WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 |
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет Расчет аварийных режимов в системе электроснабжения промышленного предприятия Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах» для студентов специальности 14021165 «Электроснабжение» Составитель: Н. Ю. Егорова Ульяновск 2009 УДК 621.3 (076) ББК 31.27-01 я7 Р 24 Рецензент ведущий специалист Управления корпоративных коммуникаций УлГТУ, инженер Митченко В. А.

Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета университета Р24 Расчет аварийных режимов в системе электроснабжения промышленного предприятия : методические указания к курсовой работе по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах» для студентов специальности 14021165 «Электроснабжение» / сост. Н. Ю. Егорова. – Ульяновск : УлГТУ, 2009. – 39 с.

Составлены в соответствии с программой курса «Переходные процессы в электроэнергетических системах».

В настоящих указаниях рассматривается методика расчета токов в системе электроснабжения промышленного предприятия при возникновении аварийных режимов: трехфазных, двухфазных, однофазных коротких замыканий, а также замыканий одной фазы на землю в сети с изолированной нейтралью. Рассмотрены принципы составления схемы замещения для расчета токов короткого замыкания и расчет ее параметров в относительных и именованных единицах.

Предназначены для студентов, обучающихся специальности 14021165 «Электроснабжение».

Работа подготовлена на кафедре «Электроснабжение».

УДК 621.3 (076) ББК 31.27-01 я7 © Егорова Н. Ю., составление, 2009 © Оформление. УлГТУ, 2009 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................... 4 1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ........................................................... 1.1. Основные сокращения и обозначения.......................................................... 1.2. Выбор параметров элементов расчетной схемы.......................................... 2. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ПРЯМОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ.......... 2.1. Расчет параметров схемы замещения в относительных единицах.......... 2.2. Расчет параметров схемы замещения в именованных единицах............. 3. РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНЫХ КЗ........................................................... 3.1. Расчет токов трехфазных КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ............... 3.2. Расчет токов трехфазных КЗ в сетях напряжением до 1кВ...................... 4. РАСЧЕТ ТОКОВ ДВУХФАЗНЫХ КЗ.......................................................... 5. РАСЧЕТ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХ КЗ......................................................... 6. РАСЧЕТ ТОКОВ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ......... ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................... ПРИЛОЖЕНИЕ 1.................................................................................................. ПРИЛОЖЕНИЕ 2.................................................................................................. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.............................................................. ВВЕДЕНИЕ Расчет аварийных режимов системы электроснабжения необходим для выяснения истинных параметров режима при различных видах повреждений.

Эти расчетные значения применяются при выборе параметров электрооборудования, устройств релейной защиты и автоматики электрической сети.

Система электроснабжения промышленного предприятия (СЭС ПП) – это совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей промышленного предприятия электрической энергией.

Подстанции, распределительные устройства, токопроводы, воздушные и кабельные линии электропередачи, работающие на территории промышленного предприятия, составляют электрическую сеть промышленного предприятия.

Режим работы системы – это совокупность процессов, характеризующих работу систему электроснабжения (СЭС) и ее состояние в любой момент времени. Различают установившиеся и переходные режимы СЭС, которые подразделяются на нормальные и аварийные режимы.

Аварийные режимы возникают вследствие повреждения элементов электрической сети. Наиболее опасными и частыми повреждениями в СЭС ПП являются короткие замыкания (КЗ) между фазами элемента электрической сети или электроустановки и короткие замыкания фазы на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. Вследствие КЗ нарушается нормальная работа СЭС ПП, кроме того, представляет опасность термическое и динамическое действие тока КЗ как в месте повреждения, так и при прохождении его по неповрежденным элементам СЭС. Для предотвращения развития аварии необходимо знать значения токов всех возможных видов КЗ.

В сетях с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью к повреждениям относятся и однофазные замыкания на землю. Эти повреждения не являются короткими замыканиями, т. к. токи замыкания на землю циркулируют в контурах, основными составляющими сопротивления которых являются электрические емкости неповрежденных фаз, соответственно при возникновении таких замыканий токи, протекающие по элементам сети, электрически связанным с местом замыкания, возрастают незначительно (или совсем не возрастают). Но при возникновении таких замыканий возрастает напряжение, приложенное к изоляции неповрежденных фаз относительно земли, что может привести к ее пробою. Кроме того, выделение тепла за счет протекания тока замыкания через поврежденную изоляцию фазы может привести к разрушению междуфазной изоляции и переходу однофазного замыкания в междуфазные короткие замыкания, к пожару, к поражению людей и животных электрическим током.



1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ В рамках курсовой работы необходимо произвести расчет начальных сверхпереходных токов при авариях в характерных точках СЭС. В качестве аварийных режимов следует принять: трехфазные, двухфазные, однофазные короткие замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью (220, 110, 0,69, 0,кВ); трехфазные, двухфазные КЗ и однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (35, 10, 6 кВ).

Вариант задания на курсовую работу выбирается в соответствии с двумя последними цифрами номера зачетной книжки (или студенческого билета) и первой буквой фамилии студента.

Тем студентам, чьи фамилии начинаются с букв А до О включительно при выборе типов элементов СЭС ПП следует пользоваться таблицами П1.1 и П1.(Приложение 1). Тем, чьи фамилии начинаются с букв П до Я – таблицами П1.и П1.4 (Приложение 1).

Параметры элементов выбираются исходя из их типов по таблицам П1.5 – П1.15.

Также по варианту задания выбирается и номер расчетной типовой схемы СЭС ПП (см. таблицы П1.1, П1.3 и рисунки П1.1 – П1.4 Приложения 1).

Содержание курсовой работы зависит от номера расчетной схемы СЭС ПП, который соответствует варианту задания (Приложение 2).

1.1. Основные сокращения и обозначения ЭЭС – электроэнергетическая система:

( Sk3) – поступающая от ЭЭС мощность короткого замыкания при трехфазном КЗ на шинах ЭЭС, (МВА).

Uср – среднее номинальное (междуфазное) напряжение (см. таблица 1.1) той ступени напряжения, где находятся шины ЭЭС, (кВ).

Таблица 1.Номинальные напряжения Номинальные Номинальные Номинальные Средние напряжения сети и напряжения напряжения силовых номинальные электроприемников, генераторов и трансформаторов (междуфазные) кВ синхронных (основных напряжения, кВ компенсаторов, кВ ответвлений), кВ 0,38 0,4 0,4 0,0,66 0,69 0,69 0,6 6,3 6; 6,3; 6,6 6,10 10,5 10; 10,5; 11 10,35 35; 36,75; 38,5 110 110; 115; 121 220 220; 230; 242 Каждая строка таблицы соответствует одной ступени напряжения (или одному классу напряжения).

Uc.ном – номинальное напряжение сети, в которой располагаются шины ЭЭС, (кВ).

Т – двухобмоточные трансформаторы:

SТ.ном – номинальная мощность трансформатора, МВ·А;

UВН, U – соответственно номинальное напряжение обмоток высшего и НН низшего напряжения трансформатора, кВ;

uk – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Pk – потери короткого замыкания трансформатора, МВт;

R0T, X0T – соответственно активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности трансформатора, мОм.

MS, MA– синхронный и асинхронный двигатель соответственно:

Pд.ном – номинальная мощность двигателя, МВт;

Uд.ном – номинальное напряжение двигателя, кВ;

Iд.ном – номинальный ток двигателя, А;

Iпск(*) – начальный пусковой ток (кратность пускового тока), отн.ед.;

ном – номинальный КПД двигателя, отн.ед.;

cosном – номинальный коэффициент мощности двигателя, отн.ед.;

Mпск(*) – кратность начального пускового момента двигателя, отн.ед.;

Mmax(*) – кратность максимального вращающего момента, отн.ед.

Л – линия электропередачи (ВЛ – воздушная линия, КЛ – кабельная линия):

F – сечение фазной жилы кабеля (провода), мм2;

m – число кабелей (проводов) в линии;

l – длина линии, км;

R1пг, X1пг – погонные (т. е. на единицу длины) активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности, Ом/км;

Ic.пг – погонный ток однофазного замыкания на землю (емкостный ток линии), А/км (только для кабелей, проложенных в сетях 6 и 10 кВ с изолированной нейтралью);

Zпт.пг – погонное полное сопротивление петли фаза-нуль, мОм/м (только для кабелей, проложенных в сети до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью).

