Расчет токов трехфазного короткого замыкания в электроэнергетических системах
Расчет сопротивлений в именованных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения. Преобразование схемы замещения и определение результирующих электрических систем и сопротивления. Определение величин токов трехфазного короткого замыкания.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.06.2014 |
| Размер файла | 1,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Расчет токов короткого замыкания аналитическим способом
2.1 Составление расчетной схемы и схемы замещения
2.2 Расчет токов короткого замыкания в системе именованных единиц
2.2.1 Расчет сопротивлений в именованных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
2.2.2 Расчет ЭДС в именованных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
2.2.3 Преобразование схемы замещения и определение результирующих ЭДС и сопротивления
2.2.4 Определение величин токов трехфазного короткого замыкания
2.3 Расчет токов короткого замыкания в системе относительных единиц
2.3.1 Расчет сопротивлений в относительных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
2.3.2. Расчет ЭДС в относительных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
2.3.3 Преобразование схемы замещения и определение результирующих ЭДС и сопротивления
2.3.4 Определение величин токов трехфазного короткого замыкания
3. Сравнение результатов расчетов токов короткого замыкания
Заключение
Список использованных источников
ток напряжение трехфазный замыкание
Введение
Тема курсовой работы «Расчет токов трехфазного короткого замыкания в электроэнергетических системах».
Цель курсовой работы: формирование знаний и умений в расчетах и анализе режимов и процессов при трехфазных коротких замыканиях в сетях напряжением выше 1 кВ.
Задачи курсовой работы:
1. Формирование понимания физической сущности электромагнитных переходных процессов, причин возникновения, следствий, основных допущений при составлении схем замещения, исследованиях и расчетах.
2. Формирование знаний и практических умений расчетов параметров системы и режима при трехфазных коротких замыканиях.
3. Формирование знаний методов и инженерных методик расчетов режимов коротких замыканий для: выбора рационального варианта схемы электроснабжения; выбора и проверки электрических аппаратов и проводников; разработки мер по координации токов КЗ объектов электроснабжения.
В энергетической системе постоянно возникают переходные процессы, нормальные - за счет эксплуатационных переключений и аварийные - при коротких замыканиях, обрывах фаз и т.д. Для обеспечения надежной работы отдельных элементов и электроэнергетической системы в целом возникает необходимость количественной оценки электрических величин во время переходного процесса как нормального, так и аварийного.
В системах электроснабжения электромагнитные переходные процессы оказывают существенное влияние на выбор структуры электроэнергетической системы, пропускной способности линий электропередачи, средств управления, регулирования, релейной защиты и противоаварийной автоматики. Поэтому изучение протекания переходных процессов является неотъемлемой частью фундаментальной подготовки инженеров-электриков.
Электрическая система является совокупностью устройств, связанных одновременностью процесса производства, распределения и потребления электрической энергии. Это налагает на все режимы работы системы и персонал особую ответственность по качественному управлению системой для бесперебойного энергоснабжения потребителей в нормальных (установившихся) и переходных режимах работы электрических систем.
1. Исходные данные
Схема электроэнергетической системы (по варианту 3) для расчета токов короткого замыкания представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 Схема электроэнергетической системы
Таблица 1
Необходимые условия
|
Вариант |
Расчетная точка КЗ |
Расчетный вид КЗ |
|
|
3 |
K6 |
К(3) |
Таблица 2
Параметры генераторов, синхронных компенсаторов
|
Обозначение на схеме |
Тип |
Sном, МВА |
Uном, кВ |
Iном, кА |
Сопротивление, о.е. |
||
|
хШd |
х2 |
||||||
|
G1, G2 |
ТВС-32У3 |
40 |
10,5 |
2.2 |
0,153 |
0,187 |
|
|
G3 |
СВ-1070/145-52 |
100 |
13,8 |
4,19 |
0,22 |
-“- |
Все генераторы снабжены автоматическим регулированием возбуждения АРВ.
Таблица 3
Параметры трансформаторов и автотрансформаторов
|
Обозначение на схеме |
Тип |
Sном, МВА |
Напряжение обмотки U, кВ |
Напряжение КЗuк, % |
|||||
|
ВН |
СН |
НН |
ВС |
ВН |
СН |
||||
|
Т1, Т2 |
ТД-40000/110 |
40 |
121 |
6,3; 10,5 |
10,5 |
||||
|
Т3 |
ТДЦ-125000/110 |
125 |
115 |
10,5; 13,8 |
10,5 |
||||
|
Т4 |
ТДН-63000/110 |
63 |
115 |
38,5 |
10,5 |
Характеристика электроэнергетической системы:
GS: S = 900 МВ·А,X"d = 0,24
Таблица 4
Параметры линий электропередач
|
Обозначениенасхеме |
W1 |
W2 |
W4 |
|
|
Длина L, км |
15 |
25 |
40 |
|
|
Xуд, Ом/км |
0,42 |
0,413 |
0,413 |
Таблица 5
Мощность нагрузки
|
Обозначениенасхеме |
Н1 |
Н2 |
Н8 |
|
|
Мощность S, МВА |
25 |
25 |
25 |
cosц = 0,85 - коэффициент мощности нагрузки
Таблица 6
Параметры реакторов
|
Обозначениенасхеме |
Тип реактора |
|
|
LR |
РБДГ-10-1600-0,35УЗ |
2. Расчет токов короткого замыкания аналитическим способом
2.1 Составление расчетной схемы и схемы замещения
На рисунке 2 изображена расчетная схема для определения токов короткого замыкания.
Рисунок 2 Расчетная схема
По расчетной схеме составляем схему замещения (см. рисунок 3), на которой все трансформаторные (магнитные) связи заменяем электрическими. С учетом основных допущений элементы системы электроснабжения, связывающие источники питания с местом КЗ, изображаем в схеме замещения сопротивлениями, а источники - сопротивлениями и ЭДС.
Сопротивления и ЭДС схемы замещения необходимо привести к одной ступени напряжения, принятой за основную. В практических расчетах за основную ступень принимают ступень, где находится точка КЗ. Принимаем основную ступень напряжения Uосн=115кВ.
Рисунок 3 Схема замещения
Для операции проведения необходимо расчетные коэффициенты трансформации. Под расчетными коэффициентами понимаются отношение номинального напряжения ответвления обмотки трансформатора, обращенной к основной ступени, к номинальному напряжению его обмотки со стороны приведенного элемента.
Для заданной схемы определяем расчетные коэффициенты трансформации:
2.2 Расчет токов короткого замыкания в системе именованных единиц
2.2.1 Расчет сопротивлений в именованных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
Рассчитаем сопротивления элементов схемы замещения (см. рисунок 3) в именованных единицах с точным приведением к основной ступени.
Индуктивные сопротивления генераторов G1, G2, G3:
Индуктивное сопротивление системы GS:
Индуктивные сопротивления трансформаторов T1, T2,T4:
Индуктивные сопротивления линий:
Реактор LR:
Индуктивные сопротивления нагрузок:
2.2.2 Расчет ЭДС в именованных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
Рассчитаем ЭДС элементов схемы замещения (см. рисунок 3) в именованных единицах с точным приведением к основной ступени.
ЭДС генераторов G1-G3:
ЭДС системы GS:
ЭДС нагрузки Н1, Н2, Н8:
2.2.3 Преобразование схемы замещения и определение результирующих ЭДС и сопротивления
Преобразуем схему замещения на рис. 3:
Преобразуем параллельные и последовательные соединения в эквивалентные (см.рис.4)
Рисунок 4
Преобразуем схему замещения на рис. 4:
Преобразуем параллельные и последовательные соединения в эквивалентные (см.рис.5)
Рисунок 5
Преобразуем схему замещения на рис. 5:
Преобразуем параллельные и последовательные соединения в эквивалентные (см.рис.6)
Рисунок 6
Преобразуем схему замещения на рис. 6:
Преобразуем последовательное соединение сопротивлений в эквивалентное(см.рис.7)
Рисунок 7
Преобразуем схему замещения на рис. 7:
Преобразуем параллельные соединения резисторов и ЭДС (см.рис.8)
Рисунок 8
2.2.4 Определение величин токов трехфазного короткого замыкания
Ток короткого замыкания:
Постоянную времени Ta примем равной 0,05 с.
Ударный ток:
Наибольшее действующее значение ударного тока определяется в первом периоде переходного процесса, в середине которого находиться момент времени t = 0.01 с
Наибольшее действующее значение полного тока КЗ:
2.3 Расчет токов короткого замыкания в системе относительных единиц
2.3.1 Расчет сопротивлений в относительных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
Рассчитаем сопротивления элементов схемы замещения (см. рисунок 3) в относительных единицах с точным приведением к основной ступени. В качестве базисных единиц выбираемSБ=1000 МВт, UБ1=115кВ.
