35.Ток однофазного, двухфазного, трехфазного кз. Ток трехфазного короткого замыкания формула35.Ток однофазного, двухфазного, трехфазного кз.Ток трехфазного КЗ от питающей сети определяется в килоамперах по формуле:
где UН НН – среднее номинальное междуфазное напряжение, принятое за базисное; для сетей 0,4 кВ за базисное напряжение принимают напряжение 400 В; - полное суммарное сопротивление цепи до точки трехфазного КЗ, которое является сопротивлением прямой последовательности и определяется по формуле в миллиомах:
где R1∑ - суммарное активное сопротивление цепи до точки КЗ, мОм; X1∑ - суммарное индуктивное сопротивление до точки КЗ, мОм. Суммарное активное сопротивление включает сопротивления следующих элементов:
Суммарное индуктивное сопротивление содержит сопротивления следующих элементов:
Ток двухфазного К3 определяется в километрах по следующей формуле: , где - среднее номинальное междуфазное напряжение, принятое за базисное, В; и - полные суммарные сопротивления прямой и обратной последовательностей, причеми равно,мОм. Выражение (19) можно записать следующим образом =, где - полное сопротивление цепи до места К3 при двухфазном коротком замыкании, мОм. , Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:
где , , - суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности до места К3 соответственно, мОм. 36.Термическая стойкость аппаратов.Термической стойкостью электрических аппаратов называется способность их выдерживать без повреждений, препятствующих дальнейшей работе, термическое воздействие протекающих по токоведущим частям токов заданной длительности. Количественной характеристикой термической стойкости является ток термической стойкости, протекающий в течение определённого промежутка времени. Наиболее напряжённым является режим короткого замыкания, в процессе которого токи по сравнению с номинальными могут возрастать в десятки раз, а мощности источников теплоты — в сотни раз. 37.Динамическая стойкость аппаратовЭлектродинамической стойкостью аппарата называется его способность противостоять электродинамические усилиям (ЭДУ), возникшим при прохождении токов к.з. Эта величина может выражаться либо непосредственно амплитудным значением тока iдин, при котором механические напряжения в деталях аппарата не выходят за пределы допустимых значений, либо кратностью этого тока относительно амплитуды номинального тока . Иногда электродинамическая стойкость оценивается действующими значениями тока за один период (Т = 0,02 с, f = 50 Гц) после начала КЗ. 38.Порядок расчета токов короткого замыкания.Коротким замыканием (КЗ) называется соединение токоведущих частей разных фаз или потенциалов между собой или с корпусом оборудования, соединенного с землей, в сетях электроснабжения или в электроприемниках. Короткое замыкание может возникнуть по различным причинам, например, ухудшение сопротивления изоляции: во влажной или химически активной среде; при недопустимом нагреве или охлаждении изоляции; механическом нарушении изоляции. Короткое замыкание также может возникнуть в результате ошибочных действий персонала при эксплуатации, обслуживании или ремонте и т.д. При коротком замыкании путь тока «укорачивается», так как он идет по цепи минуя сопротивление нагрузки. Поэтому ток увеличивается до недопустимых величин, если питание цепи не отключится под действием устройства защиты. Напряжение может не отключиться даже при наличии устройства защиты, если короткое замыкание произошло в удаленной точке и, следовательно, сопротивление электрической цепи окажется слишком велико, а величина тока по этой причине окажется недостаточной для срабатывания устройства защиты. Но ток такой величины может быть достаточен для возникновения опасной ситуации, например для возгорания проводов. Ток короткого замыкания производит также электродинамическое воздействие на электроаппараты - проводники и их детали могут деформироваться под действием механических сил, возникающих при больших токах. Исходя из вышеописанного, устройства защиты следует подбирать по условиям величины тока короткого замыкания (электродинамическая прочность, указывается в кА) по месту их установки. В связи с этим при подборе устройства защиты возникает необходимость расчета тока короткого замыкания (ТКЗ) электрической цепи. Ток короткого замыкания для однофазной цепи можно рассчитать по формуле: где Iкз– ток короткого замыкания, Uф - фазное напряжение сети, Zп- сопротивление цепи (петли) фаза-ноль, Zт - полное сопротивление фазной обмотки трансформатора на стороне низкого напряжения. где Rп - активное сопротивление одного провода цепи короткого замыкания. где ро - удельное сопротивление проводника, L - длина проводника, S- площадь поперечного сечения проводника. Xп- индуктивное сопротивление одного провода цепи короткого замыкания ( обычно берётся из расчета 0,6 Ом/км). Напряжение короткого замыкания трансформатора (в % от Uн): Отсюда полное сопротивление фазной обмотки трансформатора (Ом): Приведённые расчёты выполняются на стадии проектирования. В практике на уже действующих объектах сделать это затруднительно из-за недостатка исходных данных. Поэтому при расчете тока короткого замыкания в большинстве случае можно принять сопротивление фазной обмотки трансформатора Zт равным 0 (реальное значение ≈ 1∙10-2 Ом), тогда: Приведённые формулы подходят для идеальных условий. К сожалению, они не учитывают такого фактора, как скрутки и т.д., которые увеличивают активную составляющую цепи Rп. Поэтому точную картину может дать только непосредственный замер сопротивления петли «фаза-ноль». 39.Ток расцепителя, уставка тока, ток отсечки автоматического выключателя. Расцепитель Ток, протекающий через электромагнитный расцепитель автоматического выключателя приводит к выключению автомата при быстром и значительном превышении над номинальным током автоматического выключателя, что обычно происходит при коротком замыкании в защищаемой проводке. Короткому замыканию соответствует очень быстро нарастающий высокий ток, что и учитывает устройство электромагнитного расцепителя, позволяющего практически мнгновенно воздействовать на механизм расцепления автоматического выключателя при быстром возрастании тока, протекающего по катушке соленоида расцепителя. Скорость срабатывания электромагнитного расцепителя составляет менее 0,05 секунд. Уставка тока на шкале маркируется заводом; в таблице везде, кроме особо оговоренных случаев, она обозначена в процентах номинального тока расцепителя. Между нижним и верхним пределами, указанными на шкале, уставки регулируются плавно. Отсечка это минимальное значение тока, который вызывает мгновенное срабатывание автомата). studfiles.net 2.7. Сравнение токов при различных видах кзАнализируя полученные в п.2.4. формулы для расчета тока КЗ при несимметричных повреждениях можно для простейшего случая одного генератора получить соотношения между токами. При различных видах КЗ:
Следовательно, между токами прямой последовательности в месте повреждения имеет место следующее соотношение:
Определим соотношения между полными токами. Отношение тока двухфазного КЗ к трехфазному:
Если 2э близко по величине к 1э, что соответствует удаленному КЗ или начальному значению тока КЗ в сети питаемой турбогенератором, то:
Для установившихся значений токов КЗ вблизи генераторов 1э обычно значительно больше 2э, поэтому отношение /может достигать 1,6. Таким образом, тепловой импульс при двухфазном КЗ может быть больше, чем при трехфазном, и, следовательно, аппаратура и токоведущие части на зажимах генератора должны проверяться на тепловую устойчивость при трехфазном и двухфазном КЗ. Для гидрогенератора в начальный момент времени , поэтому:
Отношение тока однофазного КЗ к трехфазному:
В сетях 110 кВ часть нейтралей трансформаторов для уменьшения тока однофазного КЗ могут быть заземлены. При этом в любой точке сети должны выдерживаться соотношение , при этом, полагая, что
При КЗ на шинах электрических станций и подстанций имеет место соотношение , то при Отношение тока двухфазного КЗ на землю к трехфазному:
Если 0э»2э, то данный вид замыкания соответствует двухфазному КЗ, т.е. . При равенстве1э=2э=0э имеем 2.8. Замыкания на землю в электрических сетях с незаземленной нейтральюПри однофазных замыканиях на землю в электрических сетях с незаземленной нейтралью в месте замыкания возникают только емкостные токи, обусловленные емкостью фаз относительно земли (рис. 2.20,а). При этом ток, как правило, не превышает 50 А, а само повреждение называется не КЗ, а простым замыканием на землю.
Рис.2.20 При замыкании происходит смещение нейтрали источника. На нейтрали появляется фазное напряжение, а напряжение неповрежденных фаз увеличивается до линейного напряжения, т.е. в раза. Это называется перекосом напряжений фаз относительно земли. Линейные напряжения остаются без изменения. Перекос напряжений не распространяется через трансформаторы на другую электрическую ступень. Через автотрансформаторы, имеющие в отличие от трансформаторов помимо магнитной и электрическую связь между обмотками, перекос фаз может перейти с обмотки высшего напряжения на обмотку низшего, если нейтраль не заземлена. Поэтому нейтрали автотрансформаторов всегда заземляются, и, следовательно, они не применяются в сетях с изолированными нейтралями (ниже 110 кВ). В предшествующем замыканию режиме емкостные токи равны (рис.2.20, б):
где - фазное напряжение. При замыкании (рис.2.21): , ,.
Рис.2.21 Таким образом, ток в месте замыкания на землю равен арифметической сумме емкостных токов фаз предшествующего режима. Система емкостных токов является неуравновешенной и поэтому ведет себя так же, как и система нулевой последовательности. При значительной величине тока замыкания возникают условия для перемежающейся дуги, что может привести к перенапряжениям в сети, опасными для изоляции. Величина тока замыкания может быть уменьшена (скомпенсирована) с помощью реактора, включенного в нейтраль трансформатора. Контрольные вопросы к главе 2
Задача к главе 2 для самостоятельного решения Произвести расчет сверхпереходного тока КЗ при трехфазном, двухфазном, однофазном и двухфазном КЗ на землю на шинах высокого напряжения электрической станции (ЭС) для схем участков энергосистемы, приведенных на рис. 1.12 в относительных базисных единицах с приближенным приведением коэффициентов трансформации. Генераторы до возникновения повреждения работали в номинальном режиме. Параметры основных элементов схем приведены в табл.2.1. Недостающие параметры элементов схемы выбрать в соответствие с приведенными выше рекомендациями. Все параллельно работающие элементы сети рекомендуется выбирать однотипными. Количество параллельно включенных элементов должно быть не менее двух. Суммарная мощность всех трансформаторов (ЭС) должна быть не менее полной мощности всех генераторов (ТГ- турбогенераторы, ГГ-гидрогенераторы). Принять, что все трансформаторы имеют четырехстержневой магнитопровод. Длина линии JI2 выбирается по напряжению обмотки среднего напряжения (авто) трансформатора подстанции (п/ст). Погонное сопротивление прямой последовательности линии выбирается по напряжению, нулевой последовательности, используя приложение 9. От ударов молнии линии защищены стальными грозозащитными тросами, заземленными на каждой опоре. Таблица 2.1
studfiles.net Расчет токов и мощности трехфазного короткого замыкания. Определение параметров схемы замещения. Расчетная схема электрической цепиотличие от электромеханических переходных процессов предполагается сохранение постоянства скорости. К наиболее тяжелым процессам можно отнести кроткие замыкания, т.е. не предусмотренными нормальными условиями замыкания фаз на землю и между собой. При таком событии уменьшается сопротивление цепи, что приводит к увеличению токов в системе, следствием чего является понижение напряжения в системе. В месте короткого замыкания образуется переходное сопротивление, определяемое главным образом сопротивлением дуги, которое носит активный характер. В предельном случае наибольшие токи будут при так называемом «металлическом» замыкании, когда переходное сопротивление может быть принято равным нулю. В трехфазных системах можно выделить следующие виды коротких замыканий: а) трёхфазное ( б) двухфазное ( в) однофазное ( Изучение процесса трехфазного короткого замыкания позволяет в дальнейшем распространить методику на другие виды повреждений. В более широком смысле вышеуказанные повреждения могут быть отнесены к видам поперечной несимметрии. Обрыв провода или отключение одной фазы называется продольной несимметрией. В курсовом работе необходимо рассчитать токи и мощность трехфазного КЗ на шинах подстанции 5. Также определяем токи КЗ и напряжения на шинах 220 кВ районной подстанции при однофазном КЗ фазы А с построением векторных диаграмм токов и напряжений. Далее находим токи, падения напряжения и напряжения в точках разрыва фазы А на вводе 220 кВ районной подстанции 5 с построением векторных диаграмм токов, падений напряжений и напряжений в точках разрыва. 1. РАСЧЕТ ТОКОВ И МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ. 1.1. Составление расчетной схемы и схемы замещения для трехфазного короткого замыкания.
Рисунок1.1. Расчетная схема для трехфазного короткого замыкания. Теперь, заменяя элементы схемы их индуктивными сопротивлениями, получаем расчетную схему замещения, изображенную на рисунке 1.2. Для расчетов нам необходимы справочные данные
для элементов схемы. Мощность генератора ВГС 525/110-24
Рисунок 1.2. Схема замещения для трехфазного замыкания. 1.2. Определение параметров схемы замещения. Параметры входящих в расчетную схему замещения
элементов (генераторов, трансформаторов, линий и т.д.) приводим к базисным
условиям (базисную мощность Находим значения сопротивлений схемы замещения. Генераторы ИП2:
Автотрансформаторы:
Сопротивление участков ЛЭП находим по формуле:
где
Для источника питания ИП1 имеем: Для трансформатора районной подстанции применяем те же формулы (1.3-1.5), что и для автотрансформаторов ИП1. Рассчитываем сопротивления схемы замещения по рисунку 1.2. по формулам (1.1-1.6).
1.3. Преобразование схемы замещения до точки К1. Упрощаем схему путем замены параллельно, последовательно или смешанно включенных сопротивлений одним эквивалентным, преобразованием треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду и наоборот. Первое преобразование:
Рисунок 1.3. Первая преобразованная схема замещения.
где
Второе преобразование:
Рисунок 1.4. Вторая преобразованная схема замещения.
Преобразуем треугольник
Третье преобразование:
Рисунок 1.5. Третья преобразованная схема замещения.
Упрощаем дальше. Преобразуем треугольник сопротивлений Четвертое преобразование:
Рисунок 1.6. Четвертая преобразованная схема. Сопротивления
Пятое преобразование:
Рисунок 1.7. Пятая преобразованная схема.
Переходим от трехлучевой звезды по рисунку 1.7 к схеме эквивалентной двулу-чевой звезды, см. рисунок 1.8, в которой каждый источник соединен с точкой К1 через свое vunivere.ru Расчёт токов 3-фазного кзДля точки Т4: , кА, принимаем UЛ для Т4 :0,4 кВ Рассчитываем полное сопротивление до точки Т4:
ХТ= 17,1 мОм; RТ= 5,5 мОм; RПК= 15мОм;
кА. Для точки Т2: , кА, принимаемUЛдля точки Т2 : 0,38 кВ Рассчитываем полное сопротивление до точки Т2:
кА. Для точки Т1: , кА, принимаемUЛ для точки Т1: 0,38 кВ Рассчитываем полное сопротивление до точки Т1:
кА. Ток 1-фазного КЗ рассчитывается по формуле: , кА, (15) где UФ– фазное напряжение в точке КЗ, В ZП – полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, мОм; ZT(1) – полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, мОм. Полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ рассчитывается по формуле: , мОм/м, (16) где RП– активное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, мОм; XП - индуктивное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, мОм. Активное и индуктивное сопротивления петли «фаза – нуль» до точки КЗ рассчитываются по формулам: и- для точки Т1; и- для точки Т3. (17) Значения RПL1 и RПL2определяются по формулам: RПL1=rПL1 l1; RПL2= rПL2 l2, (18) где rПL1 иrПL2 - удельное активное сопротивление петли «фаза – нуль» линииL1и линииL2 соответственно. Удельное активное сопротивление петли «фаза – нуль» для любых линий может быть рассчитано по формуле: rПL = 2 r0L. (19) Значения удельных индуктивных сопротивлений можно принять: xПL1= 0,2 мОм/м. – для линииL1; xПL2= 0,15 мОм/м. – для линииL2; Расчёт токов 1-фазного кзДля точки Т1: , кА, Рассчитываем полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки Т1:
Z(1)T=195 мОм;
кА. Для точки Т3: кА, Рассчитываем полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки Т3 :
кА. Расчет ударных токов трехфазного КЗ производится по формуле: , кА, (20) где КУД – ударный коэффициент: . (21) studfiles.net |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
) – симметричное короткое
замыкание.
),
часто переходящее в двухфазное на землю (
) – несимметричное
короткое замыкание.
) –
наиболее часто встречающийся вид коротких замыканий.
МВА,
сверхпереходное сопротивление одного генератора
,
. Для расчета сопротивлений обмоток
автотрансформатора нам необходимы его напряжения короткого замыкания:
, 
и 
. Удельное индуктивное сопротивление
линий принимаем 
Ом/км. Во всех расчетах
пренебрегаем активным сопротивлением. Базисную мощность 
принимаем
100 МВА. Зная из задания напряжения ступеней (кроме
,
равной 
кВ, т.е. напряжению заданного
генератора) и длины всех ЛЭП, мы имеем возможность рассчитать сопротивления
всех элементов схемы замещения, которую составляем по расчетной схеме:
и базисное напряжение
). Расчет токов КЗ осуществляем в
относительных единицах.
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
(1.5)
(1.6)
- длина участка ЛЭП,
км;
- напряжение ступени,
кВ.
,
,так
как мощность систе-мы ИП1 
(источник
неограниченной мощности).
,
(1.7)
- количество, работающих,
соответственно, генераторов и автотранс-
форматоров.
(1.8)
(1.9)
(1.10)
(1.11)
(1.12)
,
и 
в
эквивалентную звезду сопротивле-ний 
, 
и 
.
(1.13)
(1.14)
(1.15)
(1.16)
,
и 
в эквивалентную звезду сопротивлений 
, 
и 
.
