кВ трансформатора Т3, точка Ж – RД.Ж = 5 мОм;
— нашинах РУ-0,4 кВ, точка З — RД.З = 6 мОм;
— нашинах РУ-0,38 кВ РПН (ВРУ), точка К — RД.К = 8 мОм.
Определениетоков КЗ в максимальном режиме работы энергосистемы
Точка Ж.
Сопротивлениеконтура КЗ (прямой последовательности):
— активное
R1Σ.Ж = R1Т9 + RД.Ж = 1,7 + 5 = 6,7 мОм;
— реактивное
Х1Σ.Ж = ХС.МАКС + Х1Т9 =0,61 + 8,6 = 9,21 мОм;
— полное
/>.
Значениепериодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Ж
/>.
Точка З.
Сопротивлениеконтура КЗ (прямой последовательности):
— активное
R1Σ.З = R1Т9 + R1Ш + RQF1 + RТТ + RК.З + RД.З =
= 1,7 +0,03 + 0,13 + 0 + 0,0024 + 6 = 7,862 мОм;
— реактивное
Х1Σ.З = ХС.МАКС + Х1Т9+ Х1Ш + ХQF1 + ХТТ=
= 0,61+8,6 + 0,015 + 0,07 + 0 = 9,295 мОм;
— полное
/>.
Значениепериодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке З
/>.
Точка К.
Сопротивлениеконтура КЗ (прямой последовательности):
— активное
R1Σ.К = R1Т9 + R1Ш + RQF1 + RТТ + RQF2 + R1КЛ + RQF3 + RК.К + RД.К =
= 1,7 +0,03 +0,13 + 0 + 1,1 + 60,75 +1,1 + 2∙0,6 + 2∙0,027 + 8 = 74,064мОм;
— реактивное
Х1Σ.К = ХС.МАКС + Х1Т9+ Х1Ш + ХQF1 + ХТТ+ ХQF2 + Х1КЛ + ХQF3 =
= 0,61 +8,6 + 0,015 + 0,07 + 0 + 0,5 + 9,6 + 0,5 = 19,895 мОм;
— полное
/>.
Значениепериодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке К
/>.
Ударныйток КЗ
/>,
где КУДЖ=1,05 по кривой на рис. П.5
/>
/>
Определениетоков КЗ в минимальном режиме работы энергосистемы
Врасчете нужно заменить сопротивление ХС.МАКС на ХС.МИН иопределить ток двухфазного КЗ.
Точка Ж
Х1Σ.Ж = ХС.МИН + Х1Т3 =0,98 + 8,6 = 9,58 мОм;
/>;
/>.
Точка З
/>.
Точка К
Учитываемувеличение активного сопротивления кабелей вследствие их нагрева током КЗ.(Сопротивление проводника при конечной температуре Rθt = RКЛ.Н ∙ Кθt). Значение коэффициента Кθдля /> Кθt = 1,05, тогда R1Σ.К = 77,102 мОм
/>.
Расчеттоков однофазных КЗ методом симметричных составляющих
Под однофазным КЗподразумевается короткое замыкание на землю силовых элементов в трехфазнойэлектрической системе с глухозаземленной нейтралью, при котором с землейсоединяется только одна фаза.
Под однофазным КЗподразумевается короткое замыкание на землю силовых элементов в трехфазнойэлектрической системе с глухозаземленной нейтралью, при котором с землейсоединяется только одна фаза.
В соответствиис требованиями пунктов 1.7.79 и 3.1.8-3.1.13 «Правил устройстваэлектроустановок» [4] для надежного отключения поврежденного участка сетинаименьший расчетный ток КЗ должен превышать номинальный ток плавкой вставкиили номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику, не менее чем в 3 раза.
Еслиавтоматический выключатель имеет мгновенно действующий электромагнитныйрасцепитель (отсечку), то наименьший расчетный ток КЗ должен превышать уставкуотсечки не менее чем в 1,4 раза.
