Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Иркутский Государственный Технический Университет

Кафедра электроснабжения и электротехники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Переходные процессы в системах электроснабжения»

Выполнил студент группы ЭП-06-2 А. С. Аксютин

Иркутск 2010

Введение

Существующая нормативная документация регламентирует выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания (ПУЭ), методы расчета токов короткого замыкания (ГОСТ 27514-87, ГОСТ 29176-91, ГОСТ2825-91).

Расчеты токов к.з. проводятся с целью выбора и проверки электрооборудования по условиям короткого замыкания; выбора уставок и оценки возможного действия релейных защит; влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи; выбора заземляющих устройств.

Общие положения, регламентированные в при расчете токов

КЗ состоят в следующем.

* Регламентированы 4 вида коротких замыканий - трехфазное КЗ (обозначение - К(3)), двухфазное КЗ - К(2), двухфазное КЗ на землю - К(1,1), однофазное КЗ - К(1). При выборе оборудования расчетным принимается такой вид КЗ в анализируемой схеме, при котором токи КЗ наибольшие.

* Токи КЗ допускается определять путем аналитических расчетов с использованием эквивалентных схем замещения.

* При расчете токов КЗ должны быть учтены все синхронные генераторы и компенсаторы, а также синхронные и асинхронные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если эти электродвигатели не отделены токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами.

* Допускается не учитывать:

- сдвиг по фазе ЭДС и изменения частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей;

- ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;

- насыщение магнитных систем электрических машин;

- поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110 - 220 кВ, если их длина не превышает 200 км.

Задание на курсовую работу

В курсовой работе для схемы системы электроснабжения, предоставленной на Рис.1, типа электрооборудования и других параметрах схемы, указанных в индивидуальном задании, необходимо:

Задача 1.

Рассчитать для трёхфазного к.з. в точке К-2:

1. Начальное значение периодической и апериодической составляющей тока к.з. в точке к.з. и на шинах источников (расчёт произвести двумя методами - в именованных и относительных единицах, осуществлять точный учёт коэффициентов трансформации;

2. Ударный ток в точке к.з.

3. Значение периодической составляющей тока в точке к.з. к моменту его снятия (tоткл).

Задача 2.

Рассчитать для трёх видов нессиметричных к.з. в точке К-1 начальное значение периодической составляющей тока к.з. аварийных фаз в точке к.з. и на шинах источников (расчёт произвести любым из методов, использовать приближенный коэффициент трансформации).

Исходные данные



Рис. 1 Схема системы электроснабжения

Система:

кВ;

кА.

Воздушные линии:

	Длина l, км	x1 , Ом/км на одну цепь	x0/x1
ВЛ1	7,5	0,4	3,5
ВЛ2	7,5	0,35	3,5

Трансформаторы: Т1

Тип	Мощность SНТ, МВА	Напряжение обмоток, кВ	UК, %	PКЗ, кВт
		ВН	НН
ТДН-16000/110	16	115	11	10,5	85

Т2

Тип	Мощность SНТ, МВА	Напряжение обмоток, кВ	UК, %	PКЗ, кВт
		ВН	НН
ТМ-4000/110	4	10	6,3	7,5	33,5

Синхронный генератор:

Тип СГ	Р, МВт	cosц
ТВС-25Т3	25	0,8	0,13

Синхронные двигатели:

	Тип СД	PНОМ, кВт	cosц	, о.е.	з, %
СД1	СТД-630	630	0,92	0,157	84
СД2	СТД-800	630	0,89	0,162	87

Асинхронный двигатель:

Тип и количество	Мощность, кВт	з, %	cosц
2АЗМ-1250	1250	96,3	0,89	5,5

Нагрузка:

Н1	Рн=6 МВт	cosц=0,8	Sн=7,5 МВА
Н2	Рн=7 МВт	cosц=0,8	Sн=8,75 МВА

сек.

1. Расчёт в именованных единицах

Составим схему замещения

Рис. 2 Схема замещения системы электроснабжения

Расчёт параметров схемы замещения системы:

Система

кВ;

Ом.

Приведем параметры к точке к.з. КЗ

 кВ; Фазное значение ЭДС кВ;

Ом.

ВЛ1

Ом, Ом.

ВЛ2

Ом, Ом.

Трансформатор Т1

Ом.

Трансформатор Т2

Ом

.

Нагрузка Н1

 кВ, кВ.

Ом.

Нагрузка Н2

кВ, кВ.

Ом.

Синхронный генератор

кА - номинальный ток синхронного генератора;

Ом.

Сверхпереходная фазная ЭДС генератора:

 при ;

Синхронный двигатель СД1

кА - номинальный ток синхронного двигателя;

Ом;

Сверхпереходная фазная ЭДС двигателя:

при ;

Синхронный двигатель СД2

кА - номинальный ток синхронного двигателя;

Ом;

Сверхпереходная фазная ЭДС двигателя:

при ;

Асинхронный двигатель АД

кА - номинальный ток асинхронного двигателя;

Ом;

Ом;

Сверхпереходная фазная ЭДС двигателя:

при ;

кВ.

Расчет начального значения периодической составляющей тока при трехфазном КЗ для точки короткого замыкания К3

Преобразуем схему относительно точки К3

Ом;

Ом;

Ом;

Ом.

Рис. 3 Расчётная схема для точки К3



Рис. 4 Преобразованная схема относительно точки К3

Определим начальное значение периодической составляющей тока к.з. для точки К3

Расчёт ударного тока в точке к.з

Для того, чтобы произвести расчёт ударного тока для заданной точки, составим схему замещения с учётом как индуктивных, так и активных сопротивлений. Так как схема замещения для индуктивных сопротивлений имеется, составим схему замещения с учётом активных сопротивлений элементов.



Рис. 5 Схема замещения, содержащая только активные элементы

Расчёт активных сопротивлении параметров схемы замещения:

Система Ом. ВЛ1

Ом.

ВЛ2

Ом.

Трансформатор Т1

Ом.

Трансформатор Т2

Ом.

Нагрузка Н1

Ом.

Нагрузка Н2

Ом.

Синхронный генератор

Ом.

Синхронный двигатель СД1

 Ом.

Синхронный двигатель СД2

Ом.

Асинхронный двигатель АД

Ом.

Преобразуем схему замещения (Рис. 5) относительно точки К3

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;



Рис. 6 Преобразованная схема относительно точки К3

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ i-ой ветви:

где , - результирующие эквивалентные сопротивления i-ой ветви, Ом; -синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с ().

Найдём постоянные времени для каждой ветви:

сек., сек., сек.,

сек., сек., сек., сек.

Поскольку точка короткого замыкания делит заданную схему на радиальные независимые друг от друга ветви, то ударный ток КЗ определяется суммой ударных токов отдельных ветвей:

;

кА, кА, кА, кА, кА, кА, .

Расчёт значения периодической составляющей тока в точке к.з. К3 к моменту его снятия сек.

Периодическая составляющая тока трехфазного к.з. в произвольный момент времени определяется через начальное значение трехфазного тока к.з.:

где - коэффициент, характеризующий затухание периодической составляющей тока КЗ.

Значения коэффициента для различных источников, питающих точку КЗ (синхронные генераторы и компенсаторы, синхронные двигатели, асинхронные двигатели) в зависимости от удаленности точки КЗ, определяется по графикам в зависимости от

отношением действующего значения периодической составляющей тока источника в начальный момент КЗ к номинальному току.

Синхронный генератор

, .

Синхронный двигатель СД1

, .

Синхронный двигатель СД2

, .

Асинхронный двигатель АД

, .

Таким образом, значение периодической составляющей тока в точке к.з. к моменту его снятия:

Расчёт в базисных единицах

Для расчета параметров в базисных единицах, рассчитаем базисные напряжения каждой ступени. Для расчетов примем МВА, кВ.

кВ, кА.

кВ, кА.

Определим параметры схемы замещения:

Система

о.е.;

о.е.

ВЛ1

о.е.

ВЛ2

о.е.

Трансформатор Т1

о.е.

Трансформатор Т2

о.е.

Нагрузка Н1

о.е.

о.е.

Нагрузка Н2

о.е. о.е.

Синхронный генератор

о.е. о.е.

Линейное значение ЭДС генератора

о.е.

Синхронный двигатель СД1

о.е.

о.е.

Линейное значение ЭДС двигателя

о.е.

Синхронный двигатель СД2

о.е.

о.е.

Линейное значение ЭДС двигателя

о.е.

Асинхронный двигатель АД

о.е.

о.е.

Линейное значение ЭДС двигателя

о.е.

Рис. 7 Схема замещения при расчёте в базисных единицах

Преобразуем схему относительно точки К3

 о.е.;

о.е.;

Ом;

о.е.;

Рис. 8 Преобразованная схема относительно точки К3

Определим начальное значение периодической составляющей тока к.з. для точки К3

Расчёт ударного тока в точке к.з



Рис. 9 Схема замещения (при расчёте в базисных единицах), содержащая только активные элементы

Расчёт активных сопротивлении параметров схемы замещения:

Система Ом. ВЛ1

о.е.

ВЛ2

о.е.

Трансформатор Т1

о.е.

Трансформатор Т2

о.е.

Нагрузка Н1

о.е.

Нагрузка Н2

о.е.

Синхронный генератор

о.е.

Синхронный двигатель СД1

 о.е.

Синхронный двигатель СД2

о.е.

Асинхронный двигатель АД

о.е.

Преобразуем схему замещения (Рис. 5) относительно точки К3

о.е;

о.е;

о.е.;

о.е.;



Рис. 10 Преобразованная схема относительно точки К3

Найдём постоянные времени для каждой ветви:

сек., сек.,

сек.,

сек., сек.,

сек., сек.

Расчёт значения периодической составляющей тока в точке к.з. К3 к моменту его снятия сек.

Синхронный генератор

, .

Синхронный двигатель СД1

, .

Синхронный двигатель СД2

, .

Асинхронный двигатель АД

, .

Таким образом, значение периодической составляющей тока в точке к.з. к моменту его снятия:

2. Задача №2

Произведём расчёт в именованных единицах.

Составим схему замещения прямой последовательности относительно точки К1.

Параметры элементов схемы замещения будут те же самые, как при расчёте симметричного короткого замыкания, но следует привести их к точке к.з.

Система

кВ;

Ом.

ВЛ1 Ом.

ВЛ2

Ом.

Трансформатор Т1

Ом.

Трансформатор Т2

Ом.

Нагрузка Н1

кВ, кВ;

Ом.

Нагрузка Н2

кВ, кВ;

Ом.

Синхронный генератор

Ом;

кВ.

Синхронный двигатель СД1

Ом;

кВ.

Синхронный двигатель СД2

Ом;

кВ.

Асинхронный двигатель АД

Ом

Рис. 11 Схема замещения прямой последовательности при к.з. в точке К1

Преобразуем схему относительно точки к.з.

 Ом;

Ом;

Ом;

Ом.

Рис. 12

Ом;

Ом;

, Ом.

, Ом.

, Ом.

, Ом.

, Ом.

, Ом.

Рис. 13 Преобразованная схема замещения прямой последовательности относительно очки к.з

кВ;



Рис. 14 Расчётная схема прямой последовательности

Составим схему замещения обратной последовательности относительно точки К1.

Схема замещения обратной последовательности составляется аналогично схеме замещения прямой последовательности, но эдс источников отсутствует. Сопротивления элементов токам обратной последовательности принимается такими же как и для токов прямой последовательности.

Рис. 15 Преобразованная схема замещения обратной последовательности относительно точки к.з

Ом.

Составим схему замещения нулевой последовательности относительно точки К1.



Рис. 16 Схема замещения нулевой последовательности относительно точки к.з

Ом.

Однофазное к.з. на землю

Для определения токов к.з. воспользуемся правилом эквивалентности прямой последовательности:

Ток прямой последовательности любого несимметричного короткого замыкания может быть определен как ток при трехфазном коротком за-мыкании в точке, удаленной от действительной точки короткого замыка-ния на дополнительное сопротивление , которое не зависит от пара-метров схемы прямой последовательности и для каждого вида короткого замыкания определяется результирующими сопротивлениями обратной и нулевой последовательности относительно рассматриваемой точки схемы, а также в общем случае сопротивлением возникшей дуги.

Ток прямой последовательности в особой фазе:

,

где

- при однофазном замыкании на землю.

кА,

Ток аварийной фазы:

,

где m - коэффициент, значение которого зависит от вида к.з., при однофазном к.з. на землю m = 3.

кА.

Токи симметричных составляющих аварийной фазы (фаза А):

кА.

Токи неаварийных фаз:

.

Рис. 17 Векторная диаграмма токов (однофазное к.з. на землю)

Напряжение симметричной составляющей особой фазы в месте короткого замыкания:

кВ,

кВ,

кВ.

Напряжения фаз в месте к.з.:

кВ, кВ, кВ (Определены по векторной диаграмме Рис. 19).

Двухфазное к.з. на землю

Ток прямой последовательности в особой фазе:

,

где

-

при двухфазном замыкании на землю.

кА,



Рис. 18 Векторная диаграмма напряжений (однофазное к.з. на землю)

ток замыкание электроснабжение напряжение

Ток обратной последовательности в особой фазе:

кА.

Ток нулевой последовательности в особой фазе:

кА.

Токи в повреждённых фазах (замыкание фаз B и С на землю):



Напряжение симметричной составляющей особой фазы в месте короткого замыкания:

кВ.

Напряжения фаз в месте к.з.:

кВ, кВ, кВ (Определены по векторной диаграмме Рис. 21).

Рис. 19 Векторная диаграмма токов (двухфазное к.з. на землю)



Рис. 20 Векторная диаграмма напряжений (двухфазное к.з. на землю)

Двухфазное к.з.

Ток прямой последовательности в особой фазе:

,

где - при двухфазном замыкании.

кА,

Ток обратной последовательности в особой фазе:

Токи аварийных фаз (замыкание фаз B и С):

кА,

кА.

Напряжение симметричной составляющей особой фазы в месте короткого замыкания:

кВ.

Напряжения фаз в месте к.з.:

кВ, кВ, кВ (Определены по векторной диаграмме Рис. 23).

Рис. 21 Векторная диаграмма токов (двухфазное к.з.).



Рис. 22 Векторная диаграмма напряжений (двухфазное к.з.)

Список литературы

1. Переходные процессы в электроэнергетических системах. Ч1.Электромагнитные переходные процессы. Рабочая программа, задание на курсовую работу, методические указания к выполнению курсовой работы. /М.А. Новожилов; Иркутский Государственный технический университет; Иркутск, 2001, с

2. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РД 153-34.0-20.527-98.

Размещено на Allbest.ru

...