Материал: Динамические процессы и устойчивость судовых электроэнергетических систем

rk, xk - суммарные активное и реактивное сопротивления от ГРЩ до точки К4 соответственно 16,705 и 4,83 мОм в базисных о.е.

 ,

Преобразуем схему к лучевой (рис. 7).

Рисунок 7 - Лучевая схема для расчета тока короткого замыкания в точке К4Определим сопротивления луча эквивалентного генератора для сверхпереходного режима

Для переходного и установившегося режимов схема замещения приведена к виду на рис. 8, где сопротивления схемы для переходного и установившегося режимов определены, как

Рисунок 8 - Схема для расчета тока короткого замыкания в точке К4 в переходном и установившемся режимах

Начальные значения сверхпереходного и переходного тока эквивалентного генератора при к.з. в точке К4

Значение установившегося тока к.з.

Постоянные времени

Действующее значение периодической составляющей тока к.з. для моментов t=0,01c; t=0,04c;

Ударный ток эквивалентного генератора

Сопротивления луча эквивалентного двигателя в базисных о.е.

Постоянные времени затухания периодической и апериодической составляющей тока к.з. эквивалентного двигателя

Ток подпитки для t=0.01c от эквивалентного асинхронного двигателя

Суммарное значение ударного тока в точке К4

.

Расчет тока к.з. в точке К5

Для расчета тока к.з. в точке К5 используем схему замещения и лучевую, приведенные на рисунках соответственно 6 и 7. При этом активные и реактивные сопротивления схемы замещения определены ранее

где rк, xк - суммарные активное и реактивное сопротивления от ГРЩ до точки К4 соответственно 60,79 и 104,024мОм (см.табл. 2); в базисных о.е. соответственно:

 ,

Сопротивления луча эквивалентного генератора для сверхпереходного режима

Для переходного и установившегося режимов используем схему замещения, приведенную на рис. 8 , где сопротивления схемы для переходного и установившегося режимов определены, как

Начальные значения сверхпереходного и переходного тока эквивалентного генератора при к.з. в точке К5

Установившийся ток к.з.:

Постоянные времени:

Действующее значение периодической составляющей тока к.з. для момента времени t=0.01c:

Ударный ток эквивалентного генератора:

Сопротивления луча эквивалентного двигателя (рис. 7) в базисных о.е.

Постоянные времени затухания периодической и апериодической составляющей тока к.з. эквивалентного двигателя

Ток подпитки для t=0.01c от эквивалентного асинхронного двигателя

Суммарное значение ударного тока в точке К5

Результаты расчета токов к.з. сводим в таблицу:

Таблица 3 - Результаты расчета токов короткого замыкания

6 Проверка кабелей на термическую стойкость

На термическую стойкость кабели проверяются по условию

q≥qmin,

где q - выборное сечение проводника.

qmin - к√Вк (для принятых в проекте марок КНР согласно приложению 21.ОСТ5.6181-81 принимаем к=7,3).

Для генераторного фидера уставка срабатывания автоматического выключателя 0,18с и тепловой импульс для этого момента времени Вк=10,944кА2с.

Отсюда минимальное сечение qmin=7,3√10,944=24,205мм2.

Таким образом, для генераторного фидера годятся все сечения, начиная с 25мм2 и более, т.е. сечение 370мм2 (2ˣ185), выбранное из условий нагрева, удовлетворяет заданному условию.

Срабатывание защиты на фидерах потребителей происходит в течение 0,04с. Для этого момента времени Вк=Вк0,04=2,566кА2с и минимальное сечение qmin=7,3√2,566=11,694мм2.

Таким образом на фидерах, подключаемых к ГРЩ потребителей можно применять кабели сечением 16кв.мм и более.

7 Выбор и проверка аппаратуры по предельным точкам к.з.

Проверка автоматических выключателей

Автоматические выключатели с максимальными расцепителями проверяются по токам предельной коммутационной способности при к.з. на выводах аппаратов.

Проверка производится

на выключающую способность по условию iуд.≤ iмакс вкл.,

на отключающую способность условию It≤Iмакс откл.,

где It - расчетное значение периодической составляющей ожидаемого тока к.з. в момент расхождения дугогасительных контактов выключателя,кА, iмакс вкл. и Iмакс откл. - максимальные значения тока соответственно включения и отключения,берутся по техническим условиям на аппараты.

На термическую стойкость проверяются автоматические выключатели с выдержкой времени в зоне токов к.з.

Проверка производится по условию

где Вк - тепловой импульс тока к.з., т.е. расчетное значение интеграла квадрата тока за время от начала к.з. до его полного отключения.

- допустимое для аппарата значения интеграла, кАс.

Данные расчета токов к.з. и данные автоматов сводим в таблицу:

Таблица 4 - Данные расчета токов к.з. и данные автоматов

На основании данных, приведенных в таблице , к установке принимаются выключатели типа ВА74 (с замедлением при срабатывании в зоне токов к.з.) в качестве генераторных.

В качестве фидерных на ГРЩ принимаются выключатели серий А3700М и АК50Б и на вторичных распределительных щитах - АК50Б.

Проверка трансформаторов тока

Трансформаторы тока проверяются на электродинамическую и термическую стойкость соответственно по условиям:

iуд.≤ iм. дин. и Вк≤Iм2тер∙tтер.

где iуд - расчетное значение ударного тока к.з.;

iм. дин - ток электродинамической стойкости трансформатора тока согласно данным приложения 18 к ОСТ.6181-81;

Вк - тепловой импульс тока к.з.;

Iм тер - действующее значение тока к.з., допустимое в течение определенного промежутка времени tтер = 3с;

Коэффициенты динамической Кдин и термической Ктер стойкости взяты из приложения 18 к ОСТ5.6181-81. Для примененных в данном случае трансформаторов ТКС-0,66 принимаем Кдин=170; Ктер=28,7, для трансформаторов ТШС-0,66 Ктер=40, а Кдин не лимитируется.

В генераторных фидерах устанавливаются трансформаторы ТШС с IN равным 400 и 600А. В худших условиях по току к.з. находятся трансформаторы с IN=400А. По динамической стойкости они проходят, т.к. для этого типа показатель iм. дин не лимитируется. Условие термической стойкости также выдерживается, т.к. Iм2тер∙tтер=162∙3=768кА2с>Вк0.4=10,994кА2с, где Iм тер=40∙400∙10-3=16кА.

Из выражения определяем минимальное значение IN для трансформаторов тока, установленных на фидерах потребителей ГРЩ, при котором может быть удовлетворено условие iуд.≤iм дин:

где - ударный ток к.з. в точке К1; =170 для трансформаторов тока ТКС-0,66, устанавливаемых на фидерах, отходящих от ГРЩ.

Производим проверку трансформатора с таким IN на термостойкость. При к.з. на фидере потребителя автоматический выключатель срабатывает за 0,04с. Суммарный тепловой импульс в этом случае Вк0,04=3,401кА2с

Iм тер=28,7∙105,663∙10-3=3,033кА;

Iм2тер∙tтер=3,0332∙3=27,59кА2с>Вк0,04 =10,994кА2с

Условие удовлетворяется, т.е. на ГРЩ, на фидерах потребителей могут быть установлены трансформаторы тока ТКС-0,66 с номинальным током 105А и более.

Проверка чувствительности автоматических выключателей

(производится в соответствии с требованиями ОСТ5,6152-79)

Проверка чувствительности генераторного автомата ВА-74-40 производится при одном работающем генераторе МСК 750-1500

по формуле ,

где  - значение тока уставки защиты в зоне к.з., А;

 - коэффициент чувствительности =1,7 для защиты на генераторных фидерах;