Методсимметричных составляющих предложен для упрощения расчетов несимметричных КЗ.Сущность этого метода состоит в замене несимметричной системы токов трехфазнойсети при однофазном коротком замыкании тремя симметричными системами: прямой,обратной и нулевой последовательности.
Еслиэлектроснабжение электроустановки напряжением до 1 кВ осуществляется отэнергосистемы через понижающий трансформатор, то значение периодическойсоставляющей тока однофазного КЗ рассчитывают по формуле
/> (1.20)
где R1Σ, R2Σ и Х1Σ, Х2Σ — суммарныеактивные и индуктивные сопротивления соответственно прямой и обратнойпоследовательности фазной цепи КЗ. Сопротивления обратной последовательностиравны сопротивлениям прямой последовательности, что учтено в выше приведеннойформуле коэффициентом 2. Эти сопротивления определяются аналогично параметрамсхемы замещения сети для расчета трехфазного КЗ;
RОΣ и ХОΣ — суммарноеактивное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности цепи КЗ;
RОК = RОТ + RТТ + RАВ + RК + RД + RОШ + RОКЛ + RОВЛ;
ХОК = ХОТ+ ХТТ + ХАВ + ХОШ + ХОКЛ + ХОВЛ,
где RОТ и ХОТ — сопротивления нулевойпоследовательности понижающего трансформатора;
RОШ, RОКЛ, RОВЛ и ХОШ, ХОКЛ, ХОВЛ — сопротивления нулевой последовательности линии (сопротивления шинопроводов,кабелей, воздушной линии с учетом цепи зануления);
RТТ, RАВ, RК, RД и ХТТ, ХАВ — сопротивлениятрансформаторов тока, автоматических выключателей, контактов и дуги в цепизануления.
Сопротивлениятрансформатора 1000 кВА для схемы соединения обмоток Y/YО возьмем из табл. П.1: R0Т9 = 19,6 мОм, Х0Т9 = 60,6мОм.
Сопротивлениешинопровода между трансформатором и вводным автоматическим выключателем
R0Ш = R0УД.Ш ∙ L =0,064 ∙ 3 = 0,192 мОм;
Х0Ш= Х0УД.Ш ∙ L = 0,035 ∙ 3 = 0,105 мОм.
Сопротивлениекабельной линии
R1КЛ = R1УД.КЛ ∙ L =1,665 ∙ 150 = 249,75 мОм;
Учитываемувеличение активного сопротивления кабелей вследствие их нагрева током КЗ R0Σ.К = 249,75∙1,05 = 262,24 мОм
Х0КЛ= Х0УД.КЛ ∙ L =0,559∙ 150 = 83,85 мОм.
Схемазамещения нулевой последовательности с параметрами для расчета тоководнофазного КЗ показана на рис. 3, в. Таким образом
Точка Ж
RОΣ.Ж = 19,6 + 5 = 24,6 мОм;
ХОΣ.Ж = 60,6 мОм.
Токоднофазного КЗ в точке Ж
/>
Точка З
RОΣ.З = 19,6 + 0,192 + 0,13 + 0,0024 + 6 =25,924 мОм;
ХОΣ.З = 60,6 + 0,105 + 0,07 = 60,775 мОм.
Токоднофазного КЗ в точке З
/>
Точка К
RОΣ.К = 19,6 + 0,192 + 0,13 + 1,1 + 262,24+ 1,1 + 1,254 + 8 = 293,616 мОм;
ХОΣ.К = 60,6 + 0,105 + 0,07 + 0,5 + 0,5 +83,85 = 145,625 мОм.
Токоднофазного КЗ в точке К
/>
Расчеты токов КЗ сведем втабл. 6
Таблица 6 – Расчетныеданные токов КЗ в сети до 1кВ Место точек расчета короткого замыкания Ж З К
Максимальный ток трехфазного КЗ I(3)К.МАКС, кА 20,277 18,97 3,011
Минимальный ток двухфазного КЗ I(2)К.МИН, кА 17,109 16,053 2,509
Ток однофазного КЗ I(1)К, П, кА 7,842 7,674 1,429
/>