Расчёт токов короткого замыкания (задание 3)




 

Режим короткого замыкания может быть опасным, так как может привести к тяжёлой аварии как в СЭС, так и судна в целом. Увеличенные токи к.з. значительно превосходящие номинальные токи определённого электрооборудования могут привести к повреждениям отдельных участков СЭЭС (кабельной сети, защитных автоматов и т.п.). К тому же при коротком замыкании наблюдается значительное снижение напряжения, что приводит к нарушению нормальной работы неповреждённых участков системы (затормаживание двигателей, срабатывание нулевой защиты, нарушение параллельной работы, это может привести к обесточиванию судна в целом). Для того чтобы предупредить аварийную ситуацию при коротком замыкании, необходимо провести расчёт токов К.З. и на основании этого выбрать аппараты защиты, определить размеры и схему шин, кабелей и т.п.

Теоретические исследования процесса короткого замыкания довольно сложны и поэтому получение точных результатов является трудоёмкой задачей.

На практике для расчёта токов К.З. применяют приближённые методы. ОСТ 15.6181-81 – рекомендует следующие методы:

– метод расчётных кривых

– упрощённый аналитический метод

– метод расчёта на ЦВМ по аналитическим выражениям

– метод расчёта на ЦВМ по дифференциальным уравнениям.

В контрольной работе будем применять метод расчётных кривых.

Расчёт выполняется в следующей последовательности.

а) Из задания 3 в соответствии своего варианта определяется генератор и выписываются все необходимые исходные данные;

б) Составляют расчётную схему с нанесёнными на неё необходимыми расчётными элементами;

в) На основании расчётной схемы составляют схему замещения;

г) Определяют активные и индуктивные сопротивления от генератора до точки К.З., учитывая сопротивление генератора, кабеля до шин ГРЩ, компаундирующего трансформатора, трансформаторов тока, переходных сопротивлений автоматов, шин ГРЩ, автомата потребителя и т.д. Часто в расчётах пренебрегают отдельными элементами, но обязательными в расчёте должны присутствовать генераторы и кабели.

д) Определяют расчётные сопротивления (активные и индуктивные) в относительных единицах по следующим формулам:

– для одиночной работы генераторов

– для параллельной работы генераторов

где и – расчётные сопротивления в о.е.

и – расчётные сопротивления в Ом

и – номинальные токи и напряжения генератора в амперах и вольтах соответственно

и – базисные ток и напряжение, которые определяются:

За базисное напряжение принимается номинальное напряжение генераторов, а за полную мощность берётся суммарное значение всех параллельно работающих генераторов, т.е. , .

Базисный ток определяют по формуле:

е) Определяют полное расчётное сопротивление в о.е.

ж) Определяют ударный коэффициент по графику зависимости

з) По расчётным кривым (приложения 5,6 или 7) для соответствующего генератора определяют токи для моментов времени t = 0; 0,01; 0,02 и т.д. до t = 1с.

и) Определяют ударный ток К.З.

При параллельной работе вместо нужно поставить .

к) Определяют действующее значение ударного тока К.З.

л) Ток подпитки эквивалентного двигателя при К.З.

Так как при К.З. напряжение на шинах ГРЩ снижается, то противо – Э.Д.С. двигателя может оказаться выше сниженного напряжения и двигатели, перейдя в генераторный режим, будут посылать ток в точку К.З. Мощность эквивалентного двигателя равна мощности всех двигателей данного режима.

где - сверхпереходная э.д.с. двигателя, принимают = 0,9 о.е., т.е. э.д.с. двигателя составляет 90% от .

- сверхпереходное полное сопротивление двигателя в о.е., при кратности пускового тока = 5 можно принять = 0,2 о.е.

∆U – потеря напряжения на кабеле от ГРЩ до точки к.з.

При К.З. на шинах ГРЩ ∆U = 0.

м) Наибольшее действующее значение тока подпитки от электродвигателей (эквивалентного двигателя)

н) Ударный ток к.з. с учётом подпитки от электродвигателей

Если суммарная мощность эквивалентного двигателя неизвестна, то ее принимают равной 0,75 или =0,75 .

о) Токи в отдельные моменты времени

при t = 0 = * или = *

при t = 0,01с = * или = * и т.д.

где токи со значением «*» берутся из расчётных кривых (приложения 5,6 или 7)

Приведём пример расчёта токов К.З. без численных данных для расчетной схемы (рис.1а).

1. Составим схему и нанесём на неё точки К.З.

 

Рис. 1а

 

2. Определим базисную мощность

3. Примем за базисное напряжение

4. Определим базисный ток

А

5. Составим схему замещения

Рис.1б

 

6. Определим сопротивления участков, выразив их в о.е., приведённых к базисным условиям

где и – активные сопротивления генераторов в Омах;

где и - реактивные сверхпереходные сопротивления по продольной оси генераторов, в о.е. (сопротивления , , , приведены в задании 3). Сопротивления ; ; ; берутся в задании 3 в зависимости от сечения токопроводящей жилы кабеля = 13,5мОм, = 0,87мОм. Эти сопротивления необходимо выразить в о.е. и привести к базисным условиям по формулам: ; и т.д. Так как , … выражены в мОмах, то множитель не нужен.

7. Определим сопротивления генераторных цепей

И преобразуем схему замещения (рис. 1б) в схему (рис.1в)

Рис. 1в

 

8. Определим сопротивления двух параллельных генераторных цепей в комплексной форме (пример решения см. приложение 8).

И преобразуем схему замещения (рис. 1в) в схему (рис. 1г)

Рис. 1г

Если, например r задано в о.е., приведённых к номинальным условиям (, ), то для перевода их в физические единицы (Омы), необходимо:

Например, известно = 0.177 о.е., = 400 В, = 125кВА

9. Результирующее сопротивление для точки «К»

10. По отношению , пользуясь зависимостью определяем ударный коэффициент . (см. приложение 4)

11. Определяем ток подпитки эквивалентного двигателя.

Мощность эквивалентного двигателя определяется из таблицы нагрузки СЭС как сумма всех вращающихся потребителей (асинхронных и синхронных двигателей, вращающихся преобразователей), работающих в данном режиме.

За сопротивление эквивалентного двигателя принимают пусковое сопротивление.

где К =5 – кратность пускового тока.

В нашем случае .

 

11а. Ток подпитки двигателя

где Е = 0,9 (точнее 0,87…0,93) – э.д.с. двигателя

Так как в нашем примере точка «К» лежит на шинах щита, то , поэтому

12. Ударный ток К.З. в точке «К»

где и – берутся из расчетных кривых в зависимости от и времени от начала к.з., т.е. при t = 0.01c и 0. (см. приложения 5,6 или 7)

13. Действующее значение ударного тока к.з.

 

 

14. При к.з. в тоже К1 схема замещения будет выглядеть следующим образом

 

Рис. 1д

 

,

15. Отношение , по которому определяют ударный коэффициент (см. приложение 4).

16. Определяем модуль полного сопротивления

и по расчетным кривым определяем токи, соответствующие времени от 0 до 1с.

17. Как в предыдущем случае определяем ток подпитки эквивалентного двигателя, с той лишь разницей, что , где по расчетным кривым при t =0, в зависимости от .

 

 

Приложение 1

 

 

Технические характеристики генераторов серии МСК, МСС, ГСС

тип генератора мощность, кВт номинальное напряжение, В частота вращения, об/мин КПД, % соединение фаз
генераторы серии МСК
МСК82-4 МСК83-4 МСК91-4 МСК92-4 МСКФ92-4   400 и 230 400 и 230 400 и 230 400 и 230 400 и 230   86,0 87,5 88,7 89,9 89,9 звездой с выведенной нулевой точкой
МСК102-4 МСК103-4 МСКФ103-4 МСК113-4   400 и 230 400 и 230 400 и 230   90,2 90,5 90,5 91,5 400 В - звездой с выведенной нулевой точкой,230 В – без выведения нулевой точки
МСК500-1500 МСК625-1500   400 и 230 400 и 230   91,7 92,0 400 В – звездой, 230 В - треугольником
МСК750-1500 МСК940-1500 МСК1250-1500 МСК1560-1500 МСК1875-1500       92,5 93,0 93,0 93,5 93,5 звездой
МСК375-1000 МСК500-1000 МСК625-1000   400 и 230 400 и 230 400 и 230   92,5 90,2 90,6 400 В – звездой, 230 В - треугольником
МСК790-1000 МСК1000-1000 МСК1250-750       91,2 92,0 94,0 звездой
генераторы серии мсс И типа гсс
МСС82-4 МСС83-4 МСС91-4 МСС92-4 МССФ92-4   400 и 230 400 и 230 400 и 230 400 и 230   85,5 88,5 89,5 91,0 91,0 звездой с выведенной нулевой точкой
МСС102-4 МСС103-4 МСС115-8   400 и 230 400 и 230   91,5 92,0 92,0 400 В - звездой с выведенной нулевой точкой, 230 В - треугольником
ГСС103-8М ГСС114-8М   400 и 230   90,0 91,0 звездой с выведенной нулевой точкой

 

Продолжение 1 приложения 1

 

МСС102-4 МСС103-4 МСС115-8   400 и 230 400 и 230   91,5 92,0 92,0 400 В - звездой с выведенной нулевой точкой, 230 В - треугольником
ГСС103-8М ГСС114-8М   400 и 230   90,0 91,0 звездой с выведенной нулевой точкой

 

 

Генераторы серии 2СН

 

Тип генератора Мощность, кВт Номинальное напряжение, В Частота вращения, об/мин КПД, % Соединение фаз
2СН 42/13-4   400 и 230   88,5 звездой с выведенной нулевой точкой
2СН 42/28-4   400 и 230   88,5
2СН 49/21-4   400 и 230    
2СН 49/27-4   400 и 230   90,5
2СН 59/26-4       90,5
2СН 59/31-4       91,5
2СН 59/39-4       92,5
2СН 74/31-4       92,5
2СН 59/29-8   400 и 230    
2СН 74/28-8       91,5
2СН 74/35-8        
2СН 74/44-8       92,5
2СН 85/40-8        

 

 

Приложение 2

 

Расчетные активные и реактивные сопротивления и постоянные времени генераторов серий МСС и ГМС, типов ГСС и ТК2-2

 

Тип генератора   Напряжение, В Активное сопротивление, Ом Индуктивное сопротивление, о.е.
Фазы статора   Фазы ротора   Рассеивания обмотки статора xσ По продольной оси xd
При 200С При 150С При 200С При 150С
генераторы серий МСС и типа ГСС
МСС82-4   0,0512 – 0,987 – 0,108 2,23
0,162 – 0,987 – 0,108 2,23
МСС83-4   0,0268 – 1,38 – 0,086 2,25
0,069 – 1,38 – 0,086 2,25
МСС91-4   0,0134 – 2,23 – 0,08 1,91
0,0446 – 2,23 – 0,075 1,8
МСС92-4   0,0086 – 2,62 – 0,061 1,87
МССФ92-4 0,0264 – 2,62 – 0,071 1,93
МСС102-4   0,0205 – 0,09 – 0,067 2,23
0,0205 – 0,09 – 0,067 2,23
МСС103-4   0,0093 – 0,116 – 0,05 1,55
0,0093 – 0,116 – 0,05 1,55
МСС115-8   0,0083 – 0,256 – 0,084 1,53
ГСС103-8   0,0094 – 0,151 – 0,085 1,91
0,0238 – 0,151 – 0,085 1,91
ГСС114-8   0,0095 – 0,23 – 0,082 1,44
генераторы серий ГМС и типа ТК2-2
ГМС13-16-12   – 0,0041 – 0,81 0,08 1,1
– 0,011 – 0,81 0,08 1,05
ГМС13-31-12   – 0,01 – 0,69 0,084 1,2
ГМС13-41-12   – 0,006 – 0,63 0,075 1,1
ГМС14-29-12   – 0,005 – 0,6 0,085 1,1
ГМС14-41-12   – 0,003 – 0,54 0,073 1,0
ТК2-2   – 0,0002 – 0,184 0,148 2,10
                       

