Методика расчета токов КЗ на стороне 0,4кВ




Назначение курсового проектирования

Одним из важнейших этапов в обучении учащихся является курсовое проектирование.

Курсовой проект - самостоятельная работа учащегося, завершающая изучение специального предмета и подготавливающая к более сложному этапу - дипломному проектированию.

Состав курсового проекта

В состав курсового проекта входят:

· титульный лист;

· опись проекта;

· лист задания на курсовой проект;

· пояснительная записка, с расчетной частью;

· графическая часть.

Проект оформляется в соответствии с требованиями и нормами ЕСКД.

Пояснительная записка

Пояснительная записка составляется в процессе разработки курсового проекта на нелинованной белой бумаге формата 11, размером 210x297 мм. При заполнении листа оставляются поля (с левого края страницы - 25 мм., сверху и справа - 10 мм, снизу 55мм для первого листа ПЗ, и 25мм для последующих листов.). Объем описательной и расчетной части составляет 20 — 25 листов.

Текст должен быть сжатым, но достаточно полным, связным и технически грамотно изложенным (шрифт Time New Roman, 14пт).

Абзац основного текста пояснительной записки – отступ 1,5 см, Заголовки разделов и подразделов необходимо выделить стандартным шрифтом.

Повторяющиеся расчеты приводятся один раз; результаты последующих расчетов сводятся в таблицы. Сокращения слов (кроме общепринятых) не допускаются. Изложение текста ведется от первого лица множественного числа.

Нумерация формул, рисунков и таблиц – сквозная.

На применяемые в записке формулы, нормативы, зависимости, цены даются ссылки на источники.

Пояснительная записка комплектуется в следующем порядке: обложка, титульный лист, задание на курсовое проектирование, содержание, текст записки, заключение, перечень литературы и графическая часть проекта.

Исходные данные

Для выполнения курсового проекта учащийся должен располагать исходными данными которые характеризуют объект и требования к его к электроснабжению. Содержание и объем исходных данных определяются темой проекта.

Для проектирования электроснабжения промышленного предприятия необходимо иметь следующие данные:

· потребляемая мощность электроприемников;

· категория электроприемников в отношении обеспечения надежности электроснабжения;

· сведения о принятом напряжении электроснабжения;

· сведения о расстояниях до потребителей электроэнергии;

· характеристику электроснабжения по высшему напряжению.


Пояснительная записка

Пояснительная записка при проектировании подстанции 10/0,4 кВ состоит из следующих разделов.

Введение.

1 Общая часть

1.1 Общие сведения об электроустановках.

1.2 Требование к электрическим системам.

1.3 Выбор и краткое описание главной схемы подстанции.

1.4 Краткие сведения о основном оборудовании подстанции.

2 Расчетная часть.

2.1 Расчет и выбор силовых трансформаторов.

2.2 Расчет и выбор токоведущих частей.

2.3 Расчет и выбор аппаратов защиты на стороне 0,4 кВ.

2.4 Проверка падения напряжения в токоведущих частях на стороне 0,4 кВ.

2.5 Расчет токов КЗ на стороне 0,4 кВ.

2.6 Расчет ввода и выбор оборудования на стороне 10 кВ.

3 Основные требования охраны труда при эксплуатации подстанций

Заключение

Список используемой литературы.

Введение.

В введении освещаются решения правительства и перспективы развития электроэнергетики на ближайшие годы.

Общие сведения.

Общие сведения об электроустановках. Дать определения электрической системы, электростанции, электрической сети, электрической установки.

Дать понятия потребителей электрической энергии. Описать категории надежности электроснабжения.

Для питания проектируемой электроустановки учащийся должен выбрать род тока и напряжения с учетом технических и экономических факторов.

Пример:

Электрической системой называют электрическую часть энергосистемы. В её состав входят трансформаторы, приемники электрической энергии, электрические генераторы, линии электропередачи, аппаратура защиты, управления и регулирования.

Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии.

По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют на тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные и другие.

Электроустановкой называют элемент электрической системы, в котором передаётся, производится, распределяется, преобразуется, а также потребляется электрическая энергия. Электрические генераторы с вспомогательным устройствами, линии электропередачи, электрические подстанции, все это относится к электроустановкам. Электроустановки, расположенные в помещениях носят название закрытых, находящиеся, а на открытом воздухе - открытых. Так же электроустановки бывают передвижные и стационарные. …..

Требования к электрическим сетям. Необходимо перечислить и описать требования к электрическим сетям:

· бесреребойность подачи электроэнергии;

· безопасность эксплуатации;

· экономичность;

Пример:

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электрической энергией от двух независимых источников питания; перерыв их электроснабжения допускается лишь на время автоматического ввода резервного питания.

Из I категории электроприемников следует выделять объекты, требующие особо повышенной надежности питания, внезапные перерывы электроснабжения которых угрожают жизни людей или могут приводить к взрывам и разрушениям основного технологического оборудования. Для таких групп потребителей, кроме двух основных источников питания, предусматривается третий (аварийный) независимый источник, мощность которого должна быть достаточна для безаварийного останова производства. Этот аварийный источник питания должен автоматически включаться при исчезновении напряжения на основных источниках питания.

1.2.6 К проводам линии предъявляются следующие основные требования:

· не должны нагреваться проходящим по ним током до температуры, опаснойв пожарном отношении;

· должны быть механически прочными и выдерживать нагрузки от ветра и обледенения;

· обеспечивать подачу энергии надлежащего качества.

 

Выбор и краткое описание главной схемы подстанции. В настоящее время для питания элекетроприемников применяют магистральную, радиальную и смешанную схемы.

Магистральная схема применяется для питания нагрузок, не нуждающихся в централизованном или сблокированном режиме работы и расположенных в одном направлении от пункта питания нагрузок, связанных одним технологическим режимом.

Магистральная сеть может быть модульная или выполнена шинопроводом и кабелем.

Радиальная схема применяется при сосредоточенных нагрузках и нагрузках, расположенных в разных направлениях.

Наибольшее распространение получила смешанная схема, применяющаяся в цехах с электроприемниками различной мощности, расположенными в различных направлениях от силового пункта.

Пример:

Выбор главной схемы трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ Главная схема электрических соединений (подстанции) - это совокупность основного, сборных шин и другой первичной аппаратуры, со всеми выполненными между ними соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, так как он определяет полный состав, перечень элементов и связей между собой.

...

Выбор трансформаторной подстанции закрытого типа связан с тем, что данная подстанция является понизительной; сторона высокого напряжения -10 кВ, сторона низкого - 0,4 кВ. А подстанции на такое напряжение изготавливаются в закрытом исполнении. Это связано с их месторасположением. Как правило, закрытые трансформаторные подстанции возводятся в больших населённых пунктах и в городах. В таких населённых пунктах трансформаторная подстанция возводится именно закрытого типа, чтобы не оставлять токо-ведущие части без ограждения, тем самым, не подвергать опасности население, находящегося вблизи подстанции. ….

Краткие сведения об основном оборудовании подстанции. Для обеспечения индустриального монтажа промышленностью выпускаются комплектные распределительные устройства.

Для комплектования распределительных устройств подстанций используются шкафы и камеры, укомплектованные соответствующим электрооборудованием.

Пример:

Оборудование подстанций в основном представлено следующими элементами, главным и важным из них является трансформатор (в некоторых случаях автотрансформатор).

Трансформатор предназначен для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения более низкого или более высокого. Трансформаторы различаются также своими основными электрическими параметрами мощностью, классом напряжения обмотки высшего напряжения и низшего напряжения. Оборудование подстанции, содержит в себе больше множество аппаратов или компонентов, которые представлены в виде отдельных устройств и также как модули, которые выполняют свою специфическую задачу.

Силовые выключатели - представляют собой основные коммутационные компоненты, которые включают и выключают силовые цепи в различных режимах своей работы, а именно холостого хода, токовой нагрузки, короткого замыкания, перегрузки и т.д. Наиболее тяжелой работой для них считается отключение при токе короткого замыкания, поскольку в результате тянется дуга, которую необходимо погасить.

Расчетная часть

Расчет и выбор силовых трансформатора. Рекомендации по выбору трансформаторов.

Выбор мощности и числа трансформаторов рекомендуется проводить, учитывая:

Категории потребителя и резервирование питания. При наличии потребителей 1 категории на подстанциях устанавливается два трансформатора. Мощность каждого с учетом допускаемой перегрузки должна обеспечить потребителей 1 и 2 категории.

Потребители 2 категории должны быть обеспечены резервным питанием, включаемым автоматически или дежурным персоналом.

Для потребителей 2 категории на цеховой подстанции при наличии складского резерва устанавливается один трансформатор, а при отсутствии такового - два.

Загрузку вновь устанавливаемых трансформаторов, которая должнабыть 0,7 - 0,9 от номинальной мощности.

Единичная мощность трансформаторов со вторичным напряжением 380/220 В, как правило, не должна превышать 1000кВА. При этом протяженность сетей до 1000В значительно уменьшается, уменьшаются потери напряжения и энергии.

По возможности нужно стремиться к однотипности трансформаторов, что позволяет ограничить число резервных трансформаторов на складе.

Коэффициент перегрузки трансформатора составляет (Кп):

· для сухих трансформаторов -1,2

· для масляных трансформаторов - 1,5

Полная расчетная мощность силового трансформатора определяется в следующем порядке:

Полная расчетная мощность.

где ∑Р – суммарная активная мощность всех потребителей;

∑Q - суммарная реактивная мощность всех потребителей

Полная суммарная реактивная мощность:

где tgφ= tg(arcos(cosφ))

Если категория электроприемников по степени надежности электроснабжения – 1 или 2 определяется мощность одного трансформатора:

Трансформатор выбирается по условию (приложение таблица П1):

)

Определяется коэффициент загрузки одного трансформатора:

)

Коэффициент загрузки должен соответствовать значению в соответствии таблицы 2.

Определяется аварийная перегрузка трансформатора SАВ:

Коэффициент аварийной перегрузки трансформатора выбирается из таблицы:

Таблица 1 Допустимые кратковременные перегрузки трансформаторов при аварийных режимах

Трансформаторы
маслонаполненные сухие:
перегрузка сверх IH, % длительность перегрузки, мин. перегрузка сверх IH, % длительность перегрузки, мин.
       
       
       
       
       

Если условие:

SАВ > ST1

выполнено, то трансформатор выбран верно.

Расчет и выбор токоведущих частей. Расчет силовой цепи начинается с определения нагрузок по каждому направлению.

Выбирая сечение кабеля, необходимо учитывать условия прокладки кабелей и температуру окружающей среды.

При выборе кабеля для питания трансформатора за ток нагрузки принимается номинальный ток трансформатора, а если требуется два кабеля, то каждый проверяется на работу в аварийном режиме с учетом допустимой перегрузки.

После выбора сечения жилы кабеля необходимо определить тип кабеля применяемый для энергоснабжения потребителя.

Выбирая тип кабеля необходимо учитывать то, что в первую очередь применяется кабель из алюминия и только при необходимости — медный.

Выбор сечения проводников по нагреву длительным током нагрузки сводится к сравнению расчетного тока (IР) с допустимым (IДОП) табличным значением для принятых марок провода или кабеля и условий их прокладки.

Условие выбора проводника по току нагрева:

где IР – расчетный ток линии;

IДОП – длительно-допустимый ток, А (выбирается по таблице)

Расчетный ток линии определяется по формуле (для трех фазной сети):

По рассчитанному току IР выбирается по таблицам ПУЭ с указанием марки кабеля, количество и сечение жил, значением IДОП.

Аналогичным способом выполняется расчет для остальных распределительных пунктов. Результаты заносятся в таблицу 2.

Примечание: Значения активных и реактивных удельных сопротивлений будут использованы в дальнейших расчетах.

Таблица 2 Таблица выбранных кабелей

Наименование РП Марка и сечение кабеля Расчетный ток IР, А Длительно-допустимый ток IД, А Активное сопротивление, Ом/км Индуктивное сопротивление, Ом/км
           

Расчет потерь напряжения в токоведущих кабелях силовой сети.

При передаче электроэнергии по кабелю или проводам часть напряжения теряется на сопротивлении и в результате в конце линии, т.е. у электроприемников, напряжение становится меньшим, чем в начале линии.

Согласно ГОСТ 13109-97, в электрических сетях до 1000В в нормальном режиме допускаются отклонения напряжения от номинального в пределах от -5 до+5%, т.е. для того чтобы электроприемники могли нормально работать и выполнять заложенные в них функции, напряжение на их выводах должно быть не менее 95%U не более 105%U.

Таким образом, выбранное сечение проводников должно соответствовать также условиям обеспечения электроприемников качественной электрической энергией.

Потери напряжения на токоведущих частях определяются по формуле:

Расчеты потерь к другим потребителям рассчитываются аналогичным способом, результаты расчета сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 – Потери напряжения потребителей

Наименование РП Результаты расчета ∆U, %
   

 

Расчет и выбор автоматических выключателей на стороне 0,4 кВ. В качестве аппаратов защиты применяются автоматические выключатели и предохранители.

Выбор аппаратов защиты (предохранителей, автоматических выключателей) выполняется с учетом следующих основных требований:

Номинальный ток и напряжение аппарата защиты должен соответствовать расчетному длительному току и напряжению электрической цепи.

Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей необходимо выбирать по возможности меньшими по длительным расчетным токам с округлением до ближайшего большего стандартного значения.

Аппараты защиты не должны отключать установку при кратковременных перегрузках, возникающих в условиях нормальной работы (например при пуске).

Время действия аппаратов защиты должно быть по возможности меньшими должна быть обеспечена селективность действия защиты при последовательном расположении аппаратов защит в электрической цепи.

Ток защитного аппарата(номинальный ток плавкой вставки или ток срабатывания расцепителя автомата) должен быть согласован с допустимым током защищаемого проводника.

Аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение защищаемого участка при КЗ в конце участка.

Ток срабатывания теплового расцепителя для автоматического выключателя QF1 определяется по формуле:

где IТ.Р - ток теплового рацепителя;

IР – расчетный ток

где IТ.Р - ток теплового рацепителя;

IН – номинальный ток силовых контактов.

На основании полученного значения тока теплового расцепителя и в соответствии с условием по справочным данным [(указать ссылку на источник)] выбирается автоматический выключатель.

Для проверки выбранных автоматических выключателей необходимо провести сравнение тока срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМ.Р и кратковременным током IКР..

Кратковременный ток IКР определяется с учетом пускового тока IП по формуле:

Пусковой ток IП определяется с учетом тока расчетного IР и коэффициента кратности пускового тока kП =7:

Проверка завершается положительным результатом при выполнении условия:

(6)

где IНОМ.ЭМ.Р - ток электромагнитного рацепителя.

Данные расчетов всех автоматических выключателей заносятся в таблицу 4:

Таблица 4 – Результаты расчета и выбора автоматических выключателей

Поз. обозначение Тип выключателя Расчетный ток, А Ток теплового расцепителя, А Ток электромагнитного расцепителя, А Кратковременный ток, А
QF1          
……..          
QF10          

Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования на стороне 0,4кВ. Расчет токов короткого замыкания (КЗ) необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. д.) на электродинамическую и термическую устойчивость, а также выбора уставок срабатывания защит и проверки их на чувствительность срабатывания.

Расчет токов КЗ в курсовом проекте производится отдельно для стороны высокого напряжения и напряжения на стороне 0,4кВ

Методика расчета токов КЗ на стороне 0,4кВ

1 Для определения токов короткого замыкания необходимо, из электрической принципиальной схемы составить расчетную схему (рис. 1), а затем на ее основе составить схему замещения, в которой все элементы цепи заменены сопротивлениями, (рис. 2), и определить точки К.З.

Рисунок 1 - Схема расчётная 0,4 кВ

Рисунок 2 - Схема замещения

2 Определяется сопротивление трансформатора Т1 (Т2) по формуле:

где: Х1 - индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

UK - напряжение короткого замыкания (табличное), %,;

SТР - номинальная мощность трансформатора, Вт;

UH - номинальное напряжение сети, В (400В).

3 Определяется полное сопротивление в точке КЗ1 с учетом активного сопротивления контактов автоматических выключателей по формуле, (активное сопротивление контактов автоматических принимаем равным rl3 = 0,005Ом):

где: rl - активное сопротивление автоматических выключателей, Ом;

xl - индуктивное сопротивление трансформатора. Ом.

4 Ток короткого замыкания в точке КЗ1 рассчитывается по формуле:

где: IКЗ1 - ток короткого замыкания, А;

U - номинальное напряжение сети, В (400В);

z1 - полное сопротивление.

5 Определяется активное сопротивление кабельной линии L1 по формуле:

где: r0 - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км (значение удельного активного сопротивления берется из раздела Расчет и выбор токоведущих частей);

L1 - протяженность кабельной линии L1, км.

6 Определяется индуктивное сопротивление кабельной линии L1 по формуле

где: x0 - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км (значение удельного индуктивного сопротивления берется из раздела Расчет и выбор токоведущих частей);

L1 - протяженность кабельной линии L1, км.

7 Определяется полное сопротивление кабельной линии в точке КЗ2:

где: r2 - активное сопротивление шины, Ом (значение r2 =10mOм);

r3 - активное сопротивление контактов автоматического выключателя r3 = 0,005Ом).

8 Определение тока короткого замыкания в точке КЗ2:

Расчёт токов короткого замыкания для остальных линий, рассчитывается аналогично. Результаты расчётов заносятся в таблицу (см. таблицу 5).

9 Проверка чувствительности срабатывания автоматического выключателя при КЗ в точке КЗ2 должна удовлетворять условию:

где: IКЗ2 -ток короткого замыкания в точке КЗ2, А;

IСР.ЭМР - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А.

Расчёт чувствительности срабатывания автоматического выключателя для остальных линий, рассчитывается аналогично. Результаты расчётов заносятся в таблицу (см. таблицу 5).

Таблица 5 - Результаты расчётов токов короткого замыкания.

№ линии Активное /индуктивное сопротивление кабеля; Ом Общее сопротивление уч1, Ом Общее сопротивление уч. 2,Ом Ток короткого замыкания уч. 1, А Ток короткого замыкания уч. 2, А Чувствительность ВА
L1            
….            
L10            

10 По расчётным данным выполняется выбор панелей серии ЩО-70 (для стороны 0,4кВ):

Выбор оборудования для подстанции ведется согласно ПУЭ, по справочникам или каталогам на основании результатов выполненных расчетов.

Должно быть выбрано все оборудование для подстанции (шины, измерительные трансформаторы, выключатели и т.п.) как для высшего, так и для низшего напряжения.

Расчет высоковольтного ввода и выбор оборудования на стороне 10кВ. Этот расчет необходим для проверки выбранного оборудования на термическое и динамическое действие токов короткого замыкания.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: