Файл: Образовательное учреждение высшего образования сибирский государственный университет водного транспорта.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ток включения одного из одновременно запускаемых электродвигателей (с наибольшим пусковым током) берется с учетом коэффициента ka:
;
(8.6)
токи включения остальных одновременно запускаемых двигателей определяются как
,
(8.7)
токи включения трансформаторов и выпрямительных агрегатов вычисляются по формуле
.
Уставку на ток срабатывания в зоне КЗ генераторных и секционных выключателей, а также выключателей перемычек для отстройки от ложных срабатываний ориентировочно следует принимать в пределах:
(8.8)
.
По результатам расчёта были выбраны автоматы, представленные в приложение 3
Подбор электроизмерительных приборов
На главном распределительном щите и главном распределительном щите для каждого генератора необходимо установить следующие устройства:
а) амперметр с переключателем для измерения силы тока в каждой фазе Iном + 30%;
б) вольтметр с переключателем для измерения фазных или сетевых напряжений Uном + 20%;
c) Частотомер (двойной частотомер может использоваться для генераторов, работающих параллельно с номиналом ± 10%)
г) Ваттметр Rном + 30% -15%
Для синхронизации генераторов на пульте управления главного распределительного щита размещается синхроскоп вместе с вольтметром, частотомером с переключателями. Подбор электроизмерительных приборов и производится в виде таблицы 16-19
Таблица 16
Приборы для панели управления
Таблица 17
Приборы для генераторной панели фазометр
Таблица 18 Приборы для панели питания с берега
Подбор измерительных трансформаторов
Мы подбираем трансформаторы тока в соответствии с номинальным током и номинальным напряжением, а затем проверяем, соответствует ли нагрузка указанному классу точности. Условия выбора ITT:
Нагрузка трансформатора тока:
Таблица 19 Подбор трансформатора
ИТС типа ОСС-0,16 используются на судах, снижающих напряжение с 380 до 127 В, номинальную мощность 160 ВА. Класс точности 1. ITS защищен плавкими предохранителями на первичной и вторичной сторонах. ИНН проверяется по рабочему состоянию в определенном классе точности.
Принимаем 4 измерительных ТН ОСС-0,16 на 2 генератора.
Таблица 20
Подбор ИТН
9. Расчёт токов короткого замыкания
9.1 Общие положения
Р
асчет режимов коротких замыканий (КЗ) СЭЭС сводится, главным образом, к определению максимальных значений тока при коротких замыканиях в различных точках сети. Это дает возможность произвести правильный выбор коммутационных
аппаратов, проверить динамическую стойкость
шин, правильно построить защиту электроэнергетической системы и т.п.
Рисунок 1 – Исходная принципиальная схема для расчёта токов КЗ в СЭЭС
Расчет токов КЗ начинают с составления исходной схемы электроэнергетической системы (рисунок 2), в которую включают все параллельно работающие генераторы с указанием их типов, мощностей и т.п. На схеме указывают длины и сечения кабелей и шин,
Рисунок 2 – Схема замещения для расчёта токов КЗ СЭЭС
трансформаторы, автоматы и все другие элементы, сопротивления которых предполагается учитывать. Затем на схему наносят предполагаемые расчетные точки КЗ.
х*г1, х*г2 и r*г1, r*г2 – суммарные индуктивные и активные сопротивления генераторов и участков кабелей от генераторов до ГРЩ
Сопротивления кабелей определяются по выражениям:
,
(9.1)
,
где R и Х – удельные активное и реактивное сопротивления кабеля, Ом/км; l – длина участка кабельной трассы, м; n – количество кабелей на участке цепи, проложенных параллельно.
Сопротивления других элементов берутся из каталогов и справочников.
Затем принимаются базисные условия. За базисную мощность Sб обычно принимается суммарная мощность всех генераторов, включенных в исходную схему, а за базисное напряжение Uб – номинальное линейное напряжение на шинах ГРЩ.
Активное и реактивное сопротивления в относительных единицах, если известны соответствующее сопротивления в омах, равны:
(9.2)
В основном, параметры оборудования в справочной литературе приводятся в относительных
номинальных единицах, когда в качестве базисных принимаются их номинальное напряжение (Uб=Uном)
и номинальная мощность (Sб=Sном)
В этом случае необходимо все параметры привести к общим базисным условиям.
Пересчет сопротивлений от одних базисных условий к другим можно произвести по формулам
,
(9.3)
,
где 
и
– индуктивное и активное сопротивления (генераторов, двигателей и трансформаторов), выраженные через собственные номинальные напряжения и мощности.
Затем схему замещения, пользуясь известными приемами и правилами эквивалентирования
электрических схем, преобразуют к простейшему эквивалентному виду относительно каждой принятой для расчета точки КЗ. При этом учитывают, что в точке КЗ напряжение равно нулю (как при металлическом КЗ), а по мере удаления от нее к источнику питания напряжение увеличивается. Э.д.с. всех генераторов, в том числе и результирующую э.д.с. обычно принимают равными 1 (в относительных единицах).
Таких эквивалентных схем замещения необходимо получить столько, сколько намечено к расчету точек КЗ. Каждый раз в результате преобразования схемы замещения находят результирующее (эквивалентное) сопротивление
, по которому определяют токи КЗ.
а)
в)
б)
Рисунок 5 - схемы замещения определения сопротивлений СЭЭС
а) Сворачивание схемы для определения общего сопротивления генераторных цепей
б) Сворачивание схемы для определения эквивалентного сопротивления двух параллельных генераторных цепей
в) Сворачивание схемы для определения результирующего сопротивления в точке K4
9.2 Расчёт токов короткого замыкания.
Для расчета токов КЗ в СЭЭС разработан ряд методов. Наиболее известные из них – упрощенный аналитический метод и метод расчетных кривых. Последний является достаточно простым и удобным для практики и широко применяется для расчета токов КЗ в судовых энергосистемах.
Расчетные кривые представляют собой (рисунок 6) зависимость в относительных единицах действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания Iп.к.з от величины результирующего сопротивления Zрез до расчетной точки КЗ.
Кривые построены для различных моментов времени после начала КЗ: для t=0; 0,01; 0,05; 0,1; 0,15; 0,25; 0,4; 0,6 с и t=, в соответствии с процессом затухания тока.
Пользуясь расчетными кривыми, можно получить все необходимые значения составляющих тока КЗ:
где Куд – ударный коэффициент, учитывающий затухание апериодической составляющей тока КЗ и определяемый по кривой рисунок 7 в зависимости от отношения хрез/rрез цепи КЗ.
Действующее значение дополнительного тока эквивалентного двигателя, посылаемого в точку КЗ, определяют по формуле:
(9.5)
,
где Zдв – сопротивление эквивалентного двигателя; Едв – э.д.с. эквивалентного двигателя (Едв=0,9о.е); ∆U – величина потери напряжения на участке кабеля от шин ГРЩ до точки КЗ (остаточное напряжение)
Значение остаточного напряжения определяется следующим образом: ∆U=I0∙Zкаб, где I0 – действующее значение периодического тока генераторов для t=0, о.е; Zкаб – полное сопротивление кабеля от ГРЩ до точки КЗ.
Сопротивление эквивалентного двигателя Zдв в относительных номинальных единицах определяется по кратности его пускового тока. Принимая кратность пускового тока эквивалентного двигателя равной 5, получаем
(9.6)
,
где Sдв – номинальная мощность эквивалентного двигателя, определяемая по уровню загрузки генераторов электростанции кВА; Sб –базисная мощность, которая принимается равной суммарной мощности всех генераторов, включенных в исходную схему, кВА;
Наиболее вероятная загрузка генераторов судовых электростанций – около 75 % их номинальной мощности, поэтому
(9.7)
(9.8)
В связи с тем, что обмотки асинхронных двигателей имеют высокое активное сопротивление, апериодической составляющей тока подпитки можно пренебречь. Периодическая же составляющая Iдв предполагается незатухающей, а ударный ток подпитки iуд.дв принимается равным амплитудному значению периодического тока:
(9.9)
Общий ударный ток в точке КЗ равен сумме токов генераторов и двигателей:
iуд=iуд
(9.10)
Действующее значение установившегося тока КЗ равно
I=I+Iдв
Для получения действующего значения периодической составляющей и ударного тока КЗ в амперах необходимо полученные значения умножить на базисный ток Iб определяемый следующим образом
(9.11)
Таблица 21 – Расчёт эквивалентных сопротивлений и периодические составляющие токов КЗ.
Таблица 22 – Ударные коэффициенты
Таблица 23 –Ударные токи и действующие значения периодических составляющих токов КЗ в соответствующих точках.
10. Проверка элементов судовой энергосистемы по токам короткого замыкания.
; (8.6)
токи включения остальных одновременно запускаемых двигателей определяются как
, (8.7)
токи включения трансформаторов и выпрямительных агрегатов вычисляются по формуле
.Уставку на ток срабатывания в зоне КЗ генераторных и секционных выключателей, а также выключателей перемычек для отстройки от ложных срабатываний ориентировочно следует принимать в пределах:
(8.8)
.По результатам расчёта были выбраны автоматы, представленные в приложение 3
Подбор электроизмерительных приборов
На главном распределительном щите и главном распределительном щите для каждого генератора необходимо установить следующие устройства:
а) амперметр с переключателем для измерения силы тока в каждой фазе Iном + 30%;
б) вольтметр с переключателем для измерения фазных или сетевых напряжений Uном + 20%;
c) Частотомер (двойной частотомер может использоваться для генераторов, работающих параллельно с номиналом ± 10%)
г) Ваттметр Rном + 30% -15%
Для синхронизации генераторов на пульте управления главного распределительного щита размещается синхроскоп вместе с вольтметром, частотомером с переключателями. Подбор электроизмерительных приборов и производится в виде таблицы 16-19
Таблица 16
Приборы для панели управления
| Прибор | Класс точности | Предел измерения | Род тока | Рпотр, Вт | Тип |
| Амперметр | 1,5 | 1,5 кА | Перем. | 3,5 | Д 1500 |
| Вольтметр | 1,5 | 500 В | Перем. | 4,5 | Д 1500 |
| Частотомер | 1,5 | 45-50 Гц | Перем. | 9 | Д 1506 |
| Синхроноскоп | - | - | Перем. | 8,1 | Э 1505 |
| Мегометр | 1,5 | 0-5 МоМ | Перем. | 1,1 | М 1503 |
Таблица 17
Приборы для генераторной панели фазометр
| Прибор | Класс точности | Предел измерения | Род тока | Рпотр, Вт | Тип |
| Амперметр | 1,5 | 1,5 кА | Перем. | 3,5 | Д 1500 |
| Вольтметр | 1,5 | 500 В | Перем. | 4,5 | Д 1500 |
| Частотомер | 1,5 | 45-50 Гц | Перем. | 9 | Д 1506 |
| Ваттметр | 2,5 | 600 кВт | Перем. | 7 | Д 1503 |
Таблица 18 Приборы для панели питания с берега
| Прибор | Класс точности | Предел измерения | Род тока | Рпотр, Вт | Тип |
| Вольтметр | 1,5 | 450 В | Перем. | 4,5 | Д 1500 |
| Фазоуказатель | 1,5 | - | Перем. | 2 | Д-145 |
Подбор измерительных трансформаторов
Мы подбираем трансформаторы тока в соответствии с номинальным током и номинальным напряжением, а затем проверяем, соответствует ли нагрузка указанному классу точности. Условия выбора ITT:
Нагрузка трансформатора тока:
Таблица 19 Подбор трансформатора
| Наименование | Тип | f, Гц | Iн, А | Класс точности | Sн2, ВА | Uн, В | Iн, А | кол-во |
| Амперметр генератора | ТШС-0,66 ОМ3 | 50 | 1000 | 1 | 40 | 660 | 5 | 4 |
| Амперметр ПБ | ТШС-0,66 ОМ3 | 50 | 1000 | 1 | 40 | 660 | 5 | 1 |
| Амперметр брашпиля | ТКС-0,66 ОМ3 | 50 | 100 | 1 | 40 | 660 | 5 | 1 |
| Амперметр рулев. устр. | ТКС-0,66 ОМ3 | 50 | 100 | 1 | 40 | 660 | 5 | 1 |
| Амперметр РЩ насосов | ТКС-0,66 ОМ3 | 50 | 20 | 1 | 40 | 660 | 5 | 1 |
| Амперметр РЩ | ТКС-0,66 ОМ3 | 50 | 10 | 1 | 40 | 660 | 5 | 1 |
ИТС типа ОСС-0,16 используются на судах, снижающих напряжение с 380 до 127 В, номинальную мощность 160 ВА. Класс точности 1. ITS защищен плавкими предохранителями на первичной и вторичной сторонах. ИНН проверяется по рабочему состоянию в определенном классе точности.
Принимаем 4 измерительных ТН ОСС-0,16 на 2 генератора.
Таблица 20
Подбор ИТН
| приемники | Тип | U1, В | U2, В | S1, ВА | S2, ВА |
| генератор | ОСС-0,16 | 380 | 127 | 0,16 | 0,16 |
9. Расчёт токов короткого замыкания
9.1 Общие положения
Р
асчет режимов коротких замыканий (КЗ) СЭЭС сводится, главным образом, к определению максимальных значений тока при коротких замыканиях в различных точках сети. Это дает возможность произвести правильный выбор коммутационных аппаратов, проверить динамическую стойкость
шин, правильно построить защиту электроэнергетической системы и т.п.
Рисунок 1 – Исходная принципиальная схема для расчёта токов КЗ в СЭЭС
Расчет токов КЗ начинают с составления исходной схемы электроэнергетической системы (рисунок 2), в которую включают все параллельно работающие генераторы с указанием их типов, мощностей и т.п. На схеме указывают длины и сечения кабелей и шин,
Рисунок 2 – Схема замещения для расчёта токов КЗ СЭЭС
трансформаторы, автоматы и все другие элементы, сопротивления которых предполагается учитывать. Затем на схему наносят предполагаемые расчетные точки КЗ.
х*г1, х*г2 и r*г1, r*г2 – суммарные индуктивные и активные сопротивления генераторов и участков кабелей от генераторов до ГРЩ
Сопротивления кабелей определяются по выражениям:
,
(9.1)
,где R и Х – удельные активное и реактивное сопротивления кабеля, Ом/км; l – длина участка кабельной трассы, м; n – количество кабелей на участке цепи, проложенных параллельно.
Сопротивления других элементов берутся из каталогов и справочников.
Затем принимаются базисные условия. За базисную мощность Sб обычно принимается суммарная мощность всех генераторов, включенных в исходную схему, а за базисное напряжение Uб – номинальное линейное напряжение на шинах ГРЩ.
Активное и реактивное сопротивления в относительных единицах, если известны соответствующее сопротивления в омах, равны:
(9.2)
В основном, параметры оборудования в справочной литературе приводятся в относительных
номинальных единицах, когда в качестве базисных принимаются их номинальное напряжение (Uб=Uном)
и номинальная мощность (Sб=Sном)
В этом случае необходимо все параметры привести к общим базисным условиям.
Пересчет сопротивлений от одних базисных условий к другим можно произвести по формулам
, (9.3)
, и – индуктивное и активное сопротивления (генераторов, двигателей и трансформаторов), выраженные через собственные номинальные напряжения и мощности. Затем схему замещения, пользуясь известными приемами и правилами эквивалентирования
электрических схем, преобразуют к простейшему эквивалентному виду относительно каждой принятой для расчета точки КЗ. При этом учитывают, что в точке КЗ напряжение равно нулю (как при металлическом КЗ), а по мере удаления от нее к источнику питания напряжение увеличивается. Э.д.с. всех генераторов, в том числе и результирующую э.д.с. обычно принимают равными 1 (в относительных единицах).
Таких эквивалентных схем замещения необходимо получить столько, сколько намечено к расчету точек КЗ. Каждый раз в результате преобразования схемы замещения находят результирующее (эквивалентное) сопротивление
, по которому определяют токи КЗ. а)
в)
б)
Рисунок 5 - схемы замещения определения сопротивлений СЭЭС
а) Сворачивание схемы для определения общего сопротивления генераторных цепей
б) Сворачивание схемы для определения эквивалентного сопротивления двух параллельных генераторных цепей
в) Сворачивание схемы для определения результирующего сопротивления в точке K4
9.2 Расчёт токов короткого замыкания.
Для расчета токов КЗ в СЭЭС разработан ряд методов. Наиболее известные из них – упрощенный аналитический метод и метод расчетных кривых. Последний является достаточно простым и удобным для практики и широко применяется для расчета токов КЗ в судовых энергосистемах.
Расчетные кривые представляют собой (рисунок 6) зависимость в относительных единицах действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания Iп.к.з от величины результирующего сопротивления Zрез до расчетной точки КЗ.
Кривые построены для различных моментов времени после начала КЗ: для t=0; 0,01; 0,05; 0,1; 0,15; 0,25; 0,4; 0,6 с и t=, в соответствии с процессом затухания тока.
Пользуясь расчетными кривыми, можно получить все необходимые значения составляющих тока КЗ:
-
действующие значения периодического тока КЗ в любой момент времени (I0; I0,01; I0,05; I0,1 …I); -
(9.4)
значение ударного тока КЗ генераторов с учетом затухания периодического и апериодического токов за время, равное 0,01 с:
где Куд – ударный коэффициент, учитывающий затухание апериодической составляющей тока КЗ и определяемый по кривой рисунок 7 в зависимости от отношения хрез/rрез цепи КЗ.
 Рисунок 6 - Расчетные кривые для определения периодической составляющей тока КЗ СЭЭС |  Рисунок 7 - Зависимость ударного коэффициента Куд от отношения хрез/rрез |
Действующее значение дополнительного тока эквивалентного двигателя, посылаемого в точку КЗ, определяют по формуле:
(9.5)
,где Zдв – сопротивление эквивалентного двигателя; Едв – э.д.с. эквивалентного двигателя (Едв=0,9о.е); ∆U – величина потери напряжения на участке кабеля от шин ГРЩ до точки КЗ (остаточное напряжение)
Значение остаточного напряжения определяется следующим образом: ∆U=I0∙Zкаб, где I0 – действующее значение периодического тока генераторов для t=0, о.е; Zкаб – полное сопротивление кабеля от ГРЩ до точки КЗ.
Сопротивление эквивалентного двигателя Zдв в относительных номинальных единицах определяется по кратности его пускового тока. Принимая кратность пускового тока эквивалентного двигателя равной 5, получаем
(9.6)
,где Sдв – номинальная мощность эквивалентного двигателя, определяемая по уровню загрузки генераторов электростанции кВА; Sб –базисная мощность, которая принимается равной суммарной мощности всех генераторов, включенных в исходную схему, кВА;
Наиболее вероятная загрузка генераторов судовых электростанций – около 75 % их номинальной мощности, поэтому
(9.7)
(9.8)
В связи с тем, что обмотки асинхронных двигателей имеют высокое активное сопротивление, апериодической составляющей тока подпитки можно пренебречь. Периодическая же составляющая Iдв предполагается незатухающей, а ударный ток подпитки iуд.дв принимается равным амплитудному значению периодического тока:
(9.9)
Общий ударный ток в точке КЗ равен сумме токов генераторов и двигателей:
iуд=iуд
(9.10)
Действующее значение установившегося тока КЗ равно
I=I+Iдв
Для получения действующего значения периодической составляющей и ударного тока КЗ в амперах необходимо полученные значения умножить на базисный ток Iб определяемый следующим образом
(9.11)
Таблица 21 – Расчёт эквивалентных сопротивлений и периодические составляющие токов КЗ.
| | r, о.е. | x, о.е | Z | I0 | I0,01 | I∞ |
| К1 | 0,079 | 0,55 | 0,55 | 1,8 | 1,75 | 2 |
| К2 | 0,042 | 0,277 | 0,28 | 3,5 | 3,3 | 3,1 |
| К3 | 0,177 | 0,2829 | 0,33 | 3,1 | 2,8 | 3 |
Таблица 22 – Ударные коэффициенты
| | xi/ri | Куд |
| x1/r1 | 6,89 | 1,65 |
| x2/r2 | 6,59 | 1,62 |
| X3/r3 | 1,59 | 1,14 |
Таблица 23 –Ударные токи и действующие значения периодических составляющих токов КЗ в соответствующих точках.
| | iуд, А | I, А |
| К1 | 8,929 | 6446,73 |
| К2 | 12,53 | 9046,66 |
| К3 | 9,224 | 6659,97 |
10. Проверка элементов судовой энергосистемы по токам короткого замыкания.