Ім'я файлу: отчет.docx
Розширення: docx
Розмір: 100кб.
Дата: 13.06.2020
скачати
Пов'язані файли:
Педіатрія 5-6-7.docx
Облікова практика МР.doc
кВт - мощность электродвигателяРозширення: docx
Розмір: 100кб.
Дата: 13.06.2020
скачати
Пов'язані файли:
Педіатрія 5-6-7.docx
Облікова практика МР.doc
A
Расчётный ток в кабеле
A
- коэффициент температуры среды(для кабелей из теплостойкой резины);
-коэффициент прокладки в кожухах;
-коэффициент температуры жилы;
-коэффициент частоты;
-коэффициент пучковой прокладки (группа II. 2 ряда);
-коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля в сутки ;
-коэффициент перегрузки по току при кратковременном режиме работы;
Выбираем три трёхжильных кабелей марки КНР сечением S = 3*(3х35) ммІ с допустимым током нагрузки на фазу А.
A-допустимый ток для длительного режима
Суммарный допустимый ток
А
Площадь поперечного сечения на фазу
ммІ
Активное сопротивление фидера
Реактивное сопротивление фидера
Проверка фидера на потерю напряжения
м - длина фидера
-коэффициент, зависящий от сечения кабеля(50 ммІ) при частоте 50Гц и от коэффициента мощности нагрузки cosц=0.8
м/Ом ммІ- удельная проводимость меди
%
ДU < 1 %, что удовлетворяет требованиям Морского Регистра по потере напряжения на фидерах генераторов.
ДU < 7 %, что удовлетворяет требованиям Морского Регистра по потере напряжения в силовой сети.
На генераторных секциях устанавливают приборы и аппараты, которые обеспечивают контроль и управление работой ГА. На распределительных секциях - автоматы и амперметры на ряд питающихся фидеров. На секциях управления - приборы для управления работой генераторов, контроля параметров при включении их на параллельную работу, аппараты для переключение на питание с берега. При выборе приборов учитываются: класс точности, назначение, предел измеряемых величин. Шкалы приборов должны иметь запас 30% от номинального значения измеряемой величины.
Таблица 3.1 - Основные параметры автоматов, установленных на ГРЩ
Назначение
Расчетный ток, А
Тип
, А, АУдарный , кА, кА2с, с
СШ
1083
АМ25М
1500
1250
110
3000
0,38
Шина ДГ
360
АМ8-М
800
500
70
580
0,63
Шина АДГ
135
АМ8-М
800
260
55
170
0,63
Кабель ЭД
114
АМ8-М
800
130
30
51
0,18
Выбор контрольно-измерительных приборов произведен в таблицах 3.2, 3.3
Таблица 3.2 - Выбор приборов для одной из генераторных секций ГРЩ
Название
Количество приборов
Тип
Способ включения
Пределы измерения
Амперметр
1
Д-1500
ТА
0-500А
Вольтметр
1
Д-1500
непосредственно
0-450 В
Ваттметр
1
Д-1503
ТА
0-250 кВт
Частотомер
1
Д-1506
непосредственно
45-55 Гц
Таблица 3.3 - Выбор приборов для одной из секций управления ГРЩ
Название
Количество приборов
Тип
Класс точности
Пределы измерения
Синхроноскоп
1
Э-1505
±3 %
Мегометр
1
М-1503
2,5
0-5 МОм
Вольтметр
1
Д-1500
1,5
0-450 В
Фазометр
1
Э-1500
2,5
Частотомер
1
Д-1506
2,5
45-55 Гц
Таблица 3.4 - Выбор приборов для одной из распределительных секций ГРЩ
Название
Количество приборов
Тип
Способ включения
Пределы измерения
Амперметр
1
Д-1500
ТА
0-200 А
Вольтметр
1
Д-1500
1,5
0-450 В
Внешний вид приборов, для монтажа в секции ГРЩ
Синхроноскоп Амперметр Частотомер
Фазометр Ваттметр
.3 Расчёт надёжности системы генерирования
Надёжность - это свойство технического объекта (изделия) сохранять свои параметры в заданных условиях эксплуатации. Структурная схема системы генерирования приведена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Схема генерирования
Вероятность отказа:
- интенсивность отказа генераторов;
- интенсивность отказа автоматов.
Принимаю срок службы t = 10000 часов, тогда для ветвей схемы генерирования:
Вероятность безотказной работы:
Время безотказной работы:
часов
За заданный срок службы 10000 часов данная система генерирования будет безотказно работать 9006 часов.
5. Расчет переходных процессов в СЭЭС
.1 Предварительные замечания
В электрических цепях различают установившиеся и неустановившиеся режимы работы. Первые характеризуются установившимися значениями тока и напряжения, то есть неизменными или периодически изменяющимися по определенному закону, а вторые - переходными, то есть значениями проявляющиеся только при переходе от одного установившегося режима к другому.
Неустановившиеся режимы наблюдаются при включении и отключении цепей (коммутация), коротких замыканиях, а так же при всяких изменениях параметров цепей, то есть это переход от одного энергетического состояния к другому. Такой переход всегда длится определенное время, так как изменение энергии магнитной и электрической, связанный с цепями всегда происходит с конечной скоростью. Длительность переходных процессов, как правило, составляет десятые или сотые доли секунды.
Основной причиной КЗ является нарушение изоляции электрического оборудования. Значительная величина тока, текущего при КЗ через машины, аппараты, кабели, шины, оказывает на них сильное механическое и тепловое воздействие. Аппараты защиты, которые предназначены отключать КЗ, должны быть рассчитаны на ожидаемые токи КЗ по разрывной способности, в противном случае они могут оказаться разрушенными. Несвоевременное отключение КЗ может привести к пожару.
Во избежание подобных фактов, аппараты, шины и кабели проверяют на динамическую и термическую устойчивость по ожидаемым токам КЗ.
Вследствие снижения при КЗ напряжения, может произойти затормаживание асинхронных двигателей или срабатывание нулевой защиты, которая отключает двигатели от сети. Возможно нарушение параллельной работы генераторов.
В СЭС переменного тока (трехфазных системах) можно рассматривать одно, двух, и трехфазное КЗ.
Однофазное КЗ может происходить в электроэнергетических системах с заземленной нулевой точкой (одна фаза соединена с корпусом судна). Поэтому случай такого замыкания является нехарактерным (нейтраль СГ не заземляют). Исключение составляют четырехпроводные СЭС с изолированным нулем.
Рисунок 5.1 - Однофазное КЗ
Двухфазное КЗ (несимметричное) - замыкание, при котором соединены две фазы. Как правило, двухфазное КЗ переходит в трехфазное КЗ из-за тока КЗ.
Рисунок 5.2 - Двухфазное КЗ
Трехфазное КЗ (симметричное) - замыкание, при котором все фазы соединены. zA = zB = zC
Расчет КЗ СЭС сводится главным образом к определению максимальных значений тока при КЗ в различных точках сети. Это дает возможность произвести правильный выбор аппаратов, проверить динамическую устойчивость шин, правильно построить защиту СЭС.
Рисунок 5.3- Трехфазное КЗ
На судне часто происходит включение электроприводов сравнительно большой мощности. В связи с этим возникает необходимость расчета провалов (снижений) напряжения генераторов судовых электростанций.
.2 Расчетная схема цепи короткого замыкания и определение ее параметров
Расчетная схема включает в себя три генераторных агрегата, эквивалентный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, шины передач и коммутационную аппаратуру, схема приведена на рисунке 5.4.
Рисунок 5.4 - Расчетная схема СЭС
Параметры генераторных агрегатов приведены в таблице 2.2.
Таблица 5.1 - Параметры элементов схемы
Элементы схемы
l, м.
Участок
S, мм2
Сопротивление, мОм
Активное
Реактивное
Фидер СГ
20
1-2
3*(3х70)
2,06
0,54
Переходное сопротивление от фидера к шинам
-
2
-
0,087
-
Шина СГ
2
2-7
4х30
0,192
0,139
Переходное сопротивление автоматов
-
5,6,8,9
-
0,13
-
Трансформатор тока
-
3-4
-
0,03
-
Автоматический выключатель АМ15
-
8-9
-
0,045
0,9
Автоматический выключатель АМ8-М
-
5-6
-
0,06
0,105
СШ - КЗ-1
0,8
7-9*, 7-13
80х6
0,048
0,079
ИТОГО
2,65
1
Кабель К3-3
90
16-17
3*(3х35)
27
3,69
Переходное сопротивление автоматов
-
11,12,13,15
-
0,11
-
Автоматический выключатель АМ8
-
14-15
-
0,06
0,105
ИТОГО
27,17
3,79
.3 Расчет токов короткого замыкания на сборных шинах ГРЩ
.3.1 Эквивалентная схема замещения исходной схемы
Рисунок 5.5 - Эквивалентная схема замещения
.3.2 Приведение всех величин к базисным
Базисная мощность, кВА:
;
Базисное напряжение, В:
;
Базисный ток, А:
.
5.3.3 Расчет сопротивлений эквивалентных ветвей
Индуктивное сопротивление по продольной оси СГ:
(Ом)
Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси СГ:
(Ом)
Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси СГ:
(Ом)
5.3.4 Полное сопротивление генераторных ветвей
Рисунок 5.6 - Полное сопротивление генераторных ветвей
5.3.5 Расчетное сопротивление цепи КЗ-1
(Ом)
(Ом)
(Ом)
.3.6 Определение ударного коэффициента
.3.7 Определение ударного тока КЗ на сборных шинах ГРЩ
(А)
.3.8 Определение номинального тока подпитки от эквивалентного АД
(А)
5.3.9 Ударный ток подпитки от эквивалентного АД
(А)
5.3.10 Полный ударный ток на сборных шинах ГРЩ
(А)
.3.11 Построение графика Iкз = f(t)
График токов короткого замыкания на сборных шинах ГРЩ представлен на рисунке 5.7
Рисунок 5.7 - График токов короткого замыкания на СШ ГРЩ
.4 Расчет тока КЗ на зажимах генератора
.4.1 Эквивалентная схема замещения для тока короткого замыкания на зажимах мощного генератора (КЗ-2)
Рисунок 5.8 - Эквивалентная схема замещения для КЗ-2
5.4.2 Установим базисные величины
Базисная мощность, кВА:
;
Базисное напряжение, В:
;
Базисный ток, А:
.
5.4.3 Расчет сопротивления эквивалентных ветвей
Индуктивное сопротивление по продольной оси СГ:
(Ом)
Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси СГ:
(Ом)
Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси СГ:
(Ом)
.4.4 Определение сопротивления в цепи КЗ
5.4.5 Определение полного расчетного сопротивления цепи
(Ом)
(Ом)
(Ом)
.4.6 Определение ударного коэффициента
.4.7 Определение ударного тока КЗ в точке КЗ-2
(А)
.4.8 Определение номинального тока подпитки от эквивалентного АД
(А)
.4.9 Ударный ток подпитки от эквивалентного АД
(А)
5.4.10 Полный ударный ток в точке КЗ-2
(А)
.4.11 Построение графика Iкз = f(t)
График токов короткого замыкания в точке КЗ-2 представлен на рисунке 5.9
Рисунок 5.9 - График токов короткого замыкания в точке КЗ-2
.5 Расчет тока короткого замыкания на зажимах мощного потребителя
.5.1 Эквивалентная схема замещения для тока короткого замыкания на зажимах мощного потребителя (КЗ-3)
Рисунок 5.10 - Схема замещения для КЗ-3
5.5.2 Установим базисные величины
Базисная мощность, кВА:
;
Базисное напряжение, В:
;
Базисный ток, А:
.
.5.3 Сопротивления схемы замещения КЗ-3
Параметры схемы замещения для КЗ-3 соответствуют приведенным параметрам схемы замещения для КЗ-1:
.5.4 Расчетное сопротивление цепи КЗ-3
(Ом)
(Ом)
(Ом)
.5.5 Определение ударного коэффициента
.5.6 Определение ударного тока КЗ на зажимах мощного потребителя
(А)
5.5.7 Определение номинального тока подпитки от эквивалентного АД
(А)
5.5.8 Ударный ток подпитки от эквивалентного АД
(А)
.5.9 Полный ударный ток в точке КЗ-3
(А)
.5.10 Построение графика Iкз = f(t)
График токов короткого замыкания на зажимах мощного потребителя представлен на рисунке 5.11
Рисунок 5.11 - График токов короткого замыкания в точке КЗ-3
.6 Мероприятия по снижению токов КЗ
Мощности современных энергетических систем непрерывно повышаются, а токи короткого замыкания растут; при этом электрические аппараты, шины и кабели, устойчивые при коротком замыкании, становятся все более экономически дорогими. Ограничитель тока короткого замыкания - устройство, препятствующее возрастанию выше допустимых или заданных амплитуды или действующего значения силы тока короткого замыкания в электрической сети. Ограничение токов короткого замыкания позволяет снизить требования к термической и динамической устойчивости электропередачи.
Существуют следующие методы и средства ограничения тока однофазного КЗ: увеличение переходных сопротивлений генераторов, разземление части нейтралей трансформаторов; заземление нейтралей через реакторы; заземление нейтралей через резисторы; применение реакторов нулевой последовательности, реже - плавкие предохранители с мелкозернистым наполнителем или взрывного типа. Потери мощности при номинальных токах в реакторах невелики: менее 1% от мощности, пропускаемой реактором. Ограничение токов однофазных КЗ с помощью резисторов или реакторов, включаемых в нейтраль, менее эффективно, чем частичное разземление нейтралей, и требует дополнительных затрат.
Схемные способы ограничения токов КЗ:
. Деление СЭС на две независимые части.
. Секционирование шин ГРЩ, причем в каждой секции подключается определенная группа генераторов.
К началу 2006 г. в Германии, Японии и США были завершены работы по созданию реальных прототипов коммерческих сверхпроводящих ограничителей тока (СОТ) для сетей 6-10 кВ. Одним из наиболее успешно реализованных проектов СОТ на напряжение 10 кВ является трехфазный полупромышленный СОТ CULR-10 мощностью 10 МВА созданный в Германии. СОТ состоит из 90 токоограничивающих элементов на основе плавленой ВТСП керамики Bi2212. Годичные испытания CURL-10 в 2004 г. в энергосистеме показали его высокую надежность, глубокое ограничение токов короткого замыкания и хорошее быстродействие в 3-5 мс. СURL-10 стал первым в мире СОТ, который можно считать реальным прототипом будущих коммерческих устройств. Однако следует отметить высокую стоимость этого СОТ: цена одного (из 90 элементов) составляет 3000-5000 евро.
С 2003 г. в США компания Nexans ведет работы по созданию матричного токоограничителя (MFCL), состоящего из большого числа сверхпроводящих токоограничивающих элементов, шунтированных индуктивностями. Конечной целью проекта является создание СОТ для сетей 110-220 кВ. Компания Siemens в 2005 г. создала и успешно испытала модельный трехфазный 1 МВА, 10 кВ СОТ на основе иттриевых ВТСП пленок (YBCO), быстродействие СОТ составило менее 2 мс, что позволило почти полностью ограничить ударный ток. Аналогичный проект был реализован в Ю.Корее. В Японии фирма Toshiba ведёт разработку токоограничивающих элементов для СОТ с током до 5 кА.
После появления в 2006 г. коммерческих ВТСП проводов 2-го поколения и проводов на основе MgB2 (диборида магния) можно ожидать их широкого использования для изготовления токоограничивающих элементов СОТ. Токонесущая способность проводов на основе MgB2 выше, чем у всех ныне существующих ВТСП материалов, а их ожидаемая цена составляет 5 долл./кАЧм (при рабочей температуре 25 К). Работы по созданию резистивного токоограничителя на основе MgB2 (6,6 кВ, 400А) ведутся в Англии компанией Rolls Royce.
.7 Проверка основных элементов ГРЩ на термическую и динамическую устойчивость
.7.1 Проверка СШ ГРЩ на термическую устойчивость
Проверка на термическую устойчивость в установках переменного тока производится по самому тяжелому в термическом отношении виду КЗ, которым является замыкание на СШ ГРЩ
Исходные данные:
S = (80x6) мм2
I”0 = 10,2 (o.e.) = 56830 А
I” = 3,7 (o.e.) = 14450 А
.7.1.1 Определение температурного коэффициента АТн
Для T=90 °С AТн=1,7*104 А2с/мм2
5.7.1.2 Определение фиктивного времени нагрева СШ ГРЩ
По кривым tф = f(в) для времени t=0,38 tфп=0,5
(с)
.7.1.3 Определение температурного коэффициента (АТк), обусловленного действием токов короткого замыкания
АІс/ммІ
.7.1.4 Определение температуры нагрева сборных шин ГРЩ под действием ТКЗ
По расчетным кривым определяем температуру нагрева СШ.
Тk = 91 ˚С< Тдоп = 300˚С, следовательно СШ ГРЩ термически устойчивы.
5.7.2 Проверка СШ ГРЩ на динамическую устойчивость
Известно, что проводники, расположенные в магнитном поле и обтекаемые током, оказываются под воздействием электромагнитных сил, которые стремятся деформировать контур с током так, чтобы магнитный поток, охватываемый им, увеличился (энергия системы возрастает). Эти силы относительно малы в рабочем режиме электроустановки.
Рисунок 5.12 - Линейные размеры СШ
Однако при КЗ токи возрастают, электродинамические силы увеличиваются и могут вызвать опасные механические напряжения, создать условия для самопроизвольного отключения аппаратов и приваривания контактных систем. Особенно опасны возникающие механические усилия при прохождении ударных токов короткого замыкания.
Произведем проверку СШ ГРЩ на динамическую устойчивость.
Для трёхфазного КЗ ;
а=50 мм; b=6 мм; h=80 мм; l=500 мм; Iу=56830 (А)
.7.2.1 Определяем коэффициент напряжения:
1 2 3 4