Расчет переходного процесса в системе электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО ЗабГУ)

Энергетический факультет

Кафедра «Электроэнергетики и электротехники»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения»

На тему: «Расчет переходного процесса в системе электроснабжения»

Проектировала студентка группы ЭЛСбз -14-1 Литвинцева Т.А.

Проверил: профессор д.т.н. Суворов И.Ф.

Чита 2018



РЕФЕРАТ

МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЭДС, МЕТОД ТИПОВЫХ КРИВЫХ, МЕТОД СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Объектом исследования является система электроснабжения.

Цель работы - расчет токов трехфазного и несимметричного короткого замыкания.

В процессе расчетов использовались метод эквивалентных ЭДС, метод типовых кривых и метод несимметричных составляющих.



Введение

Расчеты токов КЗ 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.

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, 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.



1. Задание на курсовую работу

- вариант 1;

- точка короткого замыкания № 17 находится на шинах генератора G4;

- выключатель № 17 (остальные выключатели и точки короткого замыкания не показывать, так как они предназначены для других вариантов). Использовать точное приведение элементов ЭЭС.

Первая часть работы

Для начального момента трехфазного короткого замыкания (КЗ) методом эквивалентных ЭДС найти:

а) действующее значение периодической составляющей тока КЗ в месте повреждения и в ветви с выключателем; б) ударный ток в точке КЗ (действующее и мгновенное значения).

Сделать выводы по первой части.

Вторая часть работы

При симметричном КЗ в заданной точке КЗ (для той же точки, что в первой части курсовой работы) методом типовых кривых определить: а) изменение периодической составляющей тока КЗ во времени в точке КЗ; б) изменение периодической составляющей тока КЗ во времени по отдельным генерирующим ветвям.

Сделать выводы по второй части.

Третья часть работы

Методом симметричных составляющих для заданного вида несимметричного КЗ выполнить следующее: а) построить векторные диаграммы токов и напряжений для места повреждения; б) построить векторные диаграммы токов и напряжений для места установки выключателя, номер которого указан в задании.

Сделать выводы по третьей части.

Заключение

Сделать выводы по всему материалу курсовой работы.

№	Генераторы	Трансформаторы	Реакторы	Линии	Синхронные Компенсаторы	Нагрузка
	Sн	Uн	X''d	cosцн	Sн	Uв	Uс	Uн	Uкв-с	Uкс-н	Uкв-н	X	км тип провода	Sн	Uн	x''d	Sн
	МВА	КВ	о.е.	о.е.	МВА	кВ	кВ	кВ	%	%	%	Ом		МВА	кВ	о.е.	МВА
1	78,7	10,5	0,2	0,8	120	115	38,5	11	10,5	17,5	6,5	0,25	77 АС-240	37,5	10,5	0,26	18
2	78,7	10,5	0,2	0,8	120	115	38,5	11	10,5	17,5	6,5	20	55 АС-240				10
3	37,5	10,5	0,143	0,8	80	38,5		10,5			10,5		80 АС-240				20
4	37,5	10,5	0,143	0,8	80	38,5		10,5			7,5		43 АС-120				7
5					63	121		10,5			10,5		38 АС-120
6					63	115		10,5			10,5		25 АС-70
7					48	37		10,5			7,5		30 АС-90
8					40	115		10,5			10,5		61 АС-240





2. Расчет методом эквивалентных ЭДС

2.1 Составление схемы замещения исходной электрической схемы

Для определения параметров схемы замещения используем точное приведение в именованных единицах (ТПИЕ). Параметры всех элементов схемы замещения приведём к той ступени, где произошло короткое замыкание (точка К₁₇).U_б=115кВ.

Схема замещения сети представлена на рисунке 2.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/



2.2 Определение параметров элементов схемы замещения

Найдём параметры схемы замещения

Генераторы:

G1, G2:

Где

G3, G4:

Трансформаторы:

Трансформаторы трехобмоточные:

Т1, Т2:

Найдём напряжения короткого замыкания для каждой обмотки:

u_кв=0,5•(u_кв-с+u_кв-н-u_кс-н)=0,5•(10,5+6,5-17,5)=-0,25<0;

u_кc=0,5•(u_кв-с+u_кс-н-u_кв-н)=0,5•(10,5+17,5-6,5)=10,75%;

u_кн=0,5•(u_кс-н+u_кв-н-u_кв-с)=0,5•(17,5+6,5-10,5)=6,75%;

Т.к. u_кв<0, то Х_в=0;

Эти сопротивления одинаковы для трансформаторов Т1 и Т2.

Трансформаторы двухобмоточные:

Т3, Т4:

Т5:

Т6:

Т7:

Т8:

Трансформатор двухобмоточный с расщеплённой обмоткой НН

где U_квн1 принято равным 20% согласно «Методическим указаниям».

Реакторы:

L1:

L2

Линии:

Сопротивление воздушных линий Xw определяем по формуле:

Xw = Xуд·L

где Xуд - удельное индуктивное сопротивление линии, Ом / км; L - длина линии.

- линии W1,W2, W3, W8 (класс напряжения 220 кВ) провод марки АС-240 имеем Ом/км;

- линии W4, W5 (класс напряжения 110 кВ) провод АС-120 Ом/км;

- линия W6,W₇ (класс напряжения 110 кВ) провод марки АС-240 имеет Ом/км;

Теперь найдем:

X_w1=0.435•77 =33,5 (Ом);

X_w2=0.435•55 =23.9 (Ом);

X_w3=0.435•80 =34,8 (Ом);

X_w4=0.427•43 =18,4 (Ом);

X_w5=0.427•38•(115/38.5)² =145,1 (Ом);

X_w6=0.4•25•(115/38.5)² =89,4 (Ом);

X_w7=0.4•30•(115/38.5)²=107,3 (Ом);

X_w8=0. 435•61 =26,5 (Ом);

Синхронный компенсатор:

GS: X_GS=x''_d•U_н²/S_н•(К_Т6)² =0,26 •(10.5²/37.5) •(115/10,5)²=91,6 (Ом);

E_GS=(1+ x''_d)•U_н/U_б•К_Т6=(1+0,26)•10.5/115•(115/10,5) =1,26 кВ;

Обобщённая нагрузка:

Н1:

Н2:

Н3:

Н4:

Соседняя энергосистема:

2.3 Преобразование схемы замещения к простейшему виду

Для нахождения тока трехфазного короткого замыкания необходимо эквивалентировать схему относительно точки КЗ при помощи известных методов (последовательное и параллельное включение элементов, преобразования из звезды в треугольник и обратно).

Сначала сложим все последовательно включенные сопротивления (рис2.1.), в результате получим схему (рис. 2.2.).

X_T3W7=X_T3+X_W7=17,4+107,3=124,7 (Ом);

X_T4W5=X_T4+X_W5=12,4+145,1=157,5 (Ом);

Х_Н2Т7=Х_Н2+Х_Т7=5235,3+19,1=5254,4 (Ом);

X_G1T1H=X_G1+X_T1H=30,6+7,4=38 (Ом);

X_G2T2H=X_G2+X_T2H=30.6+7,4= 38 (Ом);

Х_T8H1H3=X_T8H1+X_H3=62,8+231,4=294,2 (Ом);

Х_T8H2H4=X_T8H2+X_H4=62,8+231,4=294,2 (Ом);

Х_СТ5=X_С+X_Т5=0,65+0,39=1 (Ом);

Так как потенциалы точек 6 и 7 равны, то их можно объединить и треугольник X_G4X_G3X_L1 преобразовать в звезду:

Складываем параллельно ветви с ЭДС E_G1, E_G2:

Преобразуем параллельное соединение сопротивлений Х_Т2С иХ_Т1С:

Преобразуем параллельное соединение ветвей с Е_Н3 и Е_Н4:

Преобразуем параллельное соединение ветвей с Е_GS и Е_Н1:

Получившаяся схема - на рис. 2.3.

Сложим последовательные сопротивления (рис. 2.4)



Рис.2.2.



Рис.2.3.



Рис.2.4.

Далее преобразуем звезду 4-5-6 в треугольник:



Также преобразуем звезду X_W1-X_W2-X_W3 в треугольник 7-8-9;

(Схема на рис. 2.5.)

Рис. 2.5.

Перенесём ЭДС Е_Н2 через узел 6, и Е_С через узел 9 (рис. 2.6.)

Преобразуем параллельно соединённые ветви E_Н34 - Х_Н34Т8 и Е_С - Х₇₉

Преобразуем параллельно соединённые ветви E_GSH - Х_GST6 и Е_С - Х₈₉



Преобразуем параллельно соединённые ветви E_H22 - Х₄₆ и Е₄ - Х₁

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления Х₄₅ и Х_3Т4

Преобразуем параллельно соединённые ветви E_H221 - Х₅₆ и Е₂ - Х_GT12

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления 2Х_W8 и Х₇₈

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления Х₄₄ и Х₃₄₅:

)

Преобразуем параллельно соединённые ветви E₄₄ - Х₄₄₅ и Е₂₂ - Х₂₂



Преобразуем треугольник X₁₁ X_W4 X_W8 в звезду:

Преобразуем параллельно соединённые ветви E₂₂₄₄ - Х₂₂₄₄ и Е₁₁ - Х_11W4

E₁₁=1,05кВ

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления Х_W84 и Х_W3:

(Рис 2.10.)

Преобразуем параллельно соединённые ветви E₁₁ - Х_11W8 и Е₃₃ - Х₃

Найдем суммарные ЭДС и сопротивления:

2.4 Определение расчетных величин

Определим действующее значение сверхпереходной периодической составляющей тока трехфазного КЗ:

замыкание электроснабжение ток

Коэффициент kу по справочнику "Проектирование электроснабжения" Под ред. Ю.Г. Барыбина и д р. 1990 в таблице 2,45 для КЗ на линиях 110-220 кВ: kу=1,8.

Ударный ток в точке КЗ:

Для определения тока в ветви с выключателем развернем обратно схему замещения. Токи в ветвях будем находить при помощи метода узловых потенциалов. (см. рис. 2.8, 2.9, 2.10).

ц_М=(E_TY•X_T2Y3)/X_TY=67.216(кВ);

ц₇= E₁₁ - (E₁₁ - ц_М)•X₁₁/X_1Y2=226,658 - (226,658-67,216)•602,427/625,318=

=73,0525(кВ);

ц₈=Е₃₃ - (E₃₃ - ц_М)•X₃/X_3Y1=243,892-(243,892-67,216)•265,976/281,664=

=77,056(кВ);

I⁽³⁾_Q12=(ц₈ - ц₇)/(2X_W8•v3)•(K_T2)=(77.056-73.0525)/(119.56•v3)•2=0.038665(кА)=38,665(А) - ток через выключатель с учётом коэффициента трансформации.

Ударный ток в ветви с выключателем:

i_yQ12=v2•I⁽³⁾_Q12•k_уд=v2•38,665•1,8=98,425(А)

I⁽³⁾_Q3=2.283*0.6=1.369(кА) - ток через выключатель.

Ударный ток в ветви с выключателем:

i_yQ3=v2•I⁽³⁾_Q3•k_уд=v2•1.369•1,8=3.486(кА)

Наибольшее действующее значение полного тока КЗ через выключатель:

Размещено на Allbest.ru

...