Курсовая работа по дисциплине: «Электрическое оборудование»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» Кафедра ИЭФ КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Электрическое оборудование» На тему: РАСЧЕТУ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Выполнил: Студент гр. ФТ-45 Лонский С.С. Проверил: Донец С.Е. Харьков 2010 СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………….............3 1. Краткая часть. Термины и определения…………………………………….….4 2. Анализ схемного решения подстанции ………….………..………………..….6 3. Расчетная часть…………………………………………………………………9 3.1 Задание и исходные данные…………………………………………………..9 3.2 Решение задачи………………………………………………………………10 3.2.1 Расчет КЗ1…………………………………………………………………10 3.2.2 Выбор выключателя для КЗ1…………………………………………….13 3.2.3 Расчет КЗ2…………………………………………………………………13 3.2.4 Выбор выключателя для КЗ2…………………………………………….14 4 Выводы…………………………………………………………………………15 5 Список литературы…………………………………………………………….16 ВВЕДЕНИЕ Для электроустановок характерны 4 режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные - продолжительными режимами. Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания. Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания (КЗ); для выбора уставок и оценки возможного действия релейной защиты и автоматики; для определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи; для выбора заземляющих устройств [1]. При расчетах токов КЗ допускается не учитывать: сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей, если продолжительность КЗ не превышает 0,5 с; ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов; насыщение магнитных систем электрических машин; поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110–220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330–500 кВ, если их длина не превышает 150 км. Короткие замыкания есть случайные события. Совокупность параметров режима короткого замыкания образует множество вероятностных параметров. Расчетные условия КЗ, т.е. наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия КЗ, формируются на основе опыта эксплуатации электроустановок, анализа отказов электрооборудования и последствий КЗ, использования соотношений параметров режима КЗ, вытекающих из теории переходных процессов в электроустановках. Расчетные условия КЗ определяются индивидуально для каждого элемента электроустановки. Для однотипных по параметрам и схеме включения элементов электроустановки допускается использовать аналогичные расчетные условия. Целью работы является изучение методов практического расчета начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания. 1 КРАТКАЯ ЧАСТЬ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Замыкание - всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или с землей. Короткое замыкание — замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима. Короткое замыкание на землю — короткое замыкание в электроустановке, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента. Однофазное короткое замыкание — короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяется только одна фаза. Двухфазное короткое замыкание — короткое замыкание между двумя фазами в трехфазной электроэнергетической системе. Двухфазное короткое замыкание на землю — короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются две фазы. Двойное короткое замыкание на землю — совокупность двух однофазных коротких замыканий на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки. Трехфазное короткое замыкание - короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной электроэнергетической системе. Трехфазное короткое замыкание на землю — короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются три фазы. Режим короткого замыкания — режим работы электроустановки при наличии в ней короткого замыкания. Предшествующий режим — режим работы электроустановки непосредственно перед моментом возникновения короткого замыкания. Установившийся режим короткого замыкания — режим короткого замыкания электроустановки, наступающий после затухания во всех цепях свободных токов и прекращения изменения напряжения возбудителей синхронных машин под действием автоматических регуляторов возбуждения. Переходный процесс в электроустановке — процесс перехода от одного установившегося режима электроустановки к другому. Мгновенное значение тока короткого замыкания — значение тока короткого замыкания в рассматриваемый момент времени. Действующее значение тока короткого замыкания — среднее квадратическое значение тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени. Установившийся ток короткого замыкания — значение тока короткого замыкания после окончания переходного процесса, характеризуемого затуханием всех свободных составляющих этого тока и прекращением изменения тока от воздействия устройств автоматического регулирования возбуждения источников энергии. Ударный ток короткого замыкания — наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания. Расчетная схема электроустановки — электрическая схема электроустановки, при которой имеют место расчетные условия короткого замыкания для рассматриваемого ее элемента. Расчетная точка короткого замыкания — точка электроустановки, при коротком замыкании в которой для рассматриваемого элемента электроустановки имеют место расчетные условия короткого замыкания. Сквозной ток короткого замыкания - ток, проходящий через включенный коммутационный электрический аппарат при внешнем коротком замыкании. Содержание апериодической составляющей в отключаемом токе короткого замыкания — отношение апериодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания в заданный момент времени к увеличенному в раз действующему значению периодической составляющей отключаемого тока короткого замыкания в тот же момент времени. Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания — электромагнитная постоянная времени, характеризующая скорость затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания [1]. 2. АНАЛИЗ СХЕМНОГО РЕШЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ Главная схема электрических соединений подстанции — это совокупность основного электрооборудования (трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями. Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальной схемы электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и так далее. Принципиальная схема подстанции 110/6/10 кВ представлена на рис. 2.1. При выборе схемы электроустановок должны учитываться различные факторы: значение и роль подстанции для энергосистемы; положение подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей; категория потребителей по степени надежности электроснабжения; перспектива расширения подстанции и прилегающего участка сети. Из всего комплекса условий, влияющих на выбор главной схемы подстанции, можно выделить основные требования: - надежность электроснабжения потребителей; - приспособленность к проведению ремонтных работ; - оперативная гибкость электрической схемы; - экономическая целесообразность. Подстанция получает питание по линии 110 кВ, присоединяется к двухцепному ответвлению от линии 110 кВ. На подстанции осуществляется понижение напряжения от 110 кВ до 10 и 6 кВ. Электроэнергия поступает на открытое распределительное устройство 110 кВ по двухцепной воздушной ЛЭП, затем трансформируется и распределяется между потребителями в закрытом распределительном устройстве 6,10 кВ. На подстанции применена, широко используемая сегодня для тупиковых подстанций, Т1 Т2 QR1 QК1 QR2 QК2 QF5 QF1 QF2 QF3 QF6 QF7 QF8 QF9 QF4 QF10 QF11 QF12 QF13 QF14 QF15 QF16 QF17 QF18 6 кВ 10 кВ I II II I QS1 QS2 QS3 QS4 QS5 QS6 Рис. 2.1. Принципиальная схема подстанции 110/10/6 кВ. упрощенная схема с отделителями и короткозамыкателями со стороны высшего напряжения. Отказ от установки выключателя (масляного или воздушного) дает экономию капитальных и эксплуатационных затрат, сокращает сроки сооружения, сокращается численность персонала по ремонту и эксплуатации. Вместо выключателя на стороне высшего напряжения установлены короткозамыкатели и отделители, и отключение питающей лини происходит посредством срабатывания головного выключателя. В случае возникновения повреждения на трансформаторе или шинах подстанции устройства релейной защиты трансформатора дает сигнал короткозамыкателю. Он создает искусственное короткое замыкание в линии. Линия отключается линейной защитой. После этого в бестоковую паузу отключается отделитель поврежденного трансформатора и АПВ снова включает линию. Перемычка на стороне высшего напряжения увеличивает маневренность тупиковой подстанции. При эксплуатации упрощенных подстанций выявились существенные недостатки в работе ОД и короткозамыкателя открытого исполнения. Время срабатывания этих аппаратов велико, что затрудняет автоматическое повторное включение (АПВ) головного выключателя и вызывает развитие возникшего в трансформаторе повреждения. Кроме того, включение короткозамыкателя вызывает резкое снижение напряжения в электрической сети. Применение телеотключающего импульса позволяет избежать снижения напряжения, вызываемого включением короткозамыкателя. В настоящее время ОД и короткозамыкатели модернизируют, помещая контакты в закрытую оболочку заполненную элегазом. Подстанция имеет две секции шин по 6 кВ и две секции шин по 10 кВ. Из ЗРУ по кабельным линиям 6 и 10 кВ электрическая энергия передается потребителям. Для распределения энергии по кабельным линиям 6 и 10 кВ используется радиальная схема. Радиальная схема выбрана по ряду причин: потребители электроэнергии размещены в разных направлениях от подстанции; радиальная схема более надежна по сравнению с магистральной схемой; в данной схеме электрическая энергия передается прямо к приемникам, без ответвлений на пути для питания других потребителей. Каждый из двух трансформаторов питает свои секции шины 6 и 10 кВ с одним выключателем на цепь. Шины соединены секционным выключателем. Эта схема выбрана из-за того, что к шинам присоединено большое количество приемников, а также учитывается необходимость сто процентного резервирования. Обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. В нормальном режиме работы секционный выключатель включен и каждый трансформатор питает свою секцию шин. При выходе из строя одного из трансформаторов, он отключается, срабатывает секционный выключатель и питание всех потребителей производится через второй трансформатор. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы. Однако эта схема имеет свои недостатки. Так повреждение шиносоединительного выключателя равноценно короткому замыканию на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений [2]. 3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Задание и исходные данные Задание: найти ток короткого замыкания в назначенной точке схемы (рис.3.1.а) и подобрать выключатель по полученным данным. До момента КЗ схема работала в номинальном режиме. Исходные данные: Расчетная схема приведена на Рис. 3.1.а [3]. Рисунок 3.1 – Расчетная схема и схемы замещения 1) ТЦН – 1000000/330, Sном = 1000 МВА, UВН = 347 кВ, UНН = 24 кВ, UК =11,5%; 2) ТРДНС – 40000/35, Sном = 40 МВА, UВН = 24 кВ, UНН2=10,5 кВ, UНН1=6,3 кВ, UК: ВН-НН =12,7%, НН1-НН2 = 40%; 3) ТМВМ – 1000/10, Sном = 1 МВА, UВН = 6 кВ, UНН = 6,3 кВ, UК =5,5%; 4) ТМ -1000/10, Sном = 1 МВА, UВН = 6 кВ, UНН = 6,3 кВ, UК =5,5%; 5) ТМ – 2500/10, Sном = 2,5 МВА, UВН = 10 кВ, UНН = 3,5 кВ, UК = 6,5%; 6) С – система: 340 кВ, Х = 14,5 Ом; 7) ЛЭП: 0,4 Ом/км, 25 км [4]. 3.2 Решение задачи 3.2.1 Расчет КЗ1 1) Задаемся номинальной мощностью: Sб = 100 МВА. 2) Выбираем базисное напряжение: UбІ = 340 кВ. 3) Разобьем схему (рис3.1.а) на ступени: UбІІ = UбІ/(nтцн) = 340/(347/24) = 23,516 (кВ) UбІІІ = UбІІ/(nтрднс н1) = 23,516/(24/10,5) = 10,288 (кВ) 4) Для каждой из ступеней определяем базисный ток: ІбІ = Sб/( UбІ) = 100/( 340) = 0,17 (кА) ІбІІ = Sб/( UбІІ)=100/( 23,516)= 2,455 (кА) ІбІІІ = Sб/( UбІІІ)=100/( 10,288)= 5,612 (кА) 5) Составим схему замещения (рис. 3.1.б). Далее определим параметры этой схемы в относительных единицах. 6) Для ТРДНС индуктивные сопротивления рассчитываются как (в относительных единицах): ХВ = 0,01·(UКв-н – 0,25·UКн1-н2)=0,01·(12,7 – 0,25·40) = 0,027 ХН1=ХН2 = ХН = 0,005· UКн1-н2 = 0,005·40 = 0,2 Сопротивления ТРДНС в схеме замещения: Х3 = ХВ··= 0,027·100/40·(24/23,516)2 = 0,070 Х4 = ХН··= 0,2·100/40·(10,5/23,516)2 = 0,1 Х5 = ХН·= 0,2·100/40·(6,3/23,516)2 = 0,036 7) Для системы С: - внутреннее сопротивление: Х1 = Хс· = 14,5·100/3402 = 0,013 - ЭДС системы : Е = UС/UбІ = 340/340 =1 8) Трансформатор ТЦН: Х2 = UК/100··=11,5%/100·100/1000·(347/340)2 = 0,012 9) Преобразуем схему замещения: Рисунок 3.2 – Преобразованные схемы замещения Х1234 = Х1 +Х2 +Х3 + Х4 = 0,013 + 0,012 + 0,1 + 0,07 = 0,195 10) Найдем действующее значение периодической составляющей тока КЗ: І = Е/ Х1234 = 0,195 В именованных единицах: ІКЗП = І · ІбІІІ = 0,195·5,612 = 1,0943 (кА) 11) Определение ударного тока КЗ. Из [5] и [6] определяем, что Куд = 1,85 (и Та = 0,06 с). Тогда: іуд = · Куд· ІКЗП = ·1.85·1,0943 = 2,863 (кА) 12) Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае: іа = · ІКЗП = · 1,0943 = 1,5476 (кА) Куд = 1 + Та = = = 0,06 (с) 3.2.2 Выбор выключателя для КЗ1 Выбираем выключатель по условиям: - UНОМ ≥ Uсети НОМ = 10,5 кВ; - ІНОМ ≥ ІНОМ расч; - Івкл ≥ ІКЗП = 1,0943 кА; - івкл ≥ іуд = 2,863 кА. На основе полученных данных выберем выключатель [4]: ВМПЭ-11-1250-20ТЗ 3.2.3 Расчет КЗ2 Расчетная схема для КЗ2 приведена на рисунке 3.1.в. Все необходимые для расчета величины, кроме UбІІІ, ІбІІІ и Х6, уже найдены. Выполним недостающие расчеты по аналогии с предыдущим случаем. 1) UбІІІ = UбІІ/(nтрднс н2) = 23,516/(24/6,3) = 6,173 (кВ) 2) ІбІІІ = Sб/( UбІІІ)=100/( 6,173)= 9,353 (кА) 3) Относительное сопротивление линии: Х6 = Хл · Lл · Sб/( UбІІІ)2 = 0,4·5·100/(6,173)2 = 5,249 4) Найдем эквивалентное сопротивление для преобразованной схемы (рис.3.2.