РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 КВ
Исходные данные элементов схемы
1) Система бесконечной мощности
2) Трансформатор масляный,
Sном (кВ.А) Uном (кВ) Uк (%) Pк (кВт)
630 6/0.4 5.50 7.60
3) Автомат, Iном (А) Rа (Ом) Xа (Ом)
1600 0.00014 0.00008
4) Другой элемент, Rд (Ом) Xд (Ом)
0.01500 0.00000
5) Автомат, Iном (А) Rа (Ом) Xа (Ом)
100 0.00215 0.00120
6) Линия кабельная, материал - алюминий,
Fном (мм2) Rуд (Ом/км) Xуд (Ом/км) L (км)
35 0.894 0.064 0.090
7) Линия - провод, материал - алюминий,
Fном (мм2) Rуд (Ом/км) Xуд (Ом/км) L (км)
2.5 12.500 0.116 0.013
Токи трехфазного короткого замыкания в узлах сети 380 В
┌─────┬─────────────┬─────────────┬───────────┬───────────┐
│Номер│ Элемент │ Ток КЗ │ Ток КЗ │ Ударный │
│ узла│ схемы │периодический│ ударный │коэффициент│
│ │ │ кА │ кА │ │
├─────┼─────────────┼─────────────┼───────────┼───────────┤
│ 1 │ Система │ │ │ │
│ 2 │Трансформатор│ 16.533 │ 34.924 │ 1.494 │
│ 3 │ Автомат │ 16.405 │ 34.337 │ 1.480 │
│ 4 │Другой (R,X) │ 10.134 │ 14.554 │ 1.015 │
│ 5 │ Автомат │ 9.154 │ 13.123 │ 1.014 │
│ 6 │ Линия │ 2.244 │ 3.174 │ 1.000 │
│ 7 │ Линия │ 0.874 │ 1.236 │ 1.000 │
└─────┴─────────────┴─────────────┴───────────┴───────────┘
───────────
11 Оценка влияния вентильного преобразователя на систему электроснабжения
11.1 Основные положения
В процессе выработки, преобразования, распределения и потребления электроэнергии имеют место искажения формы синусоидальных токов и напряжений.
Главной причиной искажений являются вентильные преобразователи, электродуговые сталеплавильные и рудно-термические печи, установки дуговой и контактной электросварки.
Высшие гармоники тока и напряжения оказываю отрицательной воздействие на электрооборудование системы электроснабжения, потребителей электроэнергии, системы автоматики, релейной защиты, телемеханики и связи. Протекание несинусоидального тока в линии электропередачи, трансформаторах и электрических машинах вызывает дополнительные потери активной мощности, уровень которых может достигать нескольких процентов от потерь при синусоидальном токе. Несинусоидальные токи перегружают конденсаторные батареи, емкостное сопротивление которых обратно пропорционально порядку гармоник. В результате этого конденсаторные батареи не работают: они или отключаются вследствие перегрузки по току или за короткий срок выходят из строя в результате вспучивания, иногда разрывов.
11.2 Исходные данные
Источником высших гармоник (ИВГ) является сварочный выпрямитель. Он генерирует пятую, седьмую, одиннадцатую, тринадцатую гармоники тока, .
Исходные данные элементов схемы:
-Напряжение системы () – 6,3 кВ, смотри примечание.
-Мощность КЗ системы () – 200 МВ∙А.
-Материал жил кабельной линии (КЛ) – алюминий.
-Сечение кабеля () – 120 мм2, с. .
-Длина кабельной линии () – 0,87 км.
-Удельное реактивное сопротивление КЛ () – 0,076 Ом/км, с. 139 /6/.
-Удельное активное сопротивление КЛ () – 0,258 Ом/км, с. 139 /6/.
-Полная мощность трансформатора () – 0,630 МВ∙А.
-Высшее напряжение трансформатора () – 6,0 кВ.
-Низшее напряжение трансформатора () – 0,4 кВ.
-Напряжение КЗ трансформатора () – 5,5 %.
-Потери КЗ в трансформаторе () – 7,6 кВт.
-Расчетная мощность ИВГ () – 2∙0,75 МВ∙А.
-Номинальное напряжение сети в точке подключения ИВГ то же, что и номинальное напряжение на низшей стороне ГПП = 6 кВ.
-Номинальное напряжение нагрузки принимается, как и .
Примечание – напряжение системы берется на 5% выше номинального,
11.3 Расчетная схема
Схема для расчета несинусоидальности показана на рисунке 11.1.
Рисунок 11.1 – Расчетная схема
На рисунке 11.1 обозначены – – номер узла, – тип элемента.
11.4 Вспомогательный расчет
Найдем ток ИВГ гармоники
, (11.1)
где – номинальное напряжение сети в точке подключения ИВГ;
– номер гармоники.
Определим ток ИВГ для пятой гармоники
.
Определим ток ИВГ для седьмой гармоники
.
Определим ток ИВГ для одиннадцатой гармоники
.
Определим ток ИВГ для тринадцатой гармоники
.
Расчет проводим в относительных единицах (о.е.). За базисные величины примем:
-Базисная мощность .
-Базисное напряжение со стороны ВН
-Базисный ток со стороны ВН
(11.2)
-Базисное напряжение со стороны ВН
(11.3.)
Рассчитаем параметры схемы:
Реактивное сопротивление системы
(11.4)
Активное сопротивление системы
(11.5)
Реактивное сопротивление кабельной линии
(11.6)
Активное сопротивление кабельной линии
(11.7)
Реактивное сопротивление трансформатора
(11.8)
Активное сопротивление трансформатора
(11.9)
Реактивная мощность нагрузки
, (11.10)
где – расчетная реактивная мощность на один трансформатор,
, с. .;
– мощность батарей конденсаторов, , с. .
.
Активная мощность нагрузки
, (11.11)
где – расчетная активная мощность на один трансформатор,
, с. .
.
Определим полную мощность нагрузки
. (11.12)
Определим активное сопротивление нагрузки
(11.13)
Определим активное сопротивление нагрузки
(11.14)
Определим коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения .
Для каждой гармоники с номером составляется и рассчитывается схема замещения, показанная на рисунке 11.2.
Рисунок 11.2 – Расчетная комплексная схема замещения
На рисунке 11.2 приняты следующие обозначения:
- - напряжение -ой гармоники в первом узле относительно нулевого, о.е.;
- - напряжение -ой гармоники во втором узле относительно нулевого, о.е.;
-- напряжение -ой гармоники в третьем узле относительно нулевого, о.е.;
- - ток -ой гармоники в первой ветви, о.е.;
-- ток -ой гармоники в второй ветви, о.е.;
- - ток -ой гармоники ИВГ, о.е.
Комплексное сопротивление в первой ветви для пятой гармоники
(11.15)
Модуль комплексного сопротивления в первой ветви для пятой гармоники
(11.16)
Комплексное сопротивление во второй ветви для пятой гармоники
(11.17)
Модуль комплексного сопротивления во второй ветви для пятой гармоники
(11.18)
Суммарное комплексное сопротивление в первой и во второй ветви для пятой гармоники :
(11.19)
Модуль суммарного комплексного сопротивления в первой и во второй ветви для пятой гармоники
Комплексное сопротивление системы для пятой гармоники
(11.20)
Модуль комплексного сопротивления системы
Комплексное сопротивление нагрузки для пятой гармоники
(11.21)
Модуль комплексного сопротивления нагрузки
Ток ИВГ для пятой гармоники
(11.22)
Токи в первой и второй ветвях определяются по методу чужого сопротивления.
Ток в первой ветви
(11.23)
Ток для второй ветви
(11.24)
Рассчитаем напряжения в каждом узле относительно нулевой точки для пятой гармоники:
; (11.25)
; (11.26)
(11.27)
Для седьмой, одиннадцатой, тринадцатой гармоник расчеты проводятся аналогично. Результаты расчетов сведем в таблицу.
Таблица 11.4 – Результаты расчетов токов и напряжений
|
Номер гармоники, n |
Ток первой ветви, |
Ток второй ветви, |
Напряжение в первом узле, |
Напряжение во втором узле, |
Напряжение в третьем узле, |
|
5 |
0,312 |
0,004 |
0,779 |
1,056 |
0,944 |
|
7 |
0,159 |
0,002 |
0,555 |
0,747 |
0,644 |
|
11 |
0,064 |
0,001 |
0,353 |
0,472 |
0,392 |
|
13 |
0,046 |
0,001 |
0,289 |
0,399 |
0,328 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
