Вариант – 2
по дисциплине:
Математическое моделирование в системах электроснабжения
Исполнитель: | |||||
студент группы | З-5А4Д3 | Богданов Алексей Евгеньевич | |||
Руководитель: | Шаненкова Юлия Леонидовна | ||||
преподаватель | |||||
Томск – 2017
Цель работы: овладение методикой математического моделирова-ния и расчета токов КЗ в сетях до 1000 В.
Для схемы цеховой сети до 1000 В (рис. 1) определить токи КЗ и составить «сводную ведомость токов КЗ». Питание распределительного шкафа ШР от распределительного устройства РУ цеховой подстанции выполнено шинопроводом ШНП. Для питания отдельных электроприемников используются четыре одножильных провода марки АПРТО одинакового сечения с прокладкой в трубах.
Рис. 1. Схема электроснабжения цеховой сети
№ вар | T1 | QF-1 | ШНП | QF-2 | КЛ1 | ||
Sном кВА | Iном А | I ном А | L м | I ном А | S мм2 | L м | |
Расчет ведем в абсолютных единицах. Сопротивления элементов схемы электроснабжения приводим к номинальному напряжению вторичной обмотки 0.4 кВ.
Определяем сопротивления для расчета трехфазного КЗ
1. Сопротивления трансформатора (табл. 1.2):
Rтр= 2.0 мОм Xтр= 8,5 мОм
Сопротивления трансформатора тока ТА1 можно не учитывать ввиду их малости.
2. Сопротивления автоматического выключателя QF 1 (табл. 1.10):
RQF1=0.08мОм XQF1=0.08мОм RkQF1=0.10мОм
3. Сопротивление ШНП
Rшнп= ro*l =0.030*25=0.75мОм Xшнп=ro*l =0.014*25=0,35мОм
4. Сопротивления автоматического выключателя QF 1 (табл. 1.10):
RQF1=0.40мОм XQF1=0,50мОм RkQF1=0.60мОм
5.Сопротивления кабельной линии КЛ1 (удельные сопротивления из табл. 1.5):
мОм (с учетом 4 параллельно проложенных кабелей)
Xкл1=ro*l =0,081*15=1,215мОм
6. Переходные сопротивления ступеней распределения (табл. 1.4):
Rру=15мОм Rшр=25мОм
Активные переходные сопротивления неподвижных контактных соединений (табл. 1.8):
Rккл1=0,027мОм RкШНП=0,0034 мОм
Рис. 2. Схема замещения цеховой сети
Упростим схему замещения, определив эквивалентные сопротив-ления на участках схемы между точками КЗ:
R1=Rтр+RQF1+ Rру= 17.08 мОм
X1=Xтр+XQF1=8.58 мОм
R2=RШНП+RШР+RкШНП= 25,75 мОм
X2=XШНП=0,35мОм
R3=RQF2+RкКЛ1+RКЛ1=1,66 мОм
X3=XQF2+XКЛ1=1,715 мОм
Рис. 3 Упрощенная схема замещения цеховой сети
Расчет трехфазных и двухфазных токов КЗ
Ток трехфазного КЗ определяется по формуле:
где Zрез – полное сопротивление до точки КЗ, Ом
Точка К 1:
Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ
По рис. 1.1 определим kуд Для этого требуется определить X1/R1=0.48, откуда kуд=1,0
Ударный ток КЗ
Ток двухфазного КЗ
Точка К 2:
Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ
Ударный ток КЗ
Ток двухфазного КЗ
Точка К 3:
Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ
Ударный ток КЗ
Ток двухфазного КЗ
Расчет однофазных КЗ
Определим сопротивления и составим схему замещения для расчета токов однофазного КЗ.
Сопротивления трансформатора по табл. 1.2 Z(1)тр=81 мОм
К схеме замещения, изображенной на рис. 2 нужно добавить сопротивления нулевых проводников.
Сопротивления нулевой жилы кабельных линий КЛ1 (удельные сопротивления из табл. 1.5):
мОм
Rошнп= ro*l =0.060*25=1,5мОм
Кроме этого изменятся индуктивные сопротивления кабельных линий
Xкл1=ro*l =0,081*15=1,215мОм
Xшнп=ro*l =0.060*25=1,5мОм
Упростим схему замещения, определив эквивалентные сопротивления на участках схемы между точками КЗ:
R1=RQF1+ Rру= 15,8мОм
X1=XQF1=0,08мОм
R2=RШНП+RШР+RкШНП+Rошнп = 27,25 мОм
X2=XШНП=1,5мОм
R3=RQF2+RкКЛ1+RКЛ1+ =2,89 мОм
X3=XQF2+XКЛ1=1,715 мОм
Упрощенная схема замещения цеховой сети для расчета токов однофазных КЗ не изменитсярис. 3, однако значения сопротивлений будут другими.
Ток однофазного КЗ определяется по формуле
Точка К 1:
Точка К 2:
Точка К 3:
Сводная ведомость токов К З
Расчетные точки | К1 | К2 | К3 | |
Токи КЗ, кА | 5,3 | 3,2 | 3,1 | |
10,17 | 4,4 | 4,2 | ||
11,69 | 5,1 | 4,9 | ||
16,53 | 7,2 | 6,9 |
Определим сопротивление нагрузки для одной фазы цехового трансформатора, приняв за коэффициент загрузки силового трансформатора по активной мощности наиболее типичный случай – Кз 0.7
Математическая модель схемы для расчета токов трехфазных и двухфазных КЗ представлена на рис.4
Рис.4 Схема цеховой сети в режиме номинальной нагрузки
Рис.5 Схема цеховой сети в режиме трехфазного КЗ в точке К1
Рис.6 Схема цеховой сети в режиме трехфазного КЗ в точке К2
Рис.7 Схема цеховой сети в режиме трехфазного КЗ в точке К3
Рис.8 Схема цеховой сети в режиме двухфазного КЗ в точке К1
Рис.9 Схема цеховой сети в режиме двухфазного КЗ в точке К2
Рис.9 Схема цеховой сети в режиме двухфазного КЗ в точке К3
Рис.10 Осцилограмма напряжения при КЗ в точке К1
Рис.11Осцилограмма напряжения при КЗ в точке К2
Рис.12Осцилограмма напряжения при КЗ в точке К3
Рис.13 Схема цеховой сети в режиме однофазного КЗ в точке К1
Рис.14 Схема цеховой сети в режиме однофазного КЗ в точке К2
Рис.14 Схема цеховой сети в режиме однофазного КЗ в точке К3
Сводная ведомость токов К З
Расчетные точки | К1 | К2 | К3 | |
Токи КЗ, кА | 5,3 | 3,2 | 3,1 | |
10,17 | 4,4 | 4,2 | ||
11,69 | 5,1 | 4,9 | ||
16,53 | 7,2 | 6,9 | ||
Расчет в ElectronicWorcbench | 5,63 | 3,86 | 3,72 | |
10,14 | 4,5 | 4,3 | ||
11,49 | 5,14 | 4,9 | ||
15,4 | 6,7 |
Вывод
В ходе лабораторной работы была составлена расчетная схема распределительной сети, схема замещения для расчета токов КЗ в среде ElectronicWorcbench определены сопротивления элементов схемы замещения рассчитаны токи КЗ и составлена сводная ведомость токов КЗ. Еаким образом была освоена методика математического моделирования и расчета токов КЗ в сетях до 1000В в системе схемотехнического моделирования ElectronicWorcbench