б): Х12356 = Хі , і≠4 Х12356 = 0,013 + 0,012 + 0,1 +0,036+5,249 = 6,31 5) Найдем действующее значение периодической составляющей тока КЗ: І = Е/ Х12356 = 0,1585 В именованных единицах: ІКЗП = І · ІбІІІ = 0,1585·9,353 = 1,4825 (кА) 11) Определение ударного тока КЗ. Из «Приложение 6» к ГОСТ 27514-87 (Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ) определяем, что Куд = 1,8 (и Та = 0,05 с). Тогда: іуд = · Куд· ІКЗП = ·1.8·1,4825 = 3,7738 (кА) 12) Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае: іа = · ІКЗП = · 1,4825 = 2,097 (кА) Куд = 1 + Та = = ≈ 0,05 (с) 3.2.4 Выбор выключателя для КЗ2 Выбираем выключатель по условиям: - UНОМ ≥ Uсети НОМ = 6,3 кВ; - ІНОМ ≥ ІНОМ расч; - Івкл ≥ ІКЗП = 1,4825 кА; - івкл ≥ іуд = 3,7738 кА. На основе полученных данных выберем выключатель [4]: ВВУ-35А-40/2000У1 4 ВЫВОДЫ Выполнив задание курсового проекта, освоил методы практического определения токов короткого замыкания в разных точках цепи. Была рассмотрена принципиальная схема тупиковой подстанции 110/10/6 кВ, и приведено ее краткое описание. Были рассчитаны токи КЗ для двух точек в расчетной схеме (рис.3.1.а): КЗ1 и КЗ2. В первом случае ТКЗ составил ІКЗП = 1,0943 кА. Для этого случая был подобран выключатель ВМПЭ-11-1250-20ТЗ, который следует установить на выходе трансформатора ТРДНС – 40000/35. Во втором случае ТКЗ составил 1,4825 кА. Для этого случая был подобран выключатель ВВУ-35А-40/2000У1, который следует установить перед началом линии (ЛЭП: 0,4 Ом/км, 25 км). 5 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. Утвержд. 23.03.1998 г. 2 Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 448с. 3 ГОСТ 2.702-69* Правила выполнения электрических схем. Введ. 01.01.1971г. 4 Неклепаев Б.Н., Крючков И.Г. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд, перераб. и доп. – М.: энергоатомиздат, 1989. – 608 с.: ил. 5 ГОСТ 27514-87. КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ. МЕТОДЫ РАСЧЕТА В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1 кВ. Введ. 14.12.87 6 Беляева Е.Н. Как рассчитать ток короткого замыкания. – 2-е изд. перераб. и доп. – (Б-ка электромонтера. Вып. 544) – 137с.

Похожие:

	Курсовая работа по дисциплине Электромагнитная совместимость систем... Курсовая работа состоит из 20 с, в которых содержаться: 3 рисунка, 3 таблицы, 6 формул и 4 ссылки на литературу		Курсовая работа по дисциплине «Предпринимательское право» Курсовая работа имеет целью систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний, углубленное изучение и решение студентом...
	Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Электрическое... Для специальности 140613 (1806) «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»		Реферат Данная курсовая работа по дисциплине «Расчет и конструирование... Данная курсовая работа по дисциплине «Расчет и конструирование пластмассовых изделий и форм» содержит 38 листов печатного текста,...
	Курсовая работа (проект) по дисциплине (дисциплинам) профессионального... Правительства Российской Федерации от 18 июля 2008 года №543, курсовая работа (проект) по дисциплине является видом учебной работы...		Курсовая работа на тему : Формирование рынка ценных бумаг в Украине Курсовая работа содержит 38 листов, 2 рисунка, 2 таблицы и было использовано 11 источников
	Курсовая работа Курсовая работа оформляется в виде электронного файла и прикрепляется к своей странице в системе мониторинга нир. Распечатывать работу...		Курсовая работа по дисциплине «Экономическая теория»
	Курсовой работы. Составитель: доцент Корляков А. С. Екатеринбург... Курсовая работа самостоятельная работа студента, выполняемая в соответствии с типовой программой учебного процесса по подготовке...		Рекомендации к оформлению курсовой и дипломной работы по истории искусства. Курсовая работа Курсовая работа задание, которое выполняется студентами в определённый срок и по определённым требованиям. Защита курсовых работ...
	Работа с учебной литературой как способ формирования информационной культуры школьников Курсовая работа по дисциплине «Бухгалтерский учет» выполняется студентами в соответствии с учебным планом на завершающем этапе обучения...		Методические рекомендации для выполнения курсовых работ по дисциплине «Основы языкознания» Курсовая работа – это самостоятельно написанная научная работа, которая демонстрирует умение студента анализировать а научную литературу,...
	Курсовая работа является обязательным видом итогового контроля по... Курсовая работа – это первый этап в самостоятельном теоретическом осмыслении материала, накопленного в ходе обучения в университете,...		Курсовая работа на тему «Открытый урок» Данная курсовая работа выполнена для того, чтобы учителя русского языка и литературы могли использовать разработанные мною уроки...
	Курсовая работа по дисциплине «Сети» Пример сервера с использованием виртуализации, с описание его настройки и т д и т п. 20		Курсовая работа по дисциплине «информатика» «мати» Российский государственный технологический университет имени К. Э. Циолковского