Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Электрические станции и подстанции - файл Тема 4 испр посл Динамическое и термическое действие.rtf


Загрузка...
Лекции - Электрические станции и подстанции
скачать (1006.4 kb.)

Доступные файлы (8):

Литература.doc26kb.15.09.2009 14:35скачать
Тема 1 испрТипы электростанций.doc708kb.13.09.2007 21:57скачать
Тема 2 испр Синхронные генераторы и компенсаторы.doc684kb.14.09.2007 20:58скачать
Тема 3 испр послСиловые трансформаторы и АТ.doc718kb.15.09.2007 21:38скачать
Тема 4 испр посл Динамическое и термическое действие.rtf2152kb.01.12.2009 14:12скачать
Тема 5 испр Выбор электрооборудования.doc701kb.13.09.2007 20:30скачать
Тема 6 Измерительные трансформаторы.doc125kb.01.12.2009 14:11скачать
Тема 7 испрГлавные схемы ЭС и ПС.doc329kb.01.12.2009 14:11скачать

Тема 4 испр посл Динамическое и термическое действие.rtf

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Динамическое и термическое действие токов короткого замыкания
Динамическое действие токов к.з.
Токоведущие части любой электроустановки или отдельных аппаратов взаимодействуют между собой. Если в нормальных режимах работы электродинамические усилия незначительны, то в режиме короткого замыкания, когда токи возрастают в десятки раз, динамические усилия могут вызвать механическое повреждение в шинных конструкциях и аппаратах.

Электродинамическая сила взаимодействия между двумя параллельными проводниками

,
где i1,i2 - мгновенные значения токов в проводниках, А;

- длина проводников, м

a - расстояние между осями проводников, (м);

- коэффициент формы.

Коэффициент формы зависит от формы сечения проводников и их взаимного расположения. Для проводников круглого и трубчатого сечения можно считать ток сосредоточенным в их геометрической оси и . Для шин прямоугольного сечения может быть принят равным единице, если сечение мало, по сравнению с расстоянием между проводниками. При расчете ЭДУ между проводниками (шинами) разных фаз можно считать . Если расстояние между шинами прямоугольного или коробчатого сечений мало (например, если фаза состоит из нескольких полос), коэффициент формы определяется по экспериментальным кривым.





Если расстояние в свету между шинами () больше периметра , то .

В сетях трехфазного тока ЭДУ изменяются во времени по значению и направлению. При токе 2-х фазного к.з. (влиянием третьей неповрежденной фазы

пренебрегают)

,
где - ударный ток 2-х фазного к.з., кА.

При токе 3х-фазного к.з. в наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза. На нее действует сила

.
Для предотвращения механических повреждений от воздействия ЭДУ при к.з. в сети все элементы электроустановок должны обладать достаточной электродинамической стойкостью.

Под электродинамической стойкостью понимают способность аппаратов или проводников выдерживать механические усилия при протекании токов к.з. без деформаций, препятствующих их дальнейшей эксплуатации.

Для аппаратов электродинамическая стойкость задается мгновенным значением тока электродинамической стойкости iдин. Электродинамическая стойкость обеспечивается, если

.
Для жестких шин рассчитывается механическое напряжение в материале шин при к.з. Критерием стойкости является условие
.
На электродинамическую стойкость не проверяются аппараты и проводники:

- защищенные предохранителями;

- цепей ТН в отдельной камере;

- гибкие шины.
^ Термическое действие токов к.з.
Для каждого элемента электроустановки нормами устанавливаются допустимые температуры нагрева, выше которых он не должен нагреваться в заданных условиях работы. При этом различают два режима:

- длительный нагрев током нормального режима;

- кратковременный режим нагрева током к.з.

Поскольку режим к.з. ограничивается по времени (не более 3секунд), допускается более высокая температура нагрева, чем в длительном режиме.

Температура нагрева проводника складывается из двух составляющих:
,
где - температура окружающей среды;

- перепад температуры нагретого проводника и окружающей среды.

В длительном режиме нагрева изменение температуры происходит в соответствии с уравнением:

,






где - установившееся значение перепада температуры ();

Тн - постоянная нагрева проводника.

Для длительного режима работы условием нормальной работы является:
или .
В режиме короткого замыкания токи возрастают в 10 – 20 раз, при этом нагрев возрастает в 100 - 400 раз, а теплоотдача изменяется незначительно. Поэтому процесс можно считать адиабатическим, когда все тепло идет на нагрев проводника без отдачи в окружающую среду.

Количество тепла, выделенного в проводнике в режиме к.з., пропорционально импульсу квадратичного тока к.з. (тепловому импульсу)

,
где - действующее значение тока в момент к.з.

В практических расчетах определяют упрощенно
.
Время действия тока к.з. () складывается из времени действия основной релейной защиты () и полного времени отключения выключателя :

.
При выборе электрических аппаратов используются указанные заводом-изготовителем данные о гарантированных значениях времени и среднеквадратичного тока , которые выдерживаются аппаратом без повреждений. Условие проверки термической стойкости:
.
При выборе проводников условием проверки на термическую стойкость является

.
Для проверки необходимо определить температуру () проводника в конце режима к.з., что достаточно сложно. Для упрощения расчетов по проверке термической стойкости проводников можно использовать понятие минимального сечения проводника

,
где - коэффициент, который приводится для проводов, шин и кабелей в справочной литературе.

Проводник термически стоек к току короткого замыкания, если
.
^ Ограничение токов короткого замыкания
Максимальный уровень токов короткого замыкания ограничивается отключающей способностью выключателей или термической стойкостью кабелей. Искусственное ограничение токов короткого замыкания позволяет применять более легкие и дешевые аппараты и токоведущие части меньшего сечения.

Большинство выключателей имеют предельный ток отключения ,равный 40 кA. Если ток короткого замыкания превышает необходимо его ограничение. Если ток короткого замыкания меньше целесообразность ограничения определяется технико-экономическими расчетами.

Ограничение тока короткого замыкания достигается увеличением сопротивления сетей путем:

- осуществления раздельной работы питающих агрегатов, трансформаторов и линий электропередачи;

- включения в цепи дополнительных сопротивлений.

Ограничение токов к.з. обычно осуществляется в две ступени:

- на электростанциях с помощью секционных реакторов (СР) и трансформаторов с расщепленными обмотками ток к.з. ограничивается до экономически целесообразных для станций значений;

- в распределительных сетях с помощью схемных решений (раздельной работы трансформаторов и ЛЭП), линейных реакторов (ЛР) и трансформаторов с расщепленными обмотками токи к.з. ограничиваются до значений, экономически целесообразных для сетей.




Рис. 4.1. Пример использования способов ограничения токов короткого замыкания


Реакторы
Реакторы являются специальным средством ограничения токов к.з. Они =представляют из себя индуктивное сопротивление, включаемое последовательно в каждую фазу цепи, Конструктивно - это катушка с малым активным сопротивлением без сердечника.

Реакторы устанавливаются в сетях 6 - 10 кВ (иногда 35кВ и выше).




Рис. 4.2. Схемы включения реакторов


Основными параметрами реакторов являются:

- номинальное напряжение , кВ;

- номинальный ток , А;

- номинальное сопротивление , Ом.

Иногда в справочниках приводится:
.
Увеличение сопротивления желательно для уменьшения тока короткого замыкания, но ограничивается увеличением потерь напряжения и мощности в нормальном режиме работы. Потеря напряжения :
.
Допустимая потеря напряжения в линейном реакторе составляет 1,5 - 2 %. Для секционного реактора таких ограничений нет и его сопротивление может быть увеличено. Когда все же требуется значительное сопротивление для ограничения тока к.з. применяют БТУ (безинерционные токоограничивающие устройства).




Реактор (^ LR) и емкость (С) резонансно настроены (результирующее сопротивление близко к нулю). Индуктивность (L) в нормальном режиме имеет большое сопротивление и ток через нее мал. При к.з. ток через емкость увеличивается, увеличивается падение напряжения DU на емкости и увеличивается напряжение, приложенное к L, увеличивается ток через индуктивность, сердечник её насыщается и емкость закорачивается. Ток к.з. при этом ограничивается полным сопротивление реактора LR.

Для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения тока к.з. применяют также сдвоенные реакторы (с дополнительным выводом от средней точки обмотки). Схемы включения сдвоенных реакторов:







^ Выбор реакторов осуществляется в соответствии с условиями:


.
Требуемое сопротивление реактора определяется , исходя из необходимого ограничения уровня токов к.з. Обычно этим условием является отключающая способность выключателя .

Если известно начальное значение периодической составляющей тока к.з. и , необходимо установить реактор, обеспечивающий снижение тока до .

До установки реактора

,
где - сопротивление цепи до точки короткого замыкания;

Чтобы было равно сопротивление должно быть

.
Разность

.


Скачать файл (1006.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации