Расчет петли «фазы-ноль»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Факультет энергетики и электротехники

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий имени А.А. Федорова

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

По учебной дисциплине: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЭС»

На тему: «Расчет емкостного тока замыкания на землю в кабельных линиях»

Выполнил: студент

группы ЗЭЭ-12-13

Дюдина А.А.

Проверил:

доцент Атаманов М.Н.

Чебоксары – 2016

Схема электроснабжения цеха и исходные данные к ней

Схема электроснабжения цеха

G (C)

110 кВ

Т1

РУ-10 кВ

Q1 QB1

Sк

КЛ1

Т2

РУ-0,4 кВ

QF2 QF3 QF4

Л1 P_Н(S_НО2рΣ)

РПБК

QF5

Л2

КМ

М (АД)

Рисунок 1.1. – Схема электроснабжения цеха

Исходные данные к схеме электроснабжения цеха

Таблица 1.1. – Исходные данные для сети 10 кВ

S_кз, МВ·А	F_кл, мм²	lкл, км	S_Т2, кВ·А	P_n, МВт	Расширение
S_нагр.Σ, кВА
		3,5		0,995

Таблица 1.2. – Данные для сети 0,38 кВ

QF1 I_ном, А	QF2 I_ном, А	F_л1, мм²	l_л1, м	QF5 I_ном, А	F_л₂, мм²	l_л₂, м	АД_зам
P_ном, кВт	ω, 1/с
							5,5

Таблица 1.3. – Данные для распределения БК, Q_БК= 755кВар

РП	Qн, квар	F, мм²	L, м

Требуется определить емкостной ток однофазного замыкания на землю в кабельной сети напряжением 10 кВ.

“C”

З⁽¹⁾

I⁽¹⁾_ЗΣ

U_ном= 6 – 35 кВ

I_З_N

I_З1

Рисунок 1.1. Схема электроснабжения цеха

Исходные данные:

Номинальное напряжение сети U_ном.с= 10 кВ;

Номинальное напряжение высоковольтного кабеля U_ном.кл=10 кВ;

Номинальное сечение высоковольтного кабеля F_ном.кл=240 мм²;

Длина высоковольтного кабеля L_ном.кл=3,5 км;

Емкостной ток однофазного простого замыкания на землю определяется по формуле:

где I_з.уд = f(U_ном.кл; F_ном.кл) – удельный емкостной ток замыкания на землю в кабельной линии.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю в кабельной сети найдем по формуле:

где – емкостной ток замыкания на землю каждой из линий.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю:

Компенсация емкостного тока замыкания на землю дугогасящими реакторами должна применяться при емкостных токах, превышающих в сети с изолированной нейтралью с номинальным напряжением

В данном случае

Следовательно, необходимо установить дугогасящий реактор (ДГР) в нейтрали трансформатора ГПП.

Автоматизированный расчет произведен по программе PRES1.

ЕМКОСТНОЙ ТОК ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В КЛ

U номинальное сети = 10 [кВ]

┌───────┬──────────┬───────────┬────────────┬───────────────┐

│ │ │ │ │ │

│ ЛИНИЯ │ U │ L │ F │ I │

│ │ номинал. │ длина │ кабеля │ замыкания │

│ │ кабеля │ линии │ │ на землю │

│ │ (кВ) │ (км) │ (мм^2) │ (А) │

├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤

│ 1 │ 10 │ 3.500 │ 240 │ 5.845 │

├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤

│ 2 │ 10 │ 3.500 │ 240 │ 5.845 │

├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤

│ 3 │ 10 │ 5.250 │ 240 │ 8.768 │

├───────┼──────────┼───────────┼────────────┼───────────────┤

│ 4 │ 35 │ 3.500 │ 240 │ 6.350 │

└───────┴──────────┴───────────┴────────────┴───────────────┘

Суммарный емкостной ток замыкания на землю: 26.808 А

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Расчет петли «фазы-ноль»

Расчет петли «фаза-ноль» - это расчет тока однофазного короткого замыкания на корпус оборудования в низковольтных сетях с номинальным напряжением до 1 кВ в схемах с глухозаземленной нейтралью.

Расчет проводится с целью нахождения наименьшего значения тока короткого замыкания (КЗ), так как может быть, что и тогда защитная аппаратура может не срабатывать при . По требованиям техники безопасности для надежного отключения поврежденного оборудования при однофазном коротком замыкании на корпус должно выполнятся условие:

где - номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя

или

где - номинальный ток расцепителя ближайшего автомата.

В соответствии с п.1.7.79 ПУЭ время автоматического включения питания не должно превышать значения, равного 0,4 с при номинальном фазном напряжении 220 В.

КЛ1

Т2

QF1

QF2

Л1

QF5

Л2

АД

Рисунок 2.1 – Расчетная схема

Исходные данные:

· Напряжение на шинах системы U_c = 10 кВ;

· Мощность короткого замыкания на шинах системы (S_к= 300 МВА);

· Мощность цехового трансформатора Sт2 = 1600 кВА;

· Номинальное высшего напряжения трансформатора Uв =10кВ;

· Номинальное низшее напряжения трансформатора Uн =0,4 кВ;

· Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк =5,5%;

· Потери короткого замыкания трансформатора Pкз = 16,5кВт;

· Номинальный ток вводного автомата QF1 I_ном.1= 4000 А;

· Номинальный ток автомата QF2, защищаемого РП, I_ном.2=250А

· Кабельная линия КЛ1 сечением F_кл1 = 240 мм², длиной L_л1= 3, 5 км;

· Линия Л1 сечение F_л1 = 150 мм², длиной L_л1= 0,075 км;

· Номинальный ток автомата QF3, защищаемого ЭП, ;

· Линия Л2 выполнена изолированным проводом в трубе сечением

F_л2 = 8 мм², длиной L_л2= 0,036 км.

На рисунке 3.2. представлена комплексная схема замещения однофазного короткого замыкания.

Ес

Z_1Т2

Z_1QF2_л1

Z_1QF5л1

Н1

Z_кл1

Z₂_Т2

Z₂_QF1л1

Z₂_QF2л1

Z₂_Л1л1

Z₂_QF5л1

Z₂_Л2

К1

К2

К0

Н2

Н0

Z_кл1

Z_0Т2

Z_0QF1л1

Z_0QF2л1

Z_0Л1л1

Z_0QF5л1

Z_0Л2

Z₁_л₂

Z_1Л₁

Z_1QF1л1

Z_кл1

Рисунок 3.2. – Комплексная схема замещения при однофазном КЗ

Расчет будем вести в именованных единицах.

А) Система:

Для трансформатора 1600 кВА, с.137 [3], находим:

Б) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

Активное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

Для трансформатора 1600кВа, с.173 [3], находим индуктивное и активное сопротивление нулевой последовательности:

в) Найдем сопротивление автоматов

Индуктивное сопротивление i – го автомата

x₁_QF_._i = x₂_QF_._i = x₀_QF_._i = x_QF_._i,

где x_QF_._i – индуктивное сопротивление i – го автомата, согласно с.139 [3].

x₁_QF_.1= x₂_QF_.1= x₀_QF_.1= x_QF_.1= 0,0005 Ом

x₁_QF_.2= x₂_QF_.2= x₀_QF_.2= x_QF_.2= 0,00017 Ом

x₁_QF_.3= x₂_QF_.3= x₀_QF_.3= x_QF_.3= 0,0012 Ом

Активное сопротивление i – го автомата

R₁_QF_._i = R₂_QF_._i = R₀_QF_._i = R_QF_._i,

где R_QF_._i – активное сопротивление i – го автомата, согласно с.139 [3].

R₁_QF_.1= R₂_QF_.1= R₀_QF_.1= R_QF_.1= 0,0001 Ом

R₁_QF_.2= R₂_QF_.2= R₀_QF_.2= R_QF_.2= 0,00215 Ом

R₁_QF_.3= R₂_QF_.3= R₀_QF_.3= R_QF_.3= 0,0011 Ом

г) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей линий:

x_1л._i = x_2л._i = x_уд._i · L_л_i,

где x_уд._i – удельное сопротивление i –ой линии, Ом/км с.139 [3].

x_1кл.1= x_2кл.1 = 0,077 ·3,5 = 0,269 Ом,

x_1л.1= x_2л.1 = 0,079 · 0,075 = 0,00593 Ом

x_1л.2= x_2л.2 = 0,099 · 0,036 = 0,00356 Ом,

Активное сопротивление i –ой линии

где R_уд._i – удельное сопротивление i – ой линии, Ом/км с.139 [3].

Для линий сопротивление нулевой последовательности для линий принимаем отношение Х₀/Х₁=4 и R₀/R₁=10, согласно программе TKZ, тогда сопротивление нулевой последовательности: