Распределительные устройства РУ-110 кВ концевой и ответвительной подстанции

-- рабочий ток, протекающий по проводнику перед возникновением КЗ;

-- максимальный допустимый ток рабочего режима.

Рис 4.5. Диаграмма изменения температуры проводника при нагреве его током КЗ.

Таблица 4.1. Допустимые температуры нагрева шин и кабелей длительными рабочими и кратковременными токами КЗ

Надежная работа проводников электроустановки в нормальном режиме может быть обеспечена только при условии, что , т.е.

При коротком замыкании время протекания тока до отключения обычно не превышает нескольких секунд или даже долей секунды, поэтому можно не учитывать отдачу тепла в окружающую среду и считать, что все тепло, выделяемое в проводнике за время КЗ, идет на повышение его температуры (адиабатический процесс нагрева). Так как токи КЗ во много раз превышают рабочие, температура проводников, несмотря на кратковременность, может достигать очень больших значений максимально допустимый нагрев токоведущих частей током КЗ определяется тепловыми свойствами их изоляции и условиями сохранения механической прочности металла проводника. При недопустимо высоких температурах нагрева происходит быстрое старение изоляции проводников и их отжиг.

Рис.4.6. Диаграмма для определения температуры нагрева проводника при КЗ.

Проверим на термическую стойкость шины распределительного устройства типа А-30 4 с длительно допустимым током = 365 А, по которым в рабочем режиме протекает ток = 200 А. Ток короткого замыкания = 10 кА отключается после возникновения режима КЗ через время = 1,4 с.

Так как шины расположены на воздухе, то принимаем температуру окружающей среды = +25°С, допустимую температуру берем из табл. 4.1. = +70°С.

Начальная температура шин в режиме КЗ по формуле

Тепловой импульс В_к по формуле

По кривым рис. 4.6. определяем , соответствующее = 38,5°С Для алюминиевых шин =

По формуле определяем :

Если расчет показывает, что при принятом по нормальному режиму работы сечении токоведущих частей температура нагрева при КЗ получится недопустимо большой (), то целесообразно в целях ускорения расчетов определить минимально допустимое сечение токоведущей части по условиям нагрева ее током КЗ. Минимальное сечение определяется по наиболее сложным исходным условиям, когда нагрев проводника перед началом режима КЗ достигает максимально допустимого значения (), а в результате протекания тока КЗ температура нагрева к моменту отключения достигнет максимального значения (). На основе сказанного выражение () можно записать

Правая часть этого выражения в каждом конкретном случае может быть определена по кривым рис. 4.6, а и для этого расчета могут быть взяты из табл. 4.1.

Из выражения () можно определить минимальное допустимое сечение

Обозначим , тогда

Коэффициент С принимается по табл.4.1.

По подбирают ближайшее большое стандартное сечение проводника по соответствующим справочным таблицам.

Если сечение проводника предварительно выбрано по рабочему режиму, то он будет термически стоек, если выполняется условие

Где q -- выбранное сечение проводника, мм².

5. Качество электрической энергии в системах электроснабжения

5.1 Показатели и нормы качества электрической энергии: несинусоидальность напряжения

5.1.1 Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кривой напряжения, помимо гармоники основной частоты имеют место гармоники других высших частот, кратных основной частоте . Гармоники обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье.

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения является наличие потребителей электроэнергии с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Основной вклад в несинусоидальность напряжения вносят тиристорные преобразователи электрической энергии, получившие широкое распространение в промышленности.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями: коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения; коэффициентом п-й гармонической составляющей напряжения.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения %, является отношением суммарного действующего значения всех высших гармоник к действующему значению напряжения основной гармоники, причем п > 2:

Таблица 5.1 Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, %.

При определении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения допускается не учитывать гармонические составляющие порядка п > 40 или действующее значение которых менее 0,3 от

Коэффициент n-й гармонической составляющей %, является отношением действующего значения напряжения n-и гармоники к действующему значению напряжения первой гармоники:

Предельно допустимое значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения вычисляют по формуле

5.1.2 Влияние несинусоидальности напряжения

Для оценки влияния напряжения высших гармоник на напряжение в сети рассмотрим, как меняется мгновенное (или действующее) значение напряжения на зажимах электроприемника в этом случае (рис. 5.1).

Допустим, что в сети появляется напряжение высшей гармоники с порядковым номером 2 (вторая гармоника), очевидно, что возрастает амплитудное значение напряжения, а также его действующее значение.

Воздействие тока второй гармоники ( f = 100 Гц) аналогично воздействию обратной последовательности, тока третьей гармоники ( f = 150 Гц) - появлению нулевой последовательности. При появлении тока гармоники с большим порядковым номером проявляется поверхностный эффект (вытеснение тока к поверхности проводника), что приводит к дополнительным потерям тепла, нагреву изоляции электрооборудования и снижению срока его службы.

Рис. 5.1.Влияние напряжения высшей гармоники на результирующее напряжение сети.

В целом несинусоидальные режимы обладают теми же недостатками, что и несимметричные. Однако несинусоидальные токи приводят к большему дополнительному нагреву вращающихся машин, а также к большему дополнительному нагреву и увеличению диэлектриче- сих потерь в конденсаторах, кабелях.

Проникновение высших гармоник в сеть приводит к нарушениям работы устройств телемеханики, автоматики, релейной защиты. В сети возможно возникновение резонансных режимов на высших гармониках, при этом резко возрастают токи и напряжения на отдельных участках сети.

Заключение

В своей курсовой работе, я раскрыл тему: «Распределительное устройство РУ-220 кВ, проходной подстанции». Согласно условию моего задания, передо мной были поставлены следующие задания, а именно:

· выбрать и охарактеризовать основное электрооборудование подстанции;

· произвести расчет мощности электрической подстанции;

· составить схему распределительного устройства РУ-220 кВ, проходной подстанции;

· рассмотреть несимметричные короткие замыкания;

· проанализировать влияния качества электроэнергии на работу электрических приемников.

В курсовой работе я составил и охарактеризовал схему подстанции, которая связывается с назначением, способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:

· обеспечивать надежность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режимах;

· учитывать перспективу развития;

· допускать возможность постепенного расширения РУ всех напряжений;

· учитывать требования противоаварийной автоматики;

· обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.

Я показал несимметричные короткие замыкания.

В результате выполнения курсовой работы , я рассмотрел влияния качества электрической энергии на работу электроприемников. Охарактеризовал свойства электрической энергии, дал характеристику показателям качества электроэнергии и представил вероятных виновников ее ухудшения.

Курсовая работа мною выполнена и представлена в полном объеме.

Литература

1. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю Электроснабжение промышленных предприятий. - Мн. : Выш. Школа, 2009.

2. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М. : Высш. Школа, 2012.

3. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М. : Энергоатомиэдат, 2007.

4. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М. : Энергоатомиэдат, 2010.

5. Правила устройства электроустановок. - М. : Энергоатомиэдат, 1985.

6. Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. - М. : Стройиздат, 2012

Размещено на Allbest.ru