Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет токов короткого замыкания

Задача 1

Расчёт электрических нагрузок

Исходные данные:

На рисунке 1 представлен один из вариантов электроснабжения низковольтно-го распределительно пункта (НРП), установленного в одном из цехов машино-строительного завода. Питание НРП осуществляется от 1 с.ш. цеховой трансфор-маторной подстанции по кабельной линии напряжением 0,4 кВ (КЛ-0,4 кВ) дли-ной 100 м. От НРП питаются четыре асинхронных двигателя, паспортные данные которых приведены в таблице 1.

	U_{н, кВ}	Р_{н, кВт}	ПВ,%	cosφ\tgφ	η, о.е.	k_иа
М3	0,4			0,85/0,62	0,95	0,3
М4	0,4			0,7/1,02	0,95	0,7
М5	0,4			0,8/0,75	0,95	0,4
М6	0,4			0,9/0,48	0,95	0,5
М7	0,4			0,85/0,62	0,95	0,1

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

OS РПН

- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

F1 F2 F3 F4 F5

М3 М4 М5 М6 M7

Рис. 1. Электроснабжение НРП 0,4 Кв

Требуется: 1) выбрать сечение кабельной линии от цеховой ТП до НРП; 2) определить напряжение на НРП при пуске каждого из двигателей; 3) обеспечить на НРП выполнение требований по качеству ЭЭ.

Расчет электрических нагрузок ведется согласно РТМ 36.18.32.4.92 «Инструк-тивные и информационные материалы по проектированию электрических устано-вок. – М.: ВНИПИ ТПЭП, 1992.»

Приведем паспортные номинальные мощности АД с заданным ПВ_нк ПВ=100% (длительный режим) по следующему выражению (1.1):

Р_{Н пв=100%}= Р_Н*

Тогда паспортная номинальные мощность двигателей, приведенных к ПВ=100%, будет равна:

Р_{Н3 пв=100%}= 15* =7,5 кВт

Р_{Н4 пв=100%}=2 5* =19,4 кВт

Р_{Н5 пв=100%}= 20* =15,5

Р_{Н6 пв=100%}= 15* =11,6

Р_{Н7 пв=100%}= 2

Далее определим среднее значения активных и реактивных модностей группы АД по выражениям:

P_c= * k_иа_i

Q_c= k_иа_i tgφ

Тогда:

Р_с=15*0,3+25*0,7+20*0,4+15*0,5+2*0,1=37,7

Q_c=15*0,3*0.62+25*0,7*1.02+20*0,4*0.75+15*0,5*0.48+2*0,1*0.62=30.4

Определим средневзвешенное значение tg φ_св, К_иадля нагрузки, подключенной к НРП:

tgφ= =

K_иа=

Определим эффективное число электроприемников для НРП по выражению:

n _э=

Согласно РТМ 36.18.32.4.92 расчетная нагрузка НРП определяется как для второго уровня системы электроснабжения и определяется по следующим выражениям:

Р_р=К_ра* *k_uai (1/6)

Q_p=K_pp* *k_uai*tgφ₁

где К _ра– расчетный коэффициент по активной мощности, который определя-ется по таблицам согласно РТМ 36.18.32.4.92 и равен 1,2;

К _рр– расчетный коэффициент по реактивной мощности, который приближен-но определяется по следующей формуле:

K_pp 1+ =1+ =1.0833

Тогда активная и реактивная расчетные нагрузки будут равны:

Р_р=1.2*37.7=45.2 kBa

Q_p=30.4*1.0833=32.9 kBa

Для выбора проводника необходимо знать расчетный ток, который определим по известной формуле:

I_p=12.3*3=36.8кВт

Согласно ПУЭ (таблица 1.3.7) выбираем кабель, проложенный в воздухе с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией сечением 25 мм². Примечание: для четырехжильных кабелей допустимый длительный ток определяется с коэффициентом 0,92.

Определим потери напряжения в КЛ 0,4 кВ от протекание расчетной мощно-сти по формуле:

где r _кл, x _кл– активное и индуктивное сопротивление КЛ, которые определяют-ся соответственно r _кл= r ₀*l=1,17*0,1=0,117 Ом и x _кл= x ₀*l=0,066*0,1=0,0066 Ом

Следовательно, данное сечение КЛ удовлетворяет требованием качества ЭЭ ГОСТ 13109-97.

Определение пиковых токов

Требуется определить пиковый ток для схемы, изображенной на рисунке 1 (см.задачу 1). Пусть двигатели, подключенные к НРП запускаются в разное время. Тогда пусковой ток будет определяться пусковым током наиболее мощного двигателя и расчетным током, обусловленным работой ЭП не участвующие в пуске.

Рассчитаем пусковой ток по следующему выражению (2.1):

I_пик=I _пуск_.max+I^’_p. (2.1)

где I _пуск.max– наибольший пусковой ток;

I^’_p – расчетный ток, определяемый без участия одновременно пускаемых ЭП.

Расчетный ток I^’_p определятся аналогично по методике, изложенной в задаче 1.

Тогда среднее значения активных и реактивных мощностей группы АД (Н4,Н5,Н6,Н7) будут равны:

P_c= * k_иа_i

Q_c= k_иа_i tgφ

Тогда:

Р_с=15*0,3+20*0,4+15*0,5+2*0,1= 20,2

Q_c=15*0,3*0.62+20*0,4*0.75+15*0,5*0.48+2*0,1*0.62=12,5

Согласно выражениям(1.3 и 1.4) tg φ_св, К_иа будут равны:

tφ_св= = ?

K_иа=

Определим эффективное число электроприемников согласно выражению (1.5):

n _э=

По выражениям (1.6) определим активную и реактивную расчетную нагрузку:

Р_р=К_ра* *k_uai=20.2*1.4= 28.3

Q_p=K_pp* *k_uai*tgφ₁=12.5*1.09 = 13,6

K_pp 1+ =1+ =1.09

Тогда расчетный ток I_p^’ будет равен А:

I_p^’=47,7*3=143,2

Пусковой ток для двигателя М4 определяется по выражению(2.2):

=К_п*I_n=K_п

Тогда:

=5,5* =286 А

Далее по выражению (2.1) определим пиковый ток НРП:

I_пик=I _пуск._max+I^’_p=143,2+286=429,2 А

Задача №2

Исходные данные: Кроме НРП, указанного в задаче 1, к секциям шин цеховой ТП присоединена следующая нагрузка 2-ой категории по надежности электроснабжения.

	Описание нагрузки
Н4	Двухзвенный преобразователь частоты с ШИМ нагруженный на двигатель мощностью 150 кВа
Н5	Выпрямитель мостовой тиристорный и автономный инвертор нагруженный на двигатель мощностью 200 кВа
Н6	Нагрузка мощностью 300кВа и250кВАр
Н7	Нагрузка мощностью 500кВа и400кВАр

Точка балансовой принадлежности находится на ВН трансформатора.

Мощность КЗ в этой точке составляет 100МВА.

Требуемый системой тангенс – не более 0,35.

Требуется:

1. Выбрать трансформаторы ТП и емкость батареи КУ;

2. Определить ток КЗ на шине НРП;

3. Определить коэффициент не синусоидальности напряжения на шинах ТП.

Выбор числа и мощности трансформаторов, устанавливаемых в цехах промышленных предприятий. Компенсация реактивной мощности.

Исходные данные:

На рисунке 2 представлена схема цеховой ТП. Считаем, что нагрузка на ТП равномерно распределена по двум секциям шин и равна Р _р=1150 кВт; 1 случай Q _р1=250 кВАр и 2 случай Q _р2=400 кВАр. Потребители данного цеха относятся ко второй категории по надежности электроснабжения.

Т1 T1 Т2

QF1 QF2

1.с.ш.0,4кВ 2.с.ш.0,4кВ

QF3 QF4

ПЧ Наг Наг

150кВа 500кВт 300кВт ВМ АД

200кВа 77кВа

Рис. 2 – Цеховая трансформаторная подстанция

Поскольку потребители цеха относятся ко второй категории по надежности электроснабжения, то принимаем к установке два трансформатора с допустимым коэффициентом загрузки в нормальном режиме работы k _з.н=0,7 и в послеаварийном режиме k _з.а=1,4.

Определим номинальную мощность устанавливаемых трансформаторов по выражению (3.1):

S_тн (3.1)

Тогда:

S_тн = 821кВт

Принимаем к установке трансформаторы типа ТМ-1000/10. Паспортные данные трансформатора:Δ P _хх=2,2 кВт, Δ P _кз=12,2 кВт, I _хх,%=1,4% и U _кз,%=8%.

Определим реактивную мощность, которую могут пропустить трансформаторы по формуле (3.2):

Тогда:

кВАр

Отметим, что Q _1рможет оказаться как больше, так и меньше потребной в цехе реактивной мощности Q _р. Поэтому реальная величина реактивной мощности, пропускаемая трансформаторами:

Q_p_. при Q₁_p Q_p

Q₁=

Q_p_. при Q1p Qp

Рассмотрим два случая:

Первый случай, когда Q _р1=250 квар. Следовательно, ТП могут пропустить всю реактивную мощность. Определим коэффициент загрузки в нормальном и послеаварийном режимах:

к_зн= = =0.59

к_з_a= = =1.17

Второй случай, когда Q _р2=400 кВАр. Следовательно, ТП может пропустить всю реактивную мощность. Определим коэффициент загрузки в нормальном и послеаварийном режимах:

к_зн= = =0.61

к_з_a= = =1.2

Третий случай. Предположим, что точка балансовой принадлежности находится на стороне 0,4 кВ. Тогда энергосистема устанавливает предельное значение tg _э=0,35. Поэтому предельное значение реактивной мощности, которую нам может дать энергосистема будет равна:

Q_э=Р_р*tgφ_э=1150*0,35=403 кВАр

Определяем мощность НБК по формуле:

Q_нбк=Q_р-Q_э=798 – 403=395 кВАр

Принимаем к установке НБК УКМ 58 – 04 – 100 - 20 мощностью 4x100

При этом коэффициент загрузки в нормальном и послеаварийном режимах:

к_зн= = =0.61

к_з_a= = =1.2

Рассмотрим как влияет коэффициент загрузки трансформатора на потери активной и реактивной мощностей в нем. Потери активной и реактивной мощности определим по следующим формулам:

Р_т=N_T* Р_хх + Р_кз*k_зн²)

Q_т=N_T* I_хх +U_кз%*k_зн²)*

Произведем расчеты для трех случаев и результаты расчета сведем в таблицу 1.

	1 случай	2 случай	3 случай
Р_т кВт	8,6	8,9	8,9
Q_ткВАр	10,1	10,6	10,6

Расчет токов короткого замыкания

Исходные данные: Трансформатор мощность S _нт=1000 кВА, P _кз=12,2 кВт, U _кз,%=8%. КЛ 0,4кВ – F =25 мм²; r ₀=1,17 Ом/км и x ₀=0,066 Ом/км,

l =100 м.

Переходное сопротивление автоматического выключателя r _пер=15мОм.

Мощность короткого замыкания на шинах 10кВ равна 100МВА.

Требуется: Рассчитать токи трехфазного и однофазного короткого замыкания на шинах НРП.

Рис. 5 – а) схема электроснабжения цеха;

б) схема замещения.

Для расчета токов короткого замыкания необходимо составим схему замещения, которая изображена на рисунке 5-б и определить ее параметры:

– индуктивное сопротивлении энергосистемы:

х_с= 1.6*10^-3 Ом

– активное, индуктивное и полное сопротивление силового трансформатора:

r_T = Δ P _кз* = 1.95*10^-3 Ом

z_T = 12.8*10^-3 Ом

х_т= = = 12.7*10^-3Ом

– активное и индуктивное сопротивление КЛ 0,4 кВ

r _кл= r ₀*l=1,17*0,1=0,117 Ом =117 мОм

x _кл= x ₀*l=0,066*0,1=0,0066 Ом=6,6 мОм

Таким образом, полное сопротивление на пути трехфазному току короткого замыкание будет определяться по следующему выражению:

= = =150,4 мОм

Следовательно, ток трехфазного короткого замыкания будет равен:

= 1535,5 А

Для расчета однофазного тока короткого замыкания, следует найти из справочника сопротивление трансформатора однофазному току КЗ. В нашем случаи сопротивление трансформатора однофазному току КЗ равно

мОм.

Расчетное выражение для определения однофазного ТКЗ имеет следующий вид:

Где = =264,4 мОм

Тогда:

Воспользуйтесь поиском по сайту: