Пример расчета ТКЗ для выбора токоведущих частей и аппаратов АЭС

Пример 5.

Рассчитать ТКЗ для выбора токоведущих частей и

электрических аппаратов в главной схеме АЭС, приведенной на рис.5.

Решение.

По упрощенной главной схеме АЭС (рис.5) и схеме выдачи мощности (рис.4) составляем расчетную схему, а по ней эквивалентную схему замещения. Расчет параметров элементов выполняем в относительных базисных единицах. За базисную мощность принимаем мощность S_б= 1000 МВА. Эквивалентная схема замещения с указанием на ней порядкового номера (в числителе) и величин сопротивления (в знаменателе) и мест расположения точек КЗ приведена на рис.10.

 

 

Рис.10

 

Генератор ГЗ является шестифазным генератором и имеет сдвиг 30^о между трехфазными обмотками. Сверхпереходные параметры этого генератора зависят от предшествующего режима работы и местоположения точки КЗ. При КЗ на шинах 750 кВ (К1) и 330 кВ (К4) обе обмотки находятся по отношению к точке КЗ за одинаковыми сопротивлениями. Поэтому реактивности пазового рассеяния будут одинаковы и обмотки можно рассматривать независящими друг от друга. В этой связи на схеме замещения рис.9 показаны обе ветви этого шестифазного генератора с ЭДС Е_*1гз и Е_*2гз с равными сопротивлениями соответствующие – режиму работы с максимальной нагрузкой и номинальным напряжением.

В случае КЗ на выводах одной из обмоток (К2) и за трансформатором собственных нужд (КЗ) сопротивления обмоток и их ЭДС будут разными. Они изменяются в зависимости от соотношения входных сопротивлений схемы и параметров машины для каждой из обмоток.

4.2.1. Расчет ТКЗ в точке К1.

Для расчета ТКЗ в точке К1 упростим схему рис.10. Сложим последовательно и параллельно сопротивления отдельных ветвей. Кроме того объединим генераторы Г1 и Г2, Г3, Г4 и Г5 в эквивалентные источники. Далее разделим связанные цепи от КЭС и Г4+Г5. Отбросим цепи трансформаторов собственных нужд поскольку по ним токи КЗ точки К1 не протекают. В результате получим схему замещения для расчета ТКЗ в точке К1 приведенную на рис.11.

 

 

Рис.11.

 

Для расчета ТКЗ в точке К1

Определим базисный ток

Расчеты выполняются подобно выполненным в примере 4. Результаты расчетов приведены в табл.8.

Расчет ТКЗ в точке К2.

Точка К2 располагается на выводах первой обмотки шестифазного генератора. При расчете ТКЗ нужно учитывать, что параметры обмоток имеющих магнитную связь по путям магнитных потоков рассеяния сложным образом зависят от местоположения точки КЗ. Сверхпереходное индуктивное сопротивление первой обмотки:

 

      (32)

 

второй обмотки:

 

   (33)

 

где Х_вх1. Х_вх2 – входные сопротивления обмоток шестифазного генератора, т.е. результирующее сопротивление всех цепей расчетной схемы, кроме ветви для которой определяется Х_вх , когда все ЭДС приняты равными нулю но их внутренние сопротивления учитываются;

Х_пк,Х _l , Х₁₂,Х _ad ,Х _f ,Х _kd, - паспортные данные генератора в номинальных относительных единицах;

Х_пк=0,106 –эквивалентное индивидуальное сопротивление пазового рассеяния для одной работающей обмотки статора;

Х _l =0,068 – индуктивное сопротивление рассеяния лобовых частей обмотки статора;

Х₁₂=0,054 – эквивалентное индуктивное сопротивление взаимоиндукции между двумя трехфазными системами;

Х _ad =2,095 – индуктивное сопротивление взаимоиндукции;

Х _f =0,14 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения;

Х _kd =0,041 – индуктивное сопротивление рассеяния демпферных контуров (ненасыщенное).

Составим расчетную эквивалентную схему замещения для расчета ТКЗ. Для этого используем рис.4 и рис.10.

Объединим в один лучи от других источников кроме ГЗ:

 

.

 

Определим сверхпереходное сопротивление первой обмотки по выражению (32):

где Х_вх1=0:

 

.

 

Но - определено при базисных условиях. Необходимо его привести к номинальным условиям, т.е. пересчитать к S _ном =666,67 МВА:

 

       .

 

Сверхпереходное сопротивление второй обмотки:

 

 

Сверхпереходные ЭДС обмоток:

 

 

 

Относительные базисные сопротивления обмоток

 

      

      

Расчетная схема замещения для расчета ТКЗ в точке К2 приведена на рис.12.

 

Рис. 12

 

Поскольку ток КЗ от Е_*экв и второй обмотки Г3 протекает через общее сопротивление Х₁₁. то преобразуем схему рис.12 в лучевую:

      

       .

Коэффициенты распределения по ветвям:

                  

                  

Сопротивление луча от Е_*экв:

                  

от      - .

Определим I _б при U _б =24 кВ;

                  

Определим периодическую составляющую токов КЗ от лучей:

      

 

      

      

     

Рассчитаем ударные токи от лучей:

 

 

 

 

    

Определим токи КЗ в момент размыкания контактов генераторного элегазового выключателя (t _соб.в =0,042_с). Поскольку от системы и второй обмотки генератора Г3 короткое замыкание удаленное то периодические составляющие токов от этих лучей являются незатухающими. Рассчитаем периодическую составляющую тока КЗ от первой обмотки.

 

      

Номинальный ток первой обмотки:

 

             

                              .

По рис. [6]

                  

 

Тогда:

      

 

                  

 

                  

 

Апериодические составляющие токов КЗ в момент τ:

 

 

 

где: Т_ас, Т_а1, Т_а2 – определены по табл.5

 

 

Рассчитаем интеграл Джоуля:

от системы –

где: t _кз +Т_а=4_с – по указанию ПУЭ.

От 1 обмотки генератора:

     

где: В_*=0,32 по данным [ 2 ].

Интеграл Джоуля для отпайки на собственные нужды:

 

      

где:

где: Q _* =0,56 по данным [2].

 

Полученные расчетные данные приведены в табл.7. Там же приведены и данные расчетов ТКЗ во всех других точках схемы замещения.

Таблица 7

Результаты расчетов тока короткого замыкания

 

Расчетная величина	К1 Un=750кВ	К2 Un=24кВ	К3 Un=10кВ	К4 Un=330 кВ
Iпос      , кА Iпог (Iпод) , кА Iпоε              , кА	10,72 9,18 19,92	87,226 97,22 184,446	18,636 19,2 37,84	13,86 11,66 25,52
iудс      , кА iудг  (iуддв) , кА i удε            , кА	28,26 25,36 53,62	223,05 270,45 504,52	49,956 44,7 94,254	34,19 32,38 66,58
Iпτс       , кА Iпτг (Iпτдв) , кА Iпτε       , кА	10,39 8,26 18,65	87,22 75,83 163,05	18,636 7,8 26,436	13,86 11,42 25,28
iaτc      , кА ia τг (iуддв) , кА i аτε           , кА	9,87 11,71 21,58	73,38 119,64 193,02	15,22 6,9 22,13	5,86 14,59 20,45
Вкзε y   , кА2с Вкзг         , кА2с Вкз c          , кА2с	1584	86889,3 30433,5 15122,7	260	2605

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Балаков, Ю.Н., Мисриханов, М.Ш., Шунтов, А.В., Проектирование схем электроустановок: учебное пособие для вузов.-М.: Издательский дом МЭИ, 2006.-288 с.

2. Гук, Ю.Б., и др. Проектирование электрической части станций и подстанций: учебное пособие для ВУЗов (Ю.Б. Гук, В.В. Контан, С.С. Петрова.-Л.: Энергоатомиздат, 1985,-312 с.

3. Неклепаев. Б.Н., Крючков. И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-455 с.

4. Околович. М.Н., Проектирование электрических станций.-М.: Энергоатомиздат, 1977.- 399 с.

5. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций / Л.Д. Рожкова, Л.К. Корнеева. Т.В. Чиркова.-М.: Академия, 2004.-  с.

6. Справочные сведения по синхронным генераторам тепловых и атомных электростанций.- Минск.: БНТУ, 2010. – 56 с.

7. Типовой проект АЭС-2006.

8. Черновец, А.К., Шаргин. Ю.М. Проектирование электрической части атомных электростанций. Учебное пособие.-Л..ЛПИ, 1984.- 80с.

9. Электрический справочник / Под общей редакцией профессоров МЭИ. М.: Издательство МЭИ, 2002, т.3.

10. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Электрическая часть электрических станций и подстанций. Минск. Изд. БНТУ. – с.71.

 

Оглавление

 

1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Выбор основного электрооборудования и

разработка структурной схемы выдачи электроэнергии

КЭС и АЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.Составление структурной схемы КЭС и выбор ее

основного электрооборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.1.Составление структурной схемы КЭС. . . . . . . .

2.1.2. Выбор трансформаторов в структурной схеме .0

КЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.3. Пример составления структурной схемы КЭС

и выбора ее электрооборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2. Пример составления структурной схемы выдачи

мощности АЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .

3. Разработка главной схемы соединений и схемы

электроснабжения собственных нужд. . . . . . . . . . . . . . . .

3.1. Пример разработки главной схемы и схемы

собственных нужд АЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Расчет ТКЗ для выбора токоведущих частей и

электрических аппаратов.

4.1 Пример расчета ТКЗ для выбора токоведущих

частей и аппаратов КЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2. Пример расчета ТКЗ для выбора токоведущих

частей и аппаратов АЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .