Переходные процессы в системах электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Задание 1

Определить начальные действующие значения периодической составляющей тока при трехфазных КЗ поочередно в точках К-1 и К-2 системы электроснабжения, показанной на рисунке, а также ударные токи КЗ в указанных точках. Расчеты выполнить в именованных, а затем в относительных единицах, используя точное приведение параметров элементов системы к основной ступени напряжения.

РАСЧЕТ В ИМЕНОВАННЫХ ЕДИНИЦАХ

Система С: напряжение системы

Uc = 115 кВ

ток короткого замыкания (КЗ) от эквивалентируемой части системы

Ic = 25кА ic/rc=15

Линия: провод АС-120, l=21 км, r0=0,249 , x0=0.416

Трансформатор:

ТРДН-40000/110/10, Sномт=40 МВА, ?Рx=34 кВт, uk=10,5%,

Рk=170 кВт, Uвн=115 кВ, Uнн=10,5 кВ

Трансформатор работает на среднем положении РПН, т.е на среднем ответвлении регулируемой обмотки ВН

Синхронные двигатели СД, количество nд=3, Uном=10 кВ,

Рном=1,6 МВт, cos?=0,9, ?=0,966, U0=1, I0=1, Tасд=0,05 с,

xd”*=0,134, Kуl=1,8, Kусд=1,9

Нагрузка Sнг=27,85 МВА является обобщенной промышленной нагрузкой, для которой

Х*нг = 0,35 и Е*нг = 0,85 Uномср=10,5 кВ

Согласно алгоритму расчета параметров схемы замещения при точном приведении в именованных единицах:

В расчетной схеме синхронные двигатели заменяем одним эквивалентным с номинальной мощностью

Выбираем основную ступень -- ступень 1, на которой находится точка КЗ К - 1.

Определяем коэффициент трансформации трансформатора Т:

Изображаем схему замещения



Рассчитываем параметры элементов схемы замещения:

Система находится на основной ступени напряжения, поэтому согласно п. 7 алгоритма

ЕС = UC = 115 кВ;

воздушная линия также находится на основной ступени напряжения, поэтому

трансформатор примыкает к основной ступени напряжения, поэтому согласно п. 9 алгоритма

Сверхпереходные ЭДС синхронных двигателей, выраженные в относительных единицах при номинальных условиях, находим по (2), имея в виду, что до КЗ машины работали в номинальном режиме

синхронные двигатели не находятся на основной ступени, поэтому согласно п. 10 алгоритма

индуктивное сопротивление эквивалентного СД, приведенное к основной ступени напряжения

обобщенная нагрузка также не находится на основной ступени, поэтому согласно п. 10 алгоритма

Расчет начального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К-1

Предварительно производится проверка возможности пренебречь активными сопротивлениями

Так как , то активными сопротивлениями нельзя пренебречь, поскольку погрешность расчетов превысит допустимую 5%.

Поэтому при вычислении значения составляющей тока КЗ от системы следует учитывать помимо индуктивных также и активные сопротивления, т.е.

Для вычисления подпитки точки КЗ от СД и обобщенной нагрузки заменяем их ветви с ЭДС в нижней части схемы замещения на одну эквивалентную

После преобразований схема замещения приобретает следующий вид

Схема замещения системы, приведенная к элементарному виду относительно точки К-1

Начальные значения периодической составляющей тока КЗ составляют:

от СД и нагрузки

в месте КЗ

I”ок-1=I”ск-1+I”однк-1=5,311+0,4298=5,741 кА

ударный ток в точке К1

Расчет начального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К 2

Результирующие сопротивления между точкой КЗ и ЭДС системы

xCK - 2 = xC + xЛ + xт= 2,656+8,736+34,716 =46,108 Ом;

rCK - 2 = rC + rЛ + rт = 0,177+5,229+1,405 = 6,811 Ом;

Поскольку соотношение , то активными сопротивлениями можно пренебречь, так как погрешность расчетов не превысит допустимую 5%.

Преобразованная к элементарному виду относительно точки КЗ схема замещения



Схема замещения системы, приведенная к элементарному виду относительно точки К-2

Начальные значения периодической составляющей тока КЗ, приведенные к основной ступени 1:

от системы

от СД

от обобщенной нагрузки

в месте КЗ, ток, приведенный к основной ступени

I0”ок-2=I”ск-2+I0”осдк-2+I0”онгк-2=1,44+0,231+0,339=2,01кА

истинный ток в месте КЗ

I”ок-2=I0”ок-2.Кт=2,01 .10,952=22,013 кА

Для определения ударного тока в месте КЗ не обходимо определить его составляющую от системы - ударный коэффициент от системы Кус, поскольку ударные коэффициенты от СД и обобщенной нагрузки заданы.

Угловая частота

Эквивалентная постоянна времени системы

Ударный коэффициент от системы в точке К2

Ударный ток в точке К2

РАСЧЕТ В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ

Согласно алгоритму расчета параметров схемы замещения при точном приведении в относительных единицах.

В расчетных схемах синхронные двигатели заменяем одним эквивалентным с номинальной мощностью

В качестве основной выбираем 1-ю ступень, задаемся базисной мощностью

Sб=1000 МВА

и базисным напряжением на основной ступени

Uбn = Uб1 = 115 кВ

Рассчитываем базисный ток на основной ступени

Определяем коэффициент трансформации трансформатора Т:

Изображаем схему замещения

Схема замещения для расчета в относительных единицах

Рассчитываем параметры элементов схемы замещения

Система находится на основной ступени напряжения, поэтому согласно п. 7 алгоритма

воздушная линия также находится на основной ступени напряжения, поэтому

Трансформатор примыкает к основной ступени напряжения, поэтому согласно п. 9 алгоритма

Сверхпереходные ЭДС синхронных двигателей, выраженные в относительных единицах при номинальных условиях, рассчитаны в п. 6.1 расчета в именованных единицах

Синхронные двигатели не находятся на основной ступени, поэтому согласно п. 9 алгоритма

Обобщенная нагрузка также не находится на основной ступени, поэтому согласно п. 10 алгоритма

Расчет начального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К-1

Предварительно производится проверка возможности пренебречь активными сопротивлениями

Так как , то активными сопротивлениями нельзя пренебречь, поскольку погрешность расчетов превысит допустимую 5%.

Ток подпитки КЗ от системы

Для вычисления подпитки точки КЗ от СД и обобщенной нагрузки заменяем их ветви в схеме замещения на одну эквивалентную



Расчет в относительных единицах.

Начальные значения периодической составляющей тока КЗ, выраженные в относительных единицах, составляют

от СД и нагрузки

в месте КЗ

I”*ок-1б=I”*ск-1б+I”*однк-1б=1,048+0,085=1,133

Ток КЗ в кА

Расчет начального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К 2

Результирующие сопротивления между точкой КЗ и ЭДС системы

х*CK - 2 = x*Cб + x*Л + x*т= 0,201+0,661+2,625 =3,487;

r*CK - 2 = r*Cб + r*Л + r*т = 0,013+0,395+0,106 = 0,514;

Поскольку соотношение , то активными сопротивлениями можно пренебречь, так как погрешность расчетов не превысит допустимую 5%.

Задание №2

Для исходных данных задания 1 при трехфазном КЗ в точке К- 2 определить значения периодической и апериодической составляющих тока в месте КЗ в момент времени t = ф =0,065 c , соответствующий началу расхождения дугогасительных контактов выключателя. Для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ использовать метод типовых кривых.

Для исходных данных задания 1 при трехфазном КЗ в точке К-2

Iпф=Iпс+IпфСД

где

Iпс=Iск-2 . Кт=1,44 . 10,952=15,771 кА

периодическая составляющая тока КЗ от системы в точке К-2.

IпфСД - периодическая составляющая тока КЗ от СД в точке К-2 в момент времени t.

Для определения IпфСД выполняются вычисления:

1) Вычисляется начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-2 от группы СД. По результатам выполнения задания 1.

2) Находится электрическая удаленность точки КЗ от выводов двигателя. Для этого рассчитывается суммарная номинальная мощность и суммарный номинальный ток группы СД. По результатам расчета задания 1.

Электрическая удаленность характеризуется относительным начальным значением периодической составляющей тока КЗ

3) По типовым кривым определяем для t=0,065 значение гt=0,52

4) По найденному отношению гt определяется искомое значение периодической составляющей тока КЗ в заданный момент времени t от СД

Intсд= гt . I0”осд=0,52 . 2,5299=1,31 кА

5) Рассчитывается суммарное значение периодической составляющей тока КЗ в заданный момент времени t по СД системы

Задание 3

Для исходных данных задания 1 при однофазном КЗ в точке К- 1 определить значения периодических составляющих фазных токов и напряжений, а также междуфазных напряжений в месте КЗ, Построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте КЗ. Расчеты и построения выполнить в относительных единицах, используя точное приведение параметров элементов схемы замещения системы и результаты расчета этих параметров в задании 1. Считать, что в системе имеется путь для токов нулевой последовательности через ее заземленную нейтраль, а ее индуктивные сопротивления для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей одинаковы. Для воздушной линии отношение индуктивного сопротивления в схеме замещения нулевой последовательности к индуктивному сопротивлению прямой последовательности равно 3. Индуктивные сопротивления трансформатора в схеме нулевой и прямой последовательностей связаны соотношением x0т=0,85x1т. Для синхронных двигателей индуктивное сопротивление обратной последовательности принять равным x2=1,22 x”d. Для упрощения расчетов при составлении схем замещения различных последовательностей активными сопротивлениями элементов пренебречь.

Приведем схему замещения прямой последовательности для расчета в относительных единицах из задания 1. Для простоты, в дальнейших расчетах знак относительной величины * опущен



Схема замещения для расчета в относительных единицах

Результирующие ЭДС и сопротивления между началом и концом схемы

Схему обратной последовательности получаем из схемы прямой, приняв равными нулю все ЭДС и заменив сверхпереходное сопротивление СД на сопротивление обратной последовательности х2

х2сд=1,22 . х”сдб=1,22 . 22,013=26,056

Схема замещения обратной последовательности

После эквивалентных преобразований получаем схему обратной последовательности

Преобразованная схема замещения обратной последовательности

Схема замещения обратной последовательности, приведенная к элементарному виду

Схему нулевой последовательности начинаем от точки, в которой произошло однофазное КЗ (считается, что 3 фазы замкнуты накоротко и в этой точке на землю).

Поскольку путь для токов нулевой последовательности есть со стороны системы (нейтраль зеземлена) в схему нулевой последовательности вводится сопротивление системы (по условию хос=х1с) и сопротивление воздушной линии

хос=хсб=0,201

хол=3 . хл=3 . 0,661=1,983

С другой стороны от точки КЗ К-1 в схему замещения нулевой последовательности войдет трансформатор, поскольку нейтраль обмотки ВН заземлена, а обмотка НН соединена в треугольник и работает в режиме изолированной нейтрали, что исключает путь для токов нулевой последовательности.

Сопротивление трансформатора нулевой последовательности по условию задачи

хот=0,85 . хт=0,85 . 2,625=2,231



Схема замещения нулевой последовательности

После эквивалентных преобразований получаем схему нулевой последовательности, приведенную к элементарному виду

Схема замещения нулевой последовательности приведенная к элементарному виду

Комплексная схема замещения для однофазного КЗ

Ток прямой последовательности фазы А в месте КЗ

Ток в поврежденной фазе в месте КЗ

относительное значение

в именованных единицах

Базисное фазное напряжение

Симметрические составляющие напряжения фазы А в месте КЗ

обратной последовательности

ток короткий замыкание

нулевой последовательности

прямой последовательности

Из векторной диаграммы напряжений, построенной в масштабе 1мм=1кВ находим:

Векторная диаграмма токов

Литература

1. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник для вузов / Г.Г. Пивняк, В.Н. Винославський, А.Я. Рыбалко, Л.И. Несен, Днепропетровск, 2002. - 597 с.

2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. - М.: Энергия, 1970. - 518 с.

3. Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам в электрических системах. - М.: Энергия, 1968. - 496 с.

4. Руководящие указания по релейной защите.? Вып. 11. ? Расчеты токов короткого замыкания. - М.: Энергия, 1979. - 152 с.

5. Невольниченко В.Н. Составление схем замещения для расчетов токов короткого замыкания. Тексты лекций, - Одесса: ОПИ, 1984. - Ч.1. - 53 с.

6. Невольниченко В.Н. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетической системе при трехфазных коротких замыканиях и практические методы их расчета: Тексты лекций. - Одесса: ОПИ, 1985. - Ч.2. - 59 с.

7. Невольниченко В.Н. Электромагнитные переходные процессы в системе электроснабжения при нарушении симметрии трехфазной цепи: Тексты лекций. - Одесса: ОПИ, 1986. - Ч.3. - 71 с.

Размещено на Allbest.ru

...