Определение мощности судовой электростанции (стр. 5 из 7)

Генератор со следующими данными :

тип генеаратора: МСК 114-4

частота тока: f = 50 Гц,

полная мощность: S = 519 кВА,

активная мощность: P = 400 кВт,

напряжение: U = 400 В,

ток статора: I_ст. = 722 А,

номинальный КПД h_ном=91,5%

частота вращения: n =1500 об/мин.

напряжение ротора: 25В

ток ротора: 182А

продольное индуктивное сопротивление X_d=1,665 о.е.

продольное переходное индуктивное сопротиление X’_d=0,195 о.е.

продольное сверхпереходное индуктивное сопротиление X’’_d^*=0,123 о.е.

активное сопротивление СГ R_d^*=0,04 о.е. (при 75°С)

время T_d0=2,84 сек

время переходного процесса T_d’=0,34 cек

время сверхпереходного процесса T_d’’=0,006 cек

Представим расчетный участок в виде эквивалентной схемы замещения (рис. 5):

Рис. 5

На схеме обозначено:

- активное сопротивление обмотки статора СГ;

- сверхпереходное индуктивное сопротивление СГ;

- сопротивление сети до шин ГРЩ;

Определение сопротивления элементов цепи КЗ.

где

R_к - сопортивление кабеля(3´240); R_к =0.090 Ом/км; R_к =0.9*10^-4 Ом/м;

R_конт - сопротивление контактов от генератора до шин на одну жилу;

R_конт=0,45*10^-4 Ом

R_га - сопротивление главной цепи генераторного автомата;

R_га=0,03*10^-3 Ом

R_тфк - сопротивление токовой обмотки ТФК.

где

X_К - индуктивное сопротивление кабеля КНР (3´240); X_К =0.086 Ом/км

X_К=0,86*10^-4Ом/м

Х_га - индуктивное сопротивление генераторного автомата.

Х_га=0,08*10^-3Ом

Активным и индуктивным сопротивлением измерительного трансформатора тока, а также индуктивным сопротивлением ТФК пренебрегаем, т. к. Iр>400А.

Найдем коэффициенты пересчета сопротивлений в относительные единицы (о.е.).

, где

S_б - базовая полная мощность генератора;

U_б1 - базовое напряжение на I-ом участке.

Произведем пересчет сопротивлений в относительные единицы.

Расчетное индуктивное сопротивление:

Расчетное активное сопротивление цепи до точки КЗ:

Полное расчетное сопротивление цепи до точки КЗ:

Отношение сопротивлений:

Расчет тока КЗ.

Начальное значение сверхпереходной составляющей тока КЗ от генератора:

; где

Е₀^’’* - начальное значение сверхпереходной ЭДС принимаем равной 1.

Ударное значение тока КЗ, возникающее примерно через 0,01сек после начала КЗ:

где

g=0,76 - коэффициент характеризующий затухание периодической составляющей тока КЗ (определяем по рис.2.7.19. из спр. Суд. Электротехн. Том1. Под ред. Г.И. Китаенко);

- ударный коэффициент (по полному сопротивлению по графику рисунка 10.13 Баранов А.П. “САЭЭС”).

Т_а=0,72

Ударный ток КЗ от генератора:

Действующее значение тока КЗ от генератора:

Ток подпитки от асинхронных двигателей:

где

Е_д^’’*=0,9 - сверхпереходная ЭДС эквивалентного АД;

- остаточное напряжение на шинах ГРЩ;

- полное сопротивление II-ого участка.

- полное сверхпереходное сопротивление эквивалентного АД и линии.

Номинальный ток эквивавалентного АД:

, где

P_д.э.=0,75Р_н.г. - номинальная мощность эквивалентного АД.

Ударный ток КЗ от асинхронных двигателей:

Суммарный ударный ток в точке КЗ:

Суммарное действующее значение ударного тока КЗ от генераторов и эквиввалентного АД:

где

- ток подпитки, приведенный к базисному, где

- базисный ток.

Полученные значения ударного тока КЗ и его действующее значение в точке КЗ будут использоваться в дальнейших расчетах и проверках элементов СЭЭС.

Проверка элементов СЭЭС на динамическую и термическую устойчивость

В соответствии с заданием произведем необходимо произвести проверку автомата QF1 на термическую и динамическую, а кабеля на термическую устойчивость.

1. Проверка QF1 на динамическую устойчивость.

Динамическая устойчивость это способность отдельных узлов аппарата, а следовательно и его в целом функционировать нормально после прохождения тока КЗ.

Проверку производят исходя из условия: i_{уд.расч.}£ i_уд.доп.;

QF1 18916,6 А£110000 А

Отсюда следует, что выбранные автоматы удовлетворяют требованиям динамической устойчивости.

2. Проверка QF1 на термическую устойчивость.

Под термической устойчивостью понимают способность аппарата противостоять токам КЗ при этом не перегреваясь.

Проверку производим исходя из условия:

, где

(I²×t)_доп=3000×10⁶ А²×с - допустимое значение тепловой энергии, применительно к данной серии АВ;

- термическое воздействие на АВ за время КЗ 0,18с. Для судовых систем с частотой 50Гц определяется по кривым в справочнике судового электромеханика под редакцией Китаенко.

В результате произведенных вычислений делаем вывод, что АВ термически устойчив.

3. Проверка кабеля на участке I на термическую устойчивость.

Определим величину установившегося тока КЗ:

= 4,5/1,66=2,71

где E_уст=1 - установившееся значение ЭДС,

4,5-кратность форсировки,

Находим переменную температуру жил кабеля до момента КЗ (t£0), т.е. рабочую температуру кабеля, находящегося под нагрузкой:

По найденной величине q₀’ в соответствии с графиком (рис. 2-17 - “Брунов Татьянченко”) определяем значение А₀’=1,2×10^-4.

· Определим условное время кз:

·

7,6946/2,71=2,83

t_у = 0,7 с (по кривым зависимости от b)

Вычисляем коэффициент А по выражению:

Находим сумму коэффициентов: А_к=А₀’+А=1,2×10^-4+0,89×10^-4=2,09×10⁴

По А_к найдем температуру нагрева из графика: q_к =120°<q_доп.

Для кратковременного нагрева медных жил кабеля с резиновой изоляцией максимальная допустимая температураq_доп =200 ⁰C.

q_к<q_доп, следовательно делаем вывод, что кабель термически устойчив.

9.Определение изменения напряжения в СЭЭС при прямом пуске энергоемкого потребителя (компрессора кондиц.воздуха) и автономной работе ГА