Учебное пособие: Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни "Електропостачання сільського господарства"

ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ НАПРУГОЮ БІЛЬШЕ 1000 В

МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів розраховувати струми короткого замикання в електричних мережах напругою більше 1000 В методами практичних та відносних одиниць.

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) виконують для вибору струмоведучих частин та електричних апаратів, для перевірки їх на термічну та динамічну стійкість, для проектування та настроювання релейного захисту та вибору  засобів обмеження струмів.

При визначенні струмів КЗ, як правило, використовують один із двох методів:

–  метод практичних одиниць – параметри схеми виражають в іменованих одиницях (омах, амперах, вольтах та ін.);

–  метод відносних одиниць – параметри схеми виражають в долях, або процентах від величини прийнятої в якості основної (базисної).

Метод практичних одиниць застосовують при розрахунку струмів КЗ відносно простих електричних схем із невеликою кількістю ступенів трансформації.

Методом відносних одиниць зручніше користуватися при розрахунку струмів КЗ в складних електричних мережах із декількома ступенями трансформації.

Розрахунок струмів КЗ проводиться в наступній послідовності:

-  вибирається метод розрахунку та розрахункові умови;

-  для розрахункової схеми складається еквівалентна схема
заміщення;

-  визначається опір схеми заміщення в практичних або іменованих одиницях;

-  еквівалентна схема заміщення зводиться до простішого виду;

-  визначається значення струмів КЗ в розрахункових точках.

 В електроустановках напругою до 1000 В розрахунок струмів КЗ проводиться за повним опором. В електроустановках з напругою вище 1000 В активний опір враховується тільки у випадках, коли виконується умова:

, (5.1)

де  – відповідно активний та реактивний результуючий опір усіх елементів мережі, Ом.

За базисну напругу приймають, як правило, напругу того ступеню, де знаходиться точка КЗ. Базисна напруга визначається як:

. (5.2)

 Базисна потужність приймається рівною довільному значенню, або, для зручності розрахунку, кратною 10 МВА (10, 100 та ін.).

Опір елементів електричної мережі в практичних одиницях зведений до базисної напруги визначають за наступними формулами:

– переведення відносних величин в іменовані:

; (5.3)

– для лінії:  , ,  (5.4)

де  ,  – питомі, відповідно, активний та індуктивний опори лінії, Ом/км;

l – довжина лінії, км;

 – середня номінальна напруга ступеня з якого виконується перерахунок, кВ;

– для трансформатора:  , (5.5)

де   – напруга короткого замикання трансформатора, %;

 – номінальна потужність трансформатора, МВА;

– для генератора: , (5.6)

де – індуктивний опір генератора у відносних одиницях;

 – номінальна потужність генератора, МВА.

Опір елементів електричної мережі у відносних одиницях:

– переведення іменованих величин у відносні одиниці:

, (5.7)

де  – базисна потужність, МВА.

– для лінії: ; (5.8)

– для трансформатора: ; (5.9)

– для генератора: . (5.10)

Результуючий опір мережі до точки КЗ:

  .  (5.11)

Базисні величини пов’язані між собою наступним виразом:

. (5.12)

При живленні споживачів від системи безмежної потужності, струм КЗ визначається за наступним виразами:

 – в практичних одиницях:

, . (5.13)

 – у відносних одиницях:

 . (5.14)

Якщо опір системи невідомий, але його необхідно врахувати в розрахунках, то його можна визначити наступним чином:

   (5.15)

де   – потужність КЗ на шинах системи, МВА.

Ударний струм КЗ визначається з виразу:

, (5.16)

де   – ударний коефіцієнт.

При КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій із напругою вищого ступеня понад 110 кВ – = 1,8; при КЗ на шинах 35 та 10 кВ підстанцій з вищим ступенем напруги 35 кВ – = 1,5; при КЗ у розподільчих мережах напругою 10 кВ, на шинах споживчих підстанцій і в низьковольтних мережах 0,38/0,22 кВ – = 1 [1,2].

Діюче значення повного струму КЗ за перший період визначається за виразом:

 (5.17)

Потужність КЗ визначається за наступним виразами:

 – в практичних одиницях:

, (5.18)

 – у відносних одиницях:

. (5.19)

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.  З якою ціллю виконують розрахунок струмів КЗ?

2.  Методика розрахунку струмів КЗ в практичних одиницях.

3.  Як приводяться різні опори до однієї ступені напруги.

4.  Методика розрахунку струмів КЗ в відносних одиницях.

5.  Як приводяться різні опри до базисних умов.

6.  Яка система може вважатись безмежної потужності?

7.  Як враховується опір системи?

8.  За якими виразами визначається струм КЗ при різних методах розрахунку?

9.  Що враховує ударний коефіцієнт?

3. ЛІТЕРАТУРА

1.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-224).

2.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 172-194).

3.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).

4.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.127-132).

5.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 137-157).

Задача 5.1

Визначити струм та потужність трьохфазного КЗ в точках К1, К2 для приведеної на схемі мережі (рис. 5.1). Активним опором елементів знехтувати. Вихідні дані приведені на схемі. Задачу розв’язати методом практичних та відносних одиниць.

Рисунок 5.1 – Розрахункова схема електричної мережі.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

1. Для розрахункової схеми мережі (Рис.5.1) складаємо еквівалентну схему заміщення і згортаємо її до простішого виду (Рис. 5.2).

Рисунок 5.2 – Еквівалентні схеми заміщення мережі.

 Розрахунок в практичних одиницях.

2. Опір елементів мережі в практичних одиницях:

,

.

3. Струм короткого замикання:

в точці К1: ;

в точці К2:

4.Потужність короткого замикання:

в точці К1:

в точці К2:

Розрахунок у відносних одиницях.

2. Задамося

, 

3. Опір елементів мережі у відносних одиницях:

;

;

;

;

 ;

;

.

4. Базисний струм:

.

5. Струм короткого замикання:

в точці К1: ;

в точці К2: .

3.Потужність короткого замикання:

в точці К1:

в точці К2:

Задача 5.2 (самостійно)

РТП 35/10 кВ потужністю , МВА приєднана до системи безмежної потужності повітряною лінією 35 кВ довжиною , км, яку виконано проводом марки АС перерізом , мм2 (Рис. 5.3). Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 5.1. Визначити струм КЗ, ударний струм та потужність трьохполюсного КЗ в точці К на шинах
10 кВ РТП.

Рисунок 5.2 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 5.1 – Вихідні дані для розрахунку мережі

ЗАНЯТТЯ 6

ТЕМА: РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ В МЕРЕЖІ НАПРУГОЮ 380/220 В

МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчити студентів розраховувати струми короткого замикання в електричних мережах напругою 380/220 В.

І. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Сільські електричні мережі з напругою 380 В виконують із глухо заземленою нейтраллю. В таких мережах можуть виникати трифазні, двофазні та однофазні короткі замикання (КЗ).

Як правило розрахунок зводиться до визначення максимального триполюсного струму короткого замикання на шинах 0,4 кВ трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ та струму однополюсного КЗ в найбільш електрично віддаленій точці лінії.

Значення струму триполюсного КЗ на шинах підстанції необхідне для вибору та перевірки електричних апаратів на термічну та динамічну стійкість та узгодження захистів трансформатора та лінії 0,38 кВ, а за струмом однополюсного КЗ в найбільш електрично віддаленій точці лінії перевіряють ефективність (чутливість) захисних пристроїв (реле, автоматів, плавких запобіжників).

При визначенні струмів замикання в мережах низької напруги треба враховувати як індуктивний, так і активний опори елементів схеми. У розрахунках не враховують опір лінії, що живить силовий трансформатор, і вважають, що напруга на шинах високої напруги трансформаторної підстанції при КЗ в мережі низької напруги залишається незмінною та дорівнює номінальному значенню.

 Результуючий опір до точки КЗ складається з активного та індуктивного опорів трансформатора 10/0,4 кВ та лінії 0,38 кВ.

Повний опір трансформатора визначається за виразом:

 (6.1)

Активний опір трансформатора:

, (6.2)

де   – втрати потужності в обмотці трансформатора, кВт.

.    (6.3)

або

Активний та реактивний опір лінії визначаємо за формулами (5.4):

, .

Струм триполюсного КЗ в будь-якій точці лінії визначається за відомими виразами (5.13) та (5.14): 

– при розрахунку методом практичних одиниць  

– при розрахунку методом відносних одиниць  .

Максимальний струм трьохполюсного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора визначається за виразом:

. (6.4)

Струм однополюсного КЗ лінії 0,38 кВ визначається за виразом:

, (6.5)

де   – фазна напруга мережі, В;

 – повний опір трансформатора струму КЗ на корпус [1-3], Ом;

 – повний опір петлі фаза-нуль до точки КЗ, Ом.

Опір петлі «фаза-нуль» в загальному випадку визначається:

 (6.6)

де ,  – питомий активний та індуктивний опір і-ї ділянки фазного провода, Ом/км;

,  – питомий активний та індуктивний опір і-ї ділянки нульового провода, Ом/км;

– питомий зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль, Ом/км;

 – довжина і-ї ділянки лінії, км.

Якщо фазний та нульовий провід виготовлені із кольорового металу, то їхнім індуктивним опором нехтують, тоді:

Якщо нульовий провід виконаний таким же перерізом, що і
фазний, тоді:

 Для проводів з кольорового металу зовнішній індуктивний опір петлі «фаза-нуль» приймається рівним  .

2. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.  Для чого розраховується триполюсний струм КЗ на шинах
0,4 кВ ТП 10/0,4 кВ?

2.  Для чого розраховуються однополюсні струми КЗ в кінці лінії 380/220 кВ?

3.  Як визначається струм триполюсного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора?

4.  Як розраховується струм однополюсного КЗ в лінії 0,38 кВ?

5.  Як визначається повний опір трансформатора замикання на корпус?

3. ЛІТЕРАТУРА

1.  Притака І.П. Електропостачання сільського господарства. - 2-е вид. перероб. та доп. – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1983.– 343с. (ст. 204-226).

2.  Будзко И. Ф., Зуль Н. М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. (ст. 172-196, 473).

3.  Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351с. (ст. 176-186).

4.  Практикум по электроснабжению сельского хозяйства под редакцией Будзко И.А. – М.: Колос,1982.–319с. (ст.127-132).

5.  Харкута К.С., Яницкий С.В., Ляш Э.В. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. – М.: Агропромиздат, 1992. – 223с. (ст. 137-157).

Задача 6.1

Лінія напругою 0,38 кВ відходить від шин споживчої трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ. Розрахункові данні наведені на схемі мережі (Рис. 6.1). Визначити струми триполюсного та однополюсного КЗ в точках К1 та К2.

Рисунок 6.1 – Розрахункова схема мережі.

Рисунок 6.2 – Еквівалентна схема заміщення мережі.

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

Приймаємо: .

1. Опір трансформатора:

2. Повний опір трансформатора струму замикання на корпус:

  [2].

3. Опір лінії (ділянок):

 А 25   .

 А 16  , .

; .

; .

4. Результуючий повний опір мережі:

.

5. Опір петлі «Фаза-нуль» до точки К2:

6. Струми КЗ у точці К1:

 .

.

.

7. Струми КЗ у точці К2:

.

.

Задача 6.2

Повітряна лінія 0,38 кВ приєднана до шин 0,4 кВ споживчої ТП 10/0,4 кВ із трансформаторами потужністю . кВА. Розрахункова схема лінії представлена на рисунку 6.2. Розрахувати найбільше й найменше значення струмів КЗ в лінії 0,38 кВ. Вихідні данні по
варіантам наведені в таблиці 6.1.

Рисунок 6.2 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 6.1 – Вихідні дані електричної мережі

ЗАНЯТТЯ 7

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6