Тогда базисный ток определяется:
Базисное напряжение на ступенях:
Индуктивные сопротивления генераторов G1-G3:
Индуктивное сопротивление системы GS:
Индуктивные сопротивления трансформаторов T1 -T4:
Индуктивные сопротивления нагрузок:
Индуктивные сопротивления линий:
Индуктивные сопротивления реактора LR1
2.3.2 Расчет ЭДС в относительных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
Рассчитаем ЭДС элементов схемы замещения (см. рисунок 3) в относительных единицах с точным приведением к основной ступени.
ЭДС генераторов G1, G2,G3:
ЭДС системы GS:
ЭДС нагрузок H1, H2, H8:
2.3.3 Преобразование схемы замещения и определение результирующих ЭДС и сопротивления
Преобразование и упрощение схемы замещения будем проводить в том же порядке, как было проведено в пункте 2.2.3 Для облегчения вычислений, воспользуемся теми же буквенными обозначениями соответствующих элементов сети.
Преобразуем схему замещения на рис.3 :
Преобразуем параллельные и последовательные соединения в эквивалентные (см.рис.9)
Рисунок 9
Преобразуем схему замещения на рис. 9:
Преобразуем параллельные и последовательные соединения в эквивалентные (см.рис.10)
Рисунок 10
Преобразуем схему замещения на рис. 10:
Преобразуем параллельные и последовательные соединения в эквивалентные (см.рис.11)
Рисунок 11
Преобразуем схему замещения на рис.11 :
Преобразуем последовательное соединение сопротивлений в эквивалентное (см.рис.12)
Рисунок 12
Преобразуем схему замещения на рис. 12:
Преобразуем параллельные соединения резисторов и ЭДС (см.рис.13)
Рисунок 7
2.3.4 Определение величин токов трехфазного короткого замыкания
Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени:
Постоянную времени Ta примем равной 0,05 с.
Ударный ток:
Наибольшее действующее значение ударного тока определяется в первом периоде переходного процесса, в середине которого находиться момент времени t = 0.01 с
Наибольшее действующее значение полного тока КЗ:
3. Сравнение результатов расчетов токов короткого замыкания
Проверку результатов расчетов токов КЗ проведем в сравнительной таблице 7.
Таблица 7
|
, (А) |
, (А) |
, (А) |
||
|
Система именованных единиц |
8749 |
27279 |
13212 |
|
|
Система относительных единиц |
8655 |
26984 |
13069 |
Как видно из сравнительной таблицы результаты расчетов в системах именованных и относительных единицах немного отличаются. Небольшое расхождение результатов объясняется округлением промежуточных результатов расчета. Можно сделать вывод, что расчет токов короткого замыкания произведен верно.
Заключение
При выполнении этой курсовой работы, я ознакомился с вычислением трёхфазных короткого замыкания и ударных токов с использованием именованных и относительных единиц.
По окончанию выполнения работы усвоил, что:
ь Расчёты в именованных единицах проводят, как правило, когда исходные данные указаны в именованных единицах, либо в сетях с напряжением менее 1 кВ. Из-за этого расчёт в именованных единицах высоковольтных сетей производят редко, т.к. расчёт становится достаточно трудоёмким.
ь В относительных величинах упрощается расчёт, а также результаты получают большую наглядность. Упрощение достигается за счет учета коэффициентов трансформации уже на стадии расчета параметров схемы замещения. В итоге дальнейшее преобразование схемы и вычисления токов и напряжений многоузловой схемы оказывается на порядок проще.
ь Точность результатов расчёта не зависит от выбранной системы единиц.
Список использованных источников
· Крючков И.П. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учеб.пособие для студ. Высш. Уч. Заведений. «Академия», 2005.
· Коровин Ю.В. Расчет токов коротких замыканий в электрических системах: Учебное пособие. Издет. Центр ЮУрГУ, 2011.
· Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110-750 кВ. издательство «Энергия», 1979.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет аналитическим способом сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя точное и приближенное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах. Определение периодической составляющей короткого замыкания.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 21.08.2012Расчет параметров схемы замещения прямой последовательности в именованных единицах для сверхпереходного и установившегося режима короткого замыкания. Расчет начального значения периодической составляющей токов трехфазного короткого замыкания в точках.
дипломная работа [970,6 K], добавлен 04.03.2014Вычисление токов трехфазного короткого замыкания обмоток первого трансформатора, используя традиционные методы расчета электрических цепей. Методики определения токов короткого замыкания в электроэнергетических системах путем моделирования в среде MatLAB.
лабораторная работа [1,7 M], добавлен 15.01.2016Расчет трехфазного короткого замыкания, параметров и преобразования схемы замещения. Определение долевого участия источников в суммарном начальном токе короткого замыкания и расчет взаимных сопротивлений. Составление схемы нулевой последовательности.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.03.2015Расчет токов трехфазного короткого замыкания. Составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей. Определение замыкания в установках напряжением до 1000 В. Построение векторных диаграмм токов и напряжений для точки короткого замыкания.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 08.01.2014Построение схемы замещения и определение ее параметров в относительных базисных единицах. Расчет ударного тока трехфазного короткого замыкания. Векторные диаграммы токов и напряжений для несимметричных коротких замыканий. Выбор заземляющих устройств.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 14.02.2013Расчет режимов трехфазного, двухфазного, однофазного и несимметричного короткого замыкания. Составление схем замещения нулевой последовательности и определение параметров, преобразование: проверка правильности расчета при помощи программы "energo".
курсовая работа [3,0 M], добавлен 16.10.2011Короткое замыкание как нарушение нормальной работы электрической установки. Параметры элементов схемы замещения в именованных единицах. Расчет тока трехфазного КЗ. Оценка параметров элементов схемы замещения. Расчет значения ударного тока трехфазного.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 09.02.2017Расчет основных параметров трехфазного короткого замыкания, составление схемы замещения. Расчет несимметричного короткого замыкания на стороне 110 кВ, а также простого короткого замыкания на стороне 35 кВ и 10кВ. Определение главных критериев обрыва.
курсовая работа [954,6 K], добавлен 26.01.2014Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения в относительных и именованных единицах с использованием средних и точных напряжений на каждой ступени. Параметры схемы замещения системы электроснабжения. Расчет параметров цепи кабельной линии.
курсовая работа [348,1 K], добавлен 08.05.2014Приведение параметров сети к базисным условиям. Расчет тока трехфазного короткого замыкания методом аналитическим и расчетных кривых. Определение несимметричных и симметричных составляющих токов и напряжений в месте двухфазного короткого замыкания.
курсовая работа [933,8 K], добавлен 21.10.2011Расчёт токов короткого замыкания в именованных и относительных базисных единицах с точным и приближенным приведением коэффициентов трансформации. Мощность трансформаторов электрической станции. Погонное сопротивление линии, его выбор по напряжению.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 21.04.2014Определение сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания. Расчет значения периодической составляющей тока двухфазного короткого замыкания на землю для данного момента времени. Построение диаграмм напряжений на зажимах генератора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.05.2010Определение мощности потребителей. Составление схемы замещения прямой последовательности. Определение тока однофазного короткого замыкания. Выбор изоляторов, измерительных трансформаторов. Расчет сопротивлений и тока трехфазного короткого замыкания.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 09.08.2015Порядок расчёта токов короткого замыкания. Представление элементов электрической системы в схемах замещения. Расчёты в именованных единицах. Относительные номинальные величины. Краткая характеристика главных особенностей преобразования схем замещения.
лекция [127,8 K], добавлен 11.12.2013Расчет нагрузки на линиях, трансформаторе и генераторе. Определение параметров схемы замещения в относительных единицах. Расчет тока короткого замыкания методом узловых напряжений, расчетных кривых, спрямленных характеристик и аналитическим методом.
контрольная работа [254,4 K], добавлен 18.04.2011Определение начального сверхпереходного тока и тока установившегося короткого замыкания. Определение токов трехфазного короткого замыкания методом типовых кривых. Расчет и составление схем всех несимметричных коротких замыканий методом типовых кривых.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 21.05.2012Построение схемы замещения и расчет ее параметров в относительных базисных единицах. Векторные диаграммы напряжений для несимметричных КЗ. Определение значения периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания для момента времени 0,2 с.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 12.02.2013Расчет токов трехфазного и двухфазного короткого замыкания. Выбор схемы включения трансформаторов, проверка на погрешность. Надёжность работы контактов реле; амплитудное значение напряжения на выводах вторичных обмоток; электродинамическая устойчивость.
реферат [285,1 K], добавлен 22.03.2014Расчет параметров схемы замещения, сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания. Расчет токов всех видов коротких замыканий. Построение векторных диаграмм. Расчет предела передаваемой мощности и коэффициента статической устойчивости.
курсовая работа [990,8 K], добавлен 12.04.2016
