Xreferat.com » Рефераты по физике » Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ ПЕТРАЗАВОДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Расчет электрофизических воздействий

на электрические аппараты высокого напряжения»


Дисциплина: Электроэнергетика


(Вариант 17)


Факультет: Информатика прикладная математика

Кафедра энергетики и электротехники

Специальность: Электропривод

Выполнил студент 3 курса, 5 группы:

Волков Дмитрий Васильевич

Преподаватель: Веселов Анатолий Евгеньевич.


АПАТИТЫ

2008

Оглавление


1. Задание

1.1 Описание схемы

1.2 Справочные данные по линиям электропередачи

1.3 Справочные данные по трансформаторам выбранных типов

2. Составление схемы замещения и расчет параметров элементов схемы

2.1 Описание схемы замещения

2.2 Расчет параметров схемы замещения линий электропередачи

2.3 Расчет параметров схемы замещения трансформаторов

2.4 Расчет параметров нагрузки

3. Расчет рабочего тока для заданного режима потребления.

4. Расчет тока короткого замыкания и ударного тока для заданной точки замыкания

5. Определение импульса квадратичного тока

6. Выбор электрических аппаратов

6.1 Технические требования к электрическим аппаратам, устанавливаемым

в конце линии Л3


1. Задание


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения

Ес ном = 10.5 кВ, Zc = 0+j0.49 Ом

Линия электропередачи
Трансформатор
Число, тип Конструкция, сечение фазы, мм

Длина

км

Напряжение

кВ


Мощность

МВА

Напряжение

КВ

Л1 ВЛ АС-185 47 110
Т1 3x25 10.5/115
Л2 3xКЛ (3x120) 2 35
Т2 40 115/38.5/10.5
Л3 ВЛ АС-70 4 6
T3 5x1.6

1.1 Описание схемы


Схема на рис.1 включает источник тока Ес (генераторы), повышающий трансформатор Т1, включенных на ЛЭП Л1 110 кВ, понижающий трансформатор Т2, к которому на стороне 10.5 кВ последовательно включены линии Л2(35 кВ) и Л3(6 кВ), и группу из пяти трансформаторов нагрузки Т3(по 1.6 МВА).

Так как параметры реактора не заданы, в дальнейших расчетах его не учитываем.

Трансформаторы по схеме заданы следующих типов:

Т1 – повышающий двухобмоточный 3x25 МВА /10.5/115 кВ, *)

Т2 – трехобмоточный понижающий трансформатор 40 МВА /115/38.5/10.5 кВ,

Т3 – группа из пяти трансформаторов нагрузки мощностью по 1.6 МВА каждый.

Линии электропередачи заданы воздушные Л1 и Л3 в одноцепном исполнении. Линия Л2 состоит из трёх параллельно включенных кабелей сечением по 120 мм2.

*) Примечание. Если заданы напряжения повышающего трансформатора так же как для понижающего (например, 330 кВ), то необходимо брать коэффициент трансформации с увеличением на 5%, а ЭДС системы с увеличением на 10%, что соответствует средней величине сверхпереходной ЭДС генераторов.


1.2 Справочные данные [1] для выбранных проводов линий электропередачи


№ п/п ЛЭП

Конструк-ция фазы


Тип

Провода


Сопротив-ление постоянному току, rпр* Ом/км Расчет-ный диаметр, dпр , мм Индуктивное сопротивление трехжильных кабелей, хл* Ом/км
1 Л1 АС-185 АС-185/29 0.162 18.8
2 Л2 3x120 120 (35кВ) 0.258
0.12
3 Л3 АС-70 АС-70/11 0.42 11.4

(Пояснение. В типе провода под дробью указано сечение стальных жил.)


1.3 Справочные данные по трансформаторам выбранных типов


№ п/п Тип трансфор-матора Uном, кВ Потери, кВт


ВН СН НН Рх.х Рк.з.






В-С В-Н С-Н
1 ТРДН-25000/110 115 - 10.5 29 120
2 ТДТН-40000/110 115 38.5 11 50 230

№ п/п Тип трансфор-матора Uном, кВ Iх.х.,% Uк.з., %


ВН СН НН
В-С В-Н С-Н
1 ТРДН-25000/110 115 - 10.5 0.8 10.5
2 ТДТН-40000/110 115 38.5 11 0.9 10.5 17 6

2. Составление схемы замещения и расчет параметров элементов схемы


2.1 Описание схемы замещения


По заданию необходимы расчеты рабочего режима и аварийного режима при возникновении короткого замыкания. Так как ток короткого замыкания и ударный ток ограничиваются только продольными сопротивлениями линий и трансформаторов схему замещения можно упростить, исключив индуктивности намагничивания трансформаторов и емкости линий. Кроме того, исключаем ветви схемы замещения трехобмоточных трансформаторов, через которые не протекает ток замыкания. Тогда схема замещения упрощается и принимает вид, приведенный на рис.2.


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения

Рис. 2


Упрощенная схема замещения

На схеме указаны сопротивления и индуктивности соответствующих элементов: источника тока Rc и Xc, повышающего и понижающих трансформаторов Rт и Xт, нагрузки Rн и Xн. В упрощенном варианте схемы замещения Rт и Xт учитывают параметры двух обмоток трансформатора, через которые протекает ток короткого замыкания. Штрих в обозначении элементов указывает на необходимость приведения реальных значений параметров элементов сети к напряжению участка, для которого выполняется расчет (по заданию 6 кВ).

2.2 Расчет параметров схемы замещения линий электропередачи


1. Для воздушных ЛЭП по [1] выбираем типы опор:

- Л1 одноцепную железобетонную промежуточную свободностоящую типа ПБ110-1,

- Л3 промежуточную для населенной местности П10-1 (П20-1),

Геометрия расположения проводов на опоре и расстояния даны в табл.1.


Таблица 1

Геометрия расположения фаз на опорах воздушных ЛЭП

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения

ЛЭП Напряжение, кВ

Тип

опоры

Расстояния по рис.




o-a o-b o-c c-b

Л1 110 ПБ110-1 2,0 2,0 3,5 3,0

Л3 6 П10-1 0,655 0 0,655 1,13

Определяем расстояния между фазными проводами DAB, DBC, DAC и средне - геометрические расстояния между фазными проводами Dф для каждой воздушной линии.


Для Л1 Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения м, Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения м,

DAC=2,0+3,5=5,5 м,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения м

Для Л3 Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения м, Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения м, DAC=0,655+0,655=1,31 м.

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения м


2. Расчет погонных параметров линий и параметров схемы замещения линий.

а) Находим эквивалентные радиусы фаз ЛЭП.

Для Л1 и Л3 фазные провода не имеют расщепления поэтому эквивалентный радиус фазы равен расчетному радиусу провода: для Л1 rэ=0,5Чdпр = 0,5Ч0,0188 = 0,0094 м, для Л3 rэ=0,5Чdпр = 0,5Ч0,0114= 0,0057 м

б) Определим погонное активное rл* и индуктивное xл* сопротивления линий, а так же сопротивление Rл и индуктивность Xл модели линий:

- для Л1, в которой фаза состоит из одного провода,


rл* = rпр* = 0,162 Ом/км,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом/км,

Rл = rл*Чlл = 0,162 Ом/км Ч47 км = 7,62 Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом;


- для Л2, состоящей из трёх параллельно включенных кабелей 3х120 мм2 с жилами из алюминия (по данным Справочника),


Rл = rл*ЧlлЧ(1/3) = 0.258 Ом/км Ч2 км Ч(1/3) = 0,172 Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом;


- для Л3, в которой фаза состоит из одного провода,


rл* = rпр* = 0.42 Ом/км,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом/км,

Rл = rл*Чlл = 0.42 Ом/км Ч4 км = 1.68 Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом;


2.3 Расчеты параметров схемы замещения трансформаторов


ТРДН-25000/110 расчет выполнен для стороны 110 кВ


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения , Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения , Ом.


ТДТН-40000/110 расчет выполнен для стороны 110 кВ


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения , Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения , Ом.


2.4 Расчет параметров нагрузки


Расчет параметров нагрузки выполняем по значению номинальной мощности установленных трансформаторов нагрузки.

Полная мощность нагрузки по номинальной мощности трансформаторов нагрузки


Sнн = nтЧSт = 5Ч1,6 = 8 МВА.


Находим активную и реактивную составляющие мощности нагрузки и соответствующие активное и индуктивное сопротивление нагрузки для последовательной схемы ее замещения, принимая значение cos(j) = 0,85


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом.


Далее параметры элементов модели приводим по напряжению к тому участку цепи, для элементов которого определяются динамические и термические воздействия, т.е. к сети 6 кВ. Для этого используем коэффициенты приведения. Эти коэффициенты можно рассчитать исходя из номинальных напряжений сети, кроме первого участка с повышающим трансформатором. Таким образом, коэффициент приведения источника к стороне 110 кВ равен kи = 115/10,5 =11. Коэффициент приведения со стороны 110 кВ к 6 кВ k110 110 = 110/6 =18,33. Коэффициент приведения со стороны 110 кВ к 6 кВ k110 = 110/6 = 18,33.

С учетом коэффициентов приведения рассчитываем параметры элементов схемы замещения.

Параметры модели источника (системы)


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения кВ, Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом


Параметры Т1 и Л1(коэффициент 1/3 учитывает включение трёх трансформаторов параллельно)


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряженияОм, Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом.

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом, Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом.


Параметры Т2


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряженияОм,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряженияОм,


3. Расчет номинального тока для заданной нагрузки


Ток рабочего режима i1(t) определяется в виде i1(t)=Ia1Чcos(wt-j1),

где индекс 1 соответствует рабочему (предаварийному) режиму.


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения


где Z1, R1, X1 – полное, активное и индуктивное сопротивления участка в рабочем (номинальном) режиме


R1 = Rc’ + Rт’ + Rл1’+ Rтвн’+Rл2+Rл3+Rн =

= 0 + 0,0025 + 0,023 + 0,0056 + 0,172 + 1,68 + 3,8 = 5,7 Ом,

X1 = Xc’ + Xт’ + Xл1’ + Xтвн’ + Xл2 + Xл3 + Xн =

= 0,49 + 0,055 + 0,056 + 0,167 + 0,08 + 1,42 + 2,3 = 4,56 Ом

Z1Н = R1 + jЧX1 = 5,7 + j Ч4,5 Ом, Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения Ом,

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения.


Действующее значение номинального тока нагрузки в сети 6 кВ


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения А.


Здесь Z1н – сопротивление контура с сопротивлением номинальной нагрузки на трансформаторы Т3 (без учета коэффициента загрузки).


4. Расчет тока короткого замыкания и ударного тока для заданной точки замыкания


Установившийся ток короткого замыкания iк(t) определяем в виде


I2(t)=I2аЧcos(wt-j2).


Сопротивление участка сети от ЭДС до точки короткого замыкания


R2=Rc’+Rт’+Rл1’+Rтвн’+Rл2+Rл3=0+0,0025+0,023+0,0056+0,172+1,68 =1,88Ом,

X2=Xc’+Xт’+Xл1’+Xтвн’+Xл2+Xл3=0,49+0,055+0,056+0,167+0,08+1,42=2,27Ом

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения


Действующее значение тока короткого замыкания


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения А = 1,4 кА.


Расчет ударного тока для заданной точки замыкания

Находим постоянную затухания переходной составляющей тока к.з.


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения с.


Определяем наибольшее значение ударного тока в момент времени, когда переменная составляющая достигает максимума, т.е. через полпериода – 10 мс после момента возникновения замыкания.


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения

Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения кА.


Определим величину отключаемого тока при срабатывании релейной защиты за время tз = 0,01 с при собственном времени отключения выключателя tо = 0,1 с для масляного выключателя и при t0 = 0,05 с для вакуумного выключателя. Полное время отключения составит tм = 0,01 + 0,1 = 0,11 с для маслянного выключателя и tм = 0,01 = 0,05 = 0,06 с для вакуумного выключателя. Соответствующие токи отключения равны

Для масляного выключателя


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряженияРасчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения кА.


Для вакуумного выключателя


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряженияРасчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения кА.


Токи отключения одинаковые, так как в данной точке сети переходная составляющая быстро затухает. Действующее значение тока отключения составляет 1,97 / 1,414 = 1,4 кА.

5. Определение импульса квадратичного тока


Так как в заданной схеме не предполагается подпитка тока к.з. от двигателей импульс квадратичного тока можно рассчитать по следующему выражению с учетом зависимости от времени отключения:


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения , кА2с,


где Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения - действующее значение переменной составляющей тока короткого замыкания,

Δt = tз + tо – время отключения замыкания, включающее время действия защиты (tз) и собственное время отключения выключателя (tо). Для масляных выключателей to = 0,08…0,2 с. Для вакуумных выключателей о = 0,05…0,07 с. Для уставки релейной защиты t = 0,5…1,1 c при использовании масляного выключателя с tо = 0,1 с максимальное время отключения Δt = 1,1 + 0,1 = 1,2 с.


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения кА2с.


Границы тока термической стойкости Iт определяем из импульса квадратичного тока.

Для выключателей, разъединителей и трансформаторов тока 6 кВ при длительности протекания тока t = 4 с


Расчет электрофизических воздействий на электрические аппараты высокого напряжения кА.


6. Выбор электрических аппаратов


6.1 Технические требования к электрическим аппаратам, устанавливаемым в конце Л3


По результатам расчетов определяем с небольшим запасом следующие требования.

Номинальное напряжение – 6 кВ.

Номинальный ток – не менее 600 А.

Амплитуда сквозного тока – предельный ток электродинамической стойкости – не менее 2,2 кА.

Номинальный ток отключения – не менее 2 кА (действующее значение).

Ток термической стойкости - не менее 1 кА.

Допустимый импульс квадратичного тока - не менее 2,35 кА2с.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: