Расчет токов Короткого Замыкания в схеме типа «Система-двигатель»

Схема вида «двигатель—система», приведенная на рисунке 9.3, в, для расчета токов к. з. в электроустановке с двигателями, которые непосредственно связаны с расчетной точкой К.З.: РУ 6 - 10 кВ собственных нужд атомных и тепловых электростанций (точка К6) или промышленных подстанций (точка К1 при наличии двигательной нагрузки).

Для упрощения группу электродвигателей объединяют в один эквивалентный (источник Д) суммарной мощности с усредненными параметрами. Получается двухлучевая конечная схема вида «генератор - система». Расчет ведетсялибо с индивидуальным учетом каждого двигателя либо с групповым учетом.

Начальный периодический ток асинхронного двигателя можно с достаточной точностью приравнять его пусковому току:

 

где - кратность пускового тока по отношению к номинальному I _ном.

Для секции С.Н. ТЭЦ можно принять следующие параметры эвивалентного двигателя: I _пуск.д =5,6; cos φ = 0,87;КПД – 0,94; = 0,07 сек; = 0,04 сек. Тогда начальное значение периодической составляющей тока К.З. кА, от эквивалентного двигателя секции (источника Д) определится следующим выражением:

где Р_{ном, д -} номинальная мощность эквивалентного двигателя Д, равная сумме номинальных мощностей двигателей секции (группы), МВт;

U_ном -номинальное напряжение двигателя Д, кВ.

Остальные необходимые значения тока К.З. от источника Д вычисляют следующим образом:

- периодическая составляющая к моменту τ ;

- апериодическая составляющая к моменту τ ;

- ударный ток ; ;

27. Общие требования к схемам электроснабжения собственных нужд.

Питание с. н. осуществляют отбором мощности от главной схемы с помощью понижающих трансформаторов или реакторов. Для особо ответственных электроприемников предусматривают дополнительный независимый источник, в качестве которого используется автономный «дизель-генератор», установка «газовая турбина - генератор», вспомогательный генератор на валу главного генератора и аккумуляторныебатареи.

Для питания используют два уровня напряжения и последовательную двухступенчатую трансформацию, как это показано на рисунке 12.1. РУСН выполняют с одной секционированной системой шин с одним выключателем на присоединение, с ячейками КРУ. Резервное питание обеспечивают также отбором мощности от главной схемы, но места присоединений цепей резервного питания должны быть независимы от мест присоединения цепей рабочего питания.

Схему питания с. н. выбирают на основе технико-экономических вариантных расчетов где варьируются: значения напряжений U₁ и U₂; тип, число и мощность трансформаторов рабочего питания; число, мощность и место при- соединения трансформаторов резервного питания.

Так же как и при выборе структурных схем и схем РУ, критерием для этих расчетов являются расчетные затраты, где в качестве капиталовложений определяется сумма стоимостей электродвигателей, электросветильников, трансформаторов, распределительных устройств, кабельных сетей и резервных магистралей, а в качестве эксплуатационных расходов годовые потери энергии в электродвигателях, в трансформаторах и кабельных сетях с учетом ущерба от среднегодового недоотпуска электроэнергии в энерго­систему из-за отказов с. н.

 Рисунок 12.1 – принцип построения схемы питании собственных нужд

Отказы в элек­троустановке с. н., ведут к потере гене­рирующей мощности ∆Р_г, не превышающей мощности генератора. Поскольку эта мощность всегда меньше, чем аварийный резерв в системе, то имеет место только си­стемный ущерб.

Расчетная мощность трансформатора первой ступени трансформации:

 

где суммарные активная и реактивная мощность, потребляемые электродвигателями первой ступени напряжения;

- суммарные активная и реактивная мощность, потребляемые на второй ступени напряжения.

 

Проектные организации приме­няют упрощенную методику определения S_расч, кВ-А, через расчетный переводной коэффициент, который для группы двигателей Д1 равен:

где k _p—коэффициент разновременности максимумов на­грузок ЭД;

k _{н, ср}, η_ср, cosφ_ср - средние значения коэффициента нагрузки, КПД и коэффициент мощности.

Тогда

 

где Р_расч.д1 — расчетная мощность на валу двигателя Д1, кВт;

n _д1 - общее число всех присоединенных к выбирае­мому ТСН двигателей.

Расчетная нагрузка от ЭП второй ступени, присоединяемых к Т1 через трансформаторы Т2, равняется:

 

 

где S_ном,т2 - номинальная мощность трансформатора второй ступени Т2, кВ·А;

n_Т2 - количество присоединенных к Т1 трансформа­торов Т2.

Таким образом, суммарная расчетная нагрузка на Т1составит:

 

 

Расчетная нагрузка трансформаторов второй ступе­ни напряжения складывается из мощностей многочис­ленных, но мелких электродвигате­лей небольшой мощности, - электросветильников, электро­нагревателей и пр.