 

Продолжение 1 приложения 2

 

 

Тип генератора Индуктивное сопротивление, о.е. Постоянные времени, с
По поперечной оси xq Переходное в продольной оси xd’ Сверхпереходное в продольной оси xd” Отрицательной последовательности фаз x 2 Нулевой последовательности фаз x 0 T’d0 T’d Ta T”d
генераторы серий МСС и типа ГСС
МСС82-4 1,1 0,258 0,178 0,238 0,047 1,28 0,148 0,019 0,0039
1,1 0,258 0,178 0,238 0,047 1,28 0,148 0,019 0,0039
МСС83-4 0,896 0,236 0,155 0,163 0,0023 1,69 0,177 0,014 0,004
0,896 0,236 0,155 0,163 0,0023 1,69 0,177 0,014 0,004
МСС91-4 0,8 0,22 0,151 0,13 0,063 1,67 0,192 0,019 0,016
0,76 0,21 0,155 0,17 0,059 1,65 0,192 0,016 0,0156
МСС92-4 0,776 0,2 0,14 0,158 0,056 1,79 0,191 0,022 0,017
МССФ92-4 0,79 0,21 0,152 0,17 0,063 1,83 0,2 0,021 0,017
МСС102-4 1,13 0,305 0,22 0,12 0,05 2,78 0,27 0,016 0,019
1,13 0,305 0,22 0,12 0,05 2,78 0,27 0,016 0,019
МСС103-4 0,87 0,14 0,087 0,09 0,005 1,93 0,163 0,023 0,022
0,87 0,14 0,087 0,09 0,005 1,93 0,163 0,023 0,022
МСС115-8 0,78 0,238 0,17 0,18 0,07 1,6 0,24 0,041 0,026
ГСС103-8 1,13 0,235 0,136 0,138 0,044 1,72 0,211 0,019 0,015
1,13 0,235 0,136 0,138 0,044 1,72 0,211 0,019 0,015
ГСС114-8 0,74 0,21 0,158 0,176 0,04 1,57 0,23 0,044 0,032
генераторы серий ГМС и типа ТК2-2
ГМС13-16-12 0,6 0,18 0,12 0,12 0,015 1,15 0,2 0,016 0,006
0,6 0,18 0,12 0,12 0,05 1,2 0,2 0,019 0,006
ГМС13-31-12 0,7 0,2 0,13 0,14 0,017 1,3 0,2 0,018 0,006
ГМС13-41-12 0,63 0,18 0,12 0,12 0,06 1,4 0,23 0,02 0,007
ГМС14-29-12 0,6 0,2 0,13 0,13 0,055 1,6 0,23 0,02 0,01
ГМС14-41-12 0,57 0,17 0,11 0,11 0,053 1,8 0,31 0,023 0,01
ТК2-2 0,21 0,245 0,173 0,211 0,051 4,3 0,5 0,1 0,062

 

Продолжение 2 приложения 2

 

 

Расчетные активные и реактивные сопротивления и постоянные времени генераторов серий МСК

Тип генератора Напряжение, В Активное сопротивление, Ом Индуктивное сопротивление, о.е.
Фазы статора Фазы ротора Рассеивания обмотки статора xσ По продольной оси xd
При 200С При 150С При 200С При 150С
МСК82-4   0,0512 – 0,987 – 0,108 2,12
0,162 – 0,987 – 0,108 2,12
МСК83-4   0,0225 – 1,35 – 0,081 2,0
0,0616 – 1,35 – 0,081 2,0
МСК91-4   0,0169 – 1,91 – 0,089 2,06
0,05 – 1,91 – 0,089 2,06
МСК92-4   0,0102 – 2,3 – 0,078 2,08
МСКФ92-4 0,0318 – 2,3 – 0,078 2,08
МСК102-4   0,0069 – 0,097 – 0,074 2,0
0,020 – 0,097 – 0,076 1,92
МСК103-4   0,0133 – 0,109 – 0,055 1,8
МСКФ103-4 0,0133 – 0,109 – 0,055 1,8
МСК113-4   0,0061 – 0,133 – 0,052 1,55
МСК1250-750   – 0,0017 – 0,13 0,094 1,39
МСК375-1000   – 0,0063 – 0,95 0,097 1,8
– 0,0063 – 0,095 0,097 1,8
МСК500-1000   – 0,0038 – 0,127 0,083 1,76
– 0,0038 – 0,127 0,083 1,76
МСК625-1000   – 0,0031 – 0,145 0,095 1,54
– 0,0031 – 0,145 0,095 1,54
МСК790-1000   – 0,0022 – 0,164 0,084 1,52
МСК1000-1000   – 0,0016 – 0,185 0,088 1,72
МСК500-1500   – 0,0037 – 0,115 0,078 2,03
– 0,0037 – 0,115 0,078 2,03
МСК625-1500   – 0,003 – 0,093 0,098 2,08
– 0,003 – 0,093 0,098 2,08
МСК750-1500   – 0,0022 – 0,105 0,086 2,22
МСК940-1500   – 0,0017 – 0,125 0,091 2,02
МСК1250-1500   – 0,0012 – 0,121 0,093 1,96
МСК1560-1500   – 0,0008 – 0,138 0,069 1,97

 

Продолжение 3 приложения 2

 

Тип генератора Индуктивное сопротивление, о.е. Постоянные времени, с
По поперечной оси xq Переходное в продоль­ной оси xd’ сверхпереходное в продольной оси xd” Отрицательной после­довательности фаз x 2 Нулевой последователь­ности фаз x 0 T’d0 T’d Ta T”d
МСК82-4 1,0 0,258 0,178 0,238 0,091 1,28 0,148 0,019 0,0027
1,0 0,258 0,178 0,238 0,091 1,28 0,148 0,019 0,0027
МСК83-4 0,946 0,21 0,143 0,196 0,081 1,57 0,159 0,021 0,0035
0,946 0,21 0,143 0,196 0,081 1,57 0,159 0,021 0,0035
МСК91-4 0,875 0,245 0,185 0,213 0,052 1,46 0,166 0,018 0,0083
0,875 0,245 0,185 0,213 0,052 1,46 0,166 0,018 0,0083
МСК92-4 0,885 0,202 0,176 0,21 0,048 0,645 0,06 0,019 0,0138
МСКФ92-4 0,885 0,202 0,176 0,21 0,048 0,645 0,06 0,019 0,0138
МСК102-4 1,02 0,189 0,124 0,131 0,022 1,6 0,145 0,014 0,0076
0,98 0,186 0,124 0,131 0,022 1,69 0,158 0,014 0,0076
МСК103-4 0,93 0,23 0,176 0,16 0,004 1,96 0,233 0,02 0,0075
МСКФ103-4 0,93 0,23 0,176 0,16 0,004 1,96 0,233 0,02 0,0075
МСК113-4 0,775 0,2 0,122 0,131 0,006 2,48 0,31 0,018 0,006
МСК1250-750 0,71 0,23 0,146 0,149 0,0255 2,54 0,42 0,036 0,017
МСК375-1000 0,85 0,177 0,148 0,165 0,022 1,88 0,18 0,035 0,0068
0,85 0,177 0,148 0,165 0,022 1,88 0,18 0,035 0,0068
МСК500-1000 0,89 0,18 0,133 0,14 0,05 2,5 0,24 0,039 0,008
0,89 0,18 0,133 0,14 0,05 2,5 0,24 0,039 0,008
МСК625-1000 0,85 0,24 0,161 0,17 0,03 2,3 0,24 0,044 0,012
0,85 0,24 0,161 0,17 0,03 2,3 0,24 0,044 0,012
МСК790-1000 0,83 0,21 0,145 0,16 0,03 2,6 0,34 0,054 0,013
МСК1000-1000 0,95 0,24 0,152 0,17 0,03 2,8 0,37 0,048 0,012
МСК500-1500 0,955 0,178 0,132 0,145 0,027 2,6 0,22 0,04 0,01
0,955 0,178 0,132 0,145 0,027 2,6 0,22 0,04 0,01
МСК625-1500 1,0 0,228 0,167 0,182 0,027 3,6 0,36 0,047 0,013
1,0 0,228 0,167 0,182 0,027 3,6 0,36 0,047 0,013
МСК750-1500 1,04 0,236 0,15 0,156 0,031 3,8 0,39 0,047 0,014
МСК940-1500 0,96 0,231 0,158 0,169 0,012 4,0 0,43 0,053 0,014
МСК1250-1500 0,91 0,213 0,15 0,159 0,030 3,5 0,36 0,055 0,015
МСК1560-1500 0,893 0,194 0,127 0,135 0,032 4,1 0,39 0,057 0,019
МСК1875-1500 0,89 0,176 0,11 0,117 0,032 4,2 0,37 0,05 0,015

 

 

Приложение 3

 

 

Таблица 1 – Длительные нагрузки кабелей и проводов с предельной температурой жилы 60°С и 75°С при температуре окружающей среды 40°С

 

Площадь сечения, мм² Длительная нагрузка кабелей и проводов, А
Предельная температура жилы 60˚С Предельная температура жилы 75˚С
1 -жильных 2 -жильных 3- и 4-жильных 1 -жильных 2 -жильных 3- и 4-жильных
                         
1,5                        
2,5                        
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         

 

Таблица 2 – Длительные нагрузки кабелей и проводов с предельной температурой жилы 80°С и 95°С при температуре окружающей среды 40°С

 

Площадь сечения, мм² Длительная нагрузка кабелей и проводов, А
Предельная температура жилы 80˚С Предельная температура жилы 95˚С
1 -жильных 2 -жильных 3- и 4-жильных 1 -жильных 2 -жильных 3- и 4-жильных
                         
1,5                        
2,5                        
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         

 

Приложение 4

 

 

Зависимость

 

Приложение 5

 

 

Генераторы МСС и МСК

 

Приложение 6

 

Пример вычисления Z двух параллельных ветвей цепи

Задано:

т.к.

Затем, для того, чтобы избавиться от мнимой части комплексного числа в знаменателе, дробь (числитель и знаменатель) домножают на сопряженный комплекс знаменателя, т.е.

где 2,3 - модуль активного сопротивления r = 2.3 о.е, x = 2.72 о.е.

следует помнить:

т.д.

 

Задание 1

 

Параметр Д,т N, э.л.с ΔРх, кВт Рбр, кВт Ркп, кВт Рл, кВт N, шт Ркл, кВт


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2025 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
 

Поиск по сайту:

Читайте также:

Деталирование сборочного чертежа

Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей?

Собственные движения и пространственные скорости звезд

Тема 11. Банковские риски и способы их оценки

Опросник «Активность повседневной жизни»

Интересно:

Что такое ортодоксальный марксизм?

Что такое метод «Елочки»?

Какие несчастные случаи на производстве подлежат расследованию и учету?

Как правильно принимать препараты кальция?

Обратная связь