LR – токоограничивающий реактор:

Pp – номинальные потери активной мощности на фазу реактора, кВт;

I – номинальный ток реактора, А;

p.ном X – номинальное индуктивное сопротивление реактора, Ом.

p.ном 1.2. Выбор параметров элементов расчетной схемы Рассмотрим пример расчетной схемы СЭС ПП на рисунке 1.1.

Рис.1.1. Пример расчетной схемы СЭС ПП На рис.1.1: К1 – К5 – точки предполагаемых КЗ; Q1 – Q5 – выключатели:

Q1 – Q2 – линейные выключатели, Q3 – Q4 – вводные выключатели, Q5 – секционный выключатель (секционный выключатель в нормальном режиме отключен).

Римскими цифрами на схеме пронумерованы ступени напряжения (ступени трансформации). Под номером ступени указаны номинальные напряжения данной сети.

Для дальнейшего расчета необходимы определенные исходные данные для большинства элементов расчетной схемы СЭС ПП. Пример перечня таких данных для элементов СЭС ПП расчетной схемы рис.1.1 приведен ниже.

Пример 1. Для расчетной схемы на рисунке 1.1 выберем необходимые для расчета данные элементов СЭС.

Данные элементов СЭС:

ЭЭС:

( Sk3) =2100 МВ·А;

Uc.ном =110 кВ.

Т1, Т2: (ТРДН-25000/110) SТ.ном =25 МВА;

UВН =115 кВ;

UНН =10,5 кВ;

uk =10,5 %;

Pk =0,12 МВт.

Т3, Т4 (аналогично трансформаторам Т1, Т2): (ТМ-2500/10) SТ.ном =2,5 МВ·А;

UВН =10 кВ;

UНН =0,4 кВ;

uk =5,5 %;

Pk =0,025 МВт.

MS: (СТД-5000) Pд.ном =5 МВт;





Uд.ном =10 кВ;

Iпск(*) =7,22;

ном =0,975;

cosном =0,9;

Mпск(*) =2,07.

MA1, МА2: (2АЗМ-3200) Pд.ном =3,2 МВт;

Uд.ном =10 кВ;

ном =0,968;

cosном =0,91;

sном =0,005;

Mmax(*) =2,6.

MА3 (аналогично с двигателями МА1 и МА2): (4А355m2) Pд.ном =0,315 МВт;

Uд.ном =0,38 кВ;

ном =0,945;

cosном =0,92;

sном =0,01;

Mmax(*) =2.

Длительно допустимые токи проводов и кабелей и соответствующие им сечения выбираются исходя из значения максимальных рабочих токов соответствующих присоединений. В рамках курсовой работы не предусмотрен расчет максимальных рабочих токов присоединений. В задании для каждого присоединения уже выбраны сечения проводов и кабелей (таблицы П.1.1 – П.1.12) по их длительно допустимым токам с учетом конфигурации расчетной схемы и подключенной нагрузки.

ВЛ1, ВЛ2: АСF=95 мм2;

l=40 км;

R1пг =0,306 Ом/км;

X1пг =0,434 Ом/км.

КЛ1:

m =2;

F=150 мм2;

l=0,45 км;

R1пг =0,206 Ом/км;

X1пг =0,079 Ом/км;

Ic.пг =1,36 А/км.

КЛ2, КЛ3:

m =1;

F=185 мм2;

l=0,4 км;

R1пг =0,167 Ом/км;

X1пг =0,077 Ом/км;

Ic.пг =1,5 А/км.

КЛ4, КЛ5:

m =1;

F=120 мм2;

l=0,5 км;

R1пг =0,258 Ом/км;

X1пг =0,081 Ом/км;

Ic.пг =1,23 А/км.

КЛ6:

m =2;

F=185 мм2;

l=0,045 км;

R1пг =0,167 Ом/км;

X1пг =0,063 Ом/км;

Zпт.пг =0,37 мОм/м.

Для своего варианта аналогично примеру 1 выписать необходимые данные всех элементов расчетной СЭС, пользуясь таблицами Приложения 1.

2. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ПРЯМОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Для выбора электрических аппаратов и проводников (шин и кабелей) и для проектирования устройств защиты и автоматики, прежде всего, требуется рассчитать токи и напряжения в начальный момент КЗ. Режим СЭС, который получается в начальный момент КЗ, называется начальным сверхпереходным режимом, а действующие значения периодических составляющих токов и напряжений в этот момент называются начальными сверхпереходными токами и напряжениями. Значения токов и напряжений в начальный момент КЗ зависят от режима, который ему предшествовал (т. е. был в СЭС до возникновения КЗ), этот режим называется предшествующим режимом.

При расчете токов КЗ для выбора аппаратов и проводников в качестве предшествующего для СЭС ПП данного вида (см. рис. 1.1), т. е. с двумя цепями питания, принимают послеаварийный режим. Он получается после отключения одной цепи питания и включения резервного электроснабжения всех потерявших питание электроприемников через оставшуюся в работе цепь, поэтому при таком предшествующем режиме токи КЗ получаются больше.

Расчет начального сверхпереходного режима КЗ производится по схеме замещения, в которую все элементы расчетной СЭС вводятся своими схемами замещения для токов прямой последовательности, а синхронные и асинхронные двигатели вводятся сверхпереходными сопротивлениями и предшествующими сверхпереходными ЭДС. При этом согласно работе [5, п. 1.4.9] принимают, что все двигатели до КЗ работали в номинальном режиме и что ЭДС всех источников совпадают по фазе, т. е. векторы всех ЭДС направлены по мнимой оси в положительную сторону, следовательно, комплексные ЭДС выражаются положительными мнимыми числами.

2.1. Расчет параметров схемы замещения в относительных единицах Расчет токов КЗ при КЗ в точках сети номинальным напряжением выше 1 кВ рекомендуется выполнять в относительных единицах. Для выполнения расчета в относительных единицах надо задаться базисными величинами, относительно которых и будут рассчитаны параметры элементов схемы замещения. Этим базисными величинами являются базисная мощность Sб и базисное напряжение, например, первой ступени UбI. Значение базисной мощности принимают обычно таким, чтобы удобно было производить расчеты (1, 10, 100 МВ·А). Значение базисного напряжения выбирают исходя из тех же соображений, и обычно принимают его либо равным номинальному напряжению сети UбI =Uс.ном, либо на пять процентов выше UбI =1,05Uс.ном = Uср.

Базисные напряжения на ступенях II и III:

UбII =UбI nII -I (кВ), (2.1) UбIII = UбII nIII -II (кВ), (2.2) где nII -I и nIII -II – номинальные коэффициенты трансформации двухобмоточных силовых трансформаторов.

Расчет параметров элементов СЭС в относительных единицах при принятых базисных условиях:

Электроэнергетическая система (ЭЭС):

ЭДС ЭЭС:

Uср E =, (2.3) * (б) j UбI где * и (б) – индексы, обозначающие, что параметр рассчитан в относительных единицах при принятых базисных условиях; j – номер источника ЭДС, соответствующего ЭЭС по схеме замещения.

Индуктивное сопротивление системы:

Sб Uср X =, (2.4) ( * (б)n Sk3) UбI где n – номер сопротивления по схеме замещения, соответствующего данному элементу расчетной схемы.

Если об активном сопротивлении системы нет сведений, то его принимают равным нулю.

Трансформатор (Т):

Коэффициент пересчета сопротивлений из собственных относительных единиц в относительные единицы при выбранных базисных условиях:

Sб UВН k =, (2.5) Sном Uбi где Uбi – базисное напряжение i-й ступени напряжения, на которой находится обмотка высшего напряжения рассматриваемого трансформатора, кВ.

Активное сопротивление трансформатора:

Pk R = R(*) k = k, (2.6) * (б)n Sном где R(*) – активное сопротивление трансформатора в его собственных относительных единицах.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.