Поскольку состав электроприем­ников, как по параметрам, так и по режиму работы весьма неоднороден, то их разбивают на четыре группы, принимая для каждой свое значение обобщенного пере­водного коэффициента:

 

 

где P₁ - суммарная мощность постоянно работающих электродвигателей с единичной мощностью от 70 до 200 кВт;

P_2-- суммарная мощность периодически рабо­тающих электродвигателей с единичной мощностью не более 100 кВт;

Р_з- суммарная мощность мелких электродвигателей задвижек, дистанционного управле­ния и т. п.;

Р _4-- суммарная нагрузка освещения и электрообогрева.

28. Условия выбора выключателей.

По условию длительного нагрева аппараты и проводники должны удовлетворять форсированному режиму, который возникает:

 а) для цепей параллельных линий при отключении одной из них;

б) для цепей трансформаторов при перегрузке;

в) для кабелей при использовании перегрузочной способности;

 г) для генераторов при работе с номинальной мощностью при снижении напряжения на 5% от номинального . .

Электродинамическая устойчивость характеризуется максимальным допустимым током аппарата , который должен быть равен или больше расчетного ударного тока трехфазного К.З. - .

Для проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую устойчивость необходимо знать длительность К.З..- , которая равна времени действия релейной защиты , и полному времени отключения выключателя , так что . При проверке на термическую устойчивость определяется величина теплового импульса К.З. В_к, за время .

Выключатели выбирают по номинальному напряжению , длительному номинальному току , отключающей способности и проверяют на термическую и динамическую устойчивость.

Проверка на электродинамическую устойчивость производится путем определения и и сравнением этих значений с величиной сквозного симметричного тока и предельного ассиметричного тока, равного по условию ; .

Условия проверки на термическую устойчивость

 

, ,

где — номинальный ток термической устойчивости, который аппарат может выдержать без повреждений в течение номинального времени термической устойчивости .

Кроме того, выключатели проверяются по отключающей способности, которую характеризуют номинальный симметричный ток отключения (дается в каталогах) и номинальное относительное содержание апериодической составляющей (определяется по кривой для времени от момента возникновения К.З. до начала размыкания контактов). Для проверки на отключающую способность необходимо определить , .

29.Выбор токоограничивающих устройств на генераторном напряжении ТЭЦ.

Допустимый ток к. з. на ТЭЦ определяется параметрами выключателей, изго­товляемых заводами на данное номинальное напряже­ние, а также термической стойкостью головных участ­ков кабельной питающей сети. Для потребителей тре­буется обычно более глубокое ограничение токов к.з., которое определяется термической стойкостью кабелей распределительных сетей потребителей и параметрами выключателей, устанавливаемых на РП.

За расчетный параметр выключателя удобно при­нять номинальный ток отключения или номинальный ток электродинамической стойкости I_эд, значения кото­рых обычно одинаковы. Этот расчетный параметр дол­жен быть согласован с начальным значением периоди­ческой, составляющей тока к. з. I_{п,о ,} методика расчета которого наиболее проста.

Применение блоков гене­ратор—трансформатор уже само по себе является ме­рой ограничения токов к. з. на генераторном напряже­нии. Поэтому на блочных ТЭЦ с генераторным напря­жением 6 -10 кВ обычно ограничиваются установкой реакторов на ответвлении к РУ, от которого отходят линии местной нагрузки.

На ТЭЦ с поперечными связями генераторного на­пряжения при наличии двух транс­форматоров связи обычно применяют секционные ре­акторы СР как это показано на рисунке 7.3, и в редких случаях допускается раздельная работа секций.

Рисунок 7.3 -Схемы ограничения токов к.з. на ТЭЦ с помощью групповых линейных реакторов (а), секционных реакторов (б,в), трансформаторов с расщепленными обмотками (г), трансформаторного реактора (д)

При одном трансформаторе связи с системой ограничение достигается расщеплением его обмоток НН, или уста­новкой в его цепи сдвоенного реактора Р.

Выбор секционных реакторов ведется следующим образом:

I. Определяют число секций ГРУ.

2. В соответствии с числом секций определяют схему включения секционных реакторов: прямолинейную (разомкнутую) при числе секций две-три и кольцевую при числе секций три – четыре.

3. Анализируя возможные перетоки между секция­ми выбирают номинальные токи секционных реакторов. Им соответствуют определенные индуктивные сопротивления, из которых выбирают наибольшее.

4. Производят расчет токов к. з. I_п,о на шинах ГРУ при наличии секционных реакторов и без них. Эти токи являются расчетными при выборе выключателей в присоединениях трансформаторов собственных нужд.

5. Обосновывают необходимость ограничения тока к. з. в ГРУ ТЭЦ.

6. Если принята схема с секционными реакторами, то определяют потери напряжения, в них при наибольшем перетоке мощностей между секциями. Эти потери не должны превышать 5—6% номинального.

Выбор линейных реакторов определяется структурной схемой ТЭЦ.

Предпочтение отдается групповым сдвоенным реакто­рам, как это показано на рисунке 7.4. Сдвоенные реакторы по­зволяют объединять большее число линий под один реактор и тем самым снижают капиталовложения. Кроме того они имеют меньшие потери напря­жения в нормальном режиме.

Рисунок 7.4 - Групповой сдвоенный реактор и его схема замещения

Число линий, присоеди­ненных к групповой сборке не должно превышать трех-четы­рех.