Вопросы к защите курсового проекта «Переходные процессы в ЭЭС»



Рубцовский индустриальный институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

(РИИ АлтГТУ)

 

Кафедра электроэнергетики

 

 

А.Н. ТАТАРНИКОВА

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

 

 

Задания и методические указания к выполнению курсового проекта

для студентов направления подготовки «Электроэнергетика

и электротехника» всех форм обучения

 

 

Рубцовск 2016

 

УДК 621.31

Татарникова А.Н. Переходные процессы в электроэнергетических системах: Задания и методические указания к выполнению курсового проекта для студентов направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / Рубцовский индустриальный институт. - Рубцовск, 2016, - 58 с.

 

 

В работе даны варианты курсового проекта и указания по оформлению пояснительной записки.

 

 

Работа рассмотрена и одобрена на

заседании кафедры электроэнергетики

Рубцовского индустриального института.

Протокол № 13 от 22.12.2016 г.

 

Рецензент: гл. инженер ЗАО «Контакт-108»         И.А. Оборовский

 

 

©Рубцовский индустриальный институт, 2016


СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Общие указания 5

2 Задание к курсовому проекту 5

3 Содержание курсового проекта 10

4 Оформление курсового проекта 11

5.Защита курсового проекта 14

6 Список литературы 14

7 Вопросы к защите курсового проекта «Переходные процессы в ЭЭС» 14

8 Вопросы к экзамену по курсу «Переходные процессы в ЭЭС» 19

9 Теоретическая часть 20

9.1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ 20

9.1.1 Система относительных единиц. Составление и упрощение схем замещения 20

9.1.2 Применение расчетных кривых при определении трехфазного тока короткого замыкания. Расчет основных характеристик переходного процесса 25

9.1.3 Расчет начального сверхпереходного тока трехфазного короткого замыкания аналитическим методом 30

9.1.4 Схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Сопротивления различных последовательностей для элементов электрических систем 33

9.1.5 Переходный процесс при однократной поперечной несимметрии 35

9.2.ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ 41

9.2.1 Основные понятия 41

9.2.2 Причины возникновения переходных процессов 42

9.2.3 Допущения при расчетах устойчивости СЭС 43

9.2.4 Основное уравнение электромеханических переходных     процессов 44

9.2.5 Исследование относительного движения ротора с помощью способа площадей 44

9.2.6 Решение уравнения движения ротора генератора методом последовательных интервалов                                                                 50  

ПРИЛОЖЕНИЕА 57

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 58

 


Введение

Задания и методические указания к выполнению курсового проекта «Расчет переходных процессов и устойчивости электроэнергетических систем» и контрольного задания охватывают основные разделы курса «Переходные процессы в электрических системах».

Целью курсового проекта и контрольного задания является закрепление компетенций у студентов по основным разделам курса, а также более глубокое изучение методов и приемов расчета токов короткого замыкания (как симметричных, так и при нарушении симметрии системы), устойчивости параллельной работы генераторов и нагрузки электрической системы.

В соответствии с выданным вариантом выбирается определенный набор вопросов, сформулированных в заданиях.

Настоящие задания и методические указания предназначены для студентов направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника».


1 Общие указания

В курсовом проекте «Расчет переходных процессов и устойчивости электроэнергетических систем» рассматриваются вопросы электромагнитных и электромеханических переходных процессов.

Номер задания задается шифром АВСD,

где А — номер варианта в таблице 1;

В — номер варианта в таблице 2;

С — номер варианта в таблице 3 и 4;

D — номер варианта в таблице 5.

При выполнении задания следует учесть, что пояснительный текст в проекте должен быть кратким, расчёты выполняться с использованием всех формул и последующей подстановкой в них числовых значений. Обязательно указывать размерности величин, если они отличаются от принятых в расчётах относительных единиц.

Необходимо стремиться к наиболее рациональному выбору решения задачи, после каждого этапа решения приводить необходимые пояснения и выводы.

Проекты, выполненные с нарушением перечисленных требований, возвращаются студенту для внесения исправлений.

 

Задание к курсовому проекту

Расчетно - пояснительная записка

1. На основании схемы электроснабжения (рис. 1, 2) и исходных данных таблиц 1, 2, 3, 4, 5 требуется рассчитать аналитическим путем:

- начальное значение периодической составляющей тока при трехфазном коротком замыкании (КЗ) в заданной точке «К» схемы;

- ударный ток трехфазного КЗ и его действующее значение.

2. Используя метод расчетных кривых, определить величину тока трехфазного КЗ для начального момента времени, через 0,2 с после начала КЗ и в установившемся режиме.

3. Рассчитать аналитически ток несимметричного КЗ в соответствии с вариантом. Построить векторные диаграммы токов и напряжений в точке КЗ.

4. Рассчитать устойчивость эквивалентного генератора электростанции (ЭС) при успешном автоматическом повторном включении (АПВ) поврежденной линии электропередачи (ЛЭП).

5. Определить предельное по сохранению динамической устойчивости время паузы АПВ.

Таблица 2.1 – Необходимые условия

Вариант Точка КЗ Вид несимметрии Вид АПВ Продолжительность паузы АПВ
1 К1 К(I) ТАПВ 1,0
2 К2 К(I,I) ТАПВ 1,2
3 КЗ К(2) ОАПВ 1,4
4 К4 К(I,I) ТАПВ 1,6
5 К5 К(I) ОАПВ 1,8

 
Рис. 1 – Расчетная схема системы электроснабжения

 
 


 


Таблица 2.2 – Параметры генераторов

Номер

вар-та

Обозначение

по схеме

Тип

Рном,

МВт

соsφ

Uном,

кВ

Сопротивления, о.е.

х"d х'd хd х2 Тj, сек

1

G1, G2 ТВФ-60-2 60,0 0,80 10,5 0,146 0,217 1,657 0,178 5,8
G3 ТВФ-120-2 120,0 0,80 10,5 0,214 0,314 2,155 0,261 6,5

2

G1, G2 ТВФ-55-2Т 55,0 0,80 10,5 0,123 0,182 1,452 0,150 5,8
G3 ТВФ-100-2 100,0 0,85 10,5 0,183 0,263 1,788 0,223 6,0

3

G1, G2 СВ-430/210 55,0 0,80 10,5 0,200 0,320 0,770 0,300 4,5
G3 СВ-395/250 70,0 0,80 10,5 0,220 0,340 1,230 0,290 4,8

4

G1, G2 СВ-465/210 56,0 0,85 10,5 0,210 0,210 0,910 0,190 5,0
G3 ВГС-1525 57,2 0,85 10,5 0,280 0,340 0,660 0,310 5,0

5

G1, G2 ТВФ-60-2 60,0 0,80 10,5 0,146 0,217 1,657 0,178 5,8
G3 ТВФ-100-2 100,0 0,85 10,5 0,183 0,263 1,788 0,223 6,0

 

Все генераторы снабжены АРВ.

Мощность короткого замыкания на шинах системы «С» Sкз = 1000 МВА.

 

Таблица 2.3 – Параметры линий электропередачи

Номер

варианта

Длина линий, км

L1 L 2 L 3 L 4, L 5 L 6, L 7 L 8, L 9
1 40 20 40 300 200 50
2 30 30 40 250 500 45
3 45 35 50 350 550 30
4 100 45 80 450 400 50
5 80 55 110 350 450 70

 

Принять сопротивление линий на единицу длины худ = 0,4 Ом/км.

 

Таблица 2.4 – Мощности нагрузки

Номер

вариант

Мощность нагрузки, кВ·А

Н1 Н2 Н3
1 0,2·Sуст 0,3·Sуст 0,4·Sуст
2 0,3·Sуст 0,2·Sуст 0,4·Sуст
3 0,4·Sуст 0,4·Sуст 0,2·Sуст
4 0,2·Sуст 0,2·Sуст 0,3·Sуст
5 0,5·Sуст 0,3·Sуст 0,2·Sуст

S уст – установленная мощность трансформаторов на подстанции, где подключена нагрузка;

с osφ = 0,85 – коэффициент мощности нагрузок Н1, Н2, Н3.

Таблица 2.5 – Параметры трансформаторов

Номер

вар-та

Обозна-чение на

схеме

Тип

(номинальная

мощность, МВА)

Напряжение обмоток, U, кВ

Напряжение КЗ, uкз ,%

ВН СН НН В-С В-Н С-Н

1

Т1, Т2 ТДЦ-80 244,00 10,50 11
Т3 ТДЦ-200 242,00 10,50 11
Т4 ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т5, Т6 АОДЦТН-167 500/ 230/ 11,0/ 9,50 29 17,5
Т7, Т8 ТДТН-40 230,00 38,50 11,00 12,50 22 9,5
Т9, Т10 ТДН-25 38,50 6,30 8

2

Т1, Т2 ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т3 ТДЦ-200 242,00 10,50 11
Т4 ТДЦ-80 242,00 10,50 11
Т5, Т6 АОДЦТН-267 500/ 230/ 15,75/ 8,50 23 12,5
Т7, Т8 ТДТН-40 230,00 38,50 6,60 12,50 22 9,5
Т9, Т10 ТДН-16 38,50 10,50 8

3

Т1, Т2 ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т3 ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т4, ТДЦ-80 242,00 6,30 11
Т5, Т6 АОДЦТН-167 500/ 230/ 15,75/ 9,50 29 17,5
Т7, Т8 ТДТН-40 230,00 38,50 6,60 12,50 22 9,5
Т9, Т10 ТДН-25 38,50 10,50 8

4

Т1, Т2 ТДЦ-80 242,00 10,50 11
Т3 ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т4, ТДЦ-80 242,00 10,50 11
Т5, Т6 АОДЦТН-167 500/ 230/ 38,50/ 9,50 29 17,5
Т7, Т8 ТДТН-25 230,00 38,50 6,60 12,50 22 9,5
Т9, Т10 ТДН-6,3 38,50 11,00 7,5

5

Т1, Т2 ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т3 ТДЦ-80 242,00 10,50 11
Т4, ТДЦ-125 242,00 10,50 11
Т5,Т6 АОДЦТН-267 500/ 230/ 38,50/ 12,50 20 6,5
Т7, Т8 ТДТН-40 230,00 38,50 11,00 12,50 22 9,5
Т9, Т10 ТДН-16 38,50 10,50 8

 

Мощность однофазных автотрансформаторов типа АОДЦТН дается в расчете на одну фазу.

Примечания:

Принять усредненные отношения сопротивлений нулевой последовательности к сопротивлению прямой последовательности для воздушных ЛЭП:

а) напряжением 35-220 кВ со стальным тросом — 3,0;

б) напряжением 500 кВ — 2,4.

 

Принять для всех вариантов реакторы:

Р1- ТОРМ – 110 – 650 – 15,

Р2 - ТОРМ – 220 – 325 – 12,

Р3, Р4 - РТМТ – 35 – 200 – 6.

Принять время срабатывания релейной защиты воздушных ЛЭП напряжением 35 кВ – 0,2 с, 110 – 500 кВ – 0,12 с.

 

Содержание курсового проекта

1  Исходные данные.

2 Расчёт аналитическим путем начального значения периодической составляющей тока при трехфазном коротком замыкании в заданной точке «К» схемы, ударного тока и его действующего значения.

2.1 Схема замещения.

2.2 Базисные условия и приведение всех сопротивлений и ЭДС элементов СЭС к базисным условиям.

2.3 Преобразование схемы и определение результирующих ЭДС и сопротивлений.

2.4 Расчёт периодической составляющей, ударного тока и его действующего значения.

3 Определение величины тока трехфазного КЗ для начального момента времени, через 0,2 с после начала КЗ и в установившемся режиме методом расчётных кривых.

3.1 Схема замещения для метода расчетных кривых.

3.2 Преобразование схемы замещения и определение результирующего сопротивления от генератора и от системы.

3.3 Определение расчетных сопротивлений ветвей и относительных значений токов в ветвях для начального момента времени, через 0,2 с после начала КЗ и в установившемся режиме.

3.4 Расчёт периодической составляющей тока при трехфазном КЗ в заданной точке «К» и ударного тока.

4 Расчёт аналитическим методом тока несимметричного КЗ в соответствии с вариантом.

4.1 Схема замещения прямой последовательности и расчёт результирующего сопротивления прямой последовательности.

4.2 Схема замещения обратной последовательности и расчёт результирующего сопротивления обратной последовательности.

4.3 Схема замещения нулевой последовательности и расчёт результирующего сопротивления нулевой последовательности.

4.4 Расчёт симметричных составляющих токов и напряжений несимметричного КЗ.

4.5 Векторные диаграммы токов и напряжений несимметричного КЗ.

5 Расчёт устойчивости эквивалентного генератора электростанции при успешном автоматическом повторном включении поврежденной линии электропередачи.

5.1 Схема замещения и расчёт результирующего сопротивления нормального режима СЭС.

5.2 Схема замещения и расчёт результирующего сопротивления аварийного режима СЭС.

5.3 Схема замещения и расчёт результирующего сопротивления послеаварийного режима СЭС.

5.4 Угловые характеристики мощности генераторов для различных режимов.

5.5 Расчёт методом последовательных интервалов максимального угла отклонения ротора генератора.

6 Определение предельного по сохранению динамической устойчивости времени паузы АПВ при несимметричном КЗ и при полном сбросе мощности.

 

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Лист 1 Схемы замещения переходного процесса

Лист 2 График расчета устойчивости генератора

Лист 3 Векторные диаграммы токов и напряжений несимметричного КЗ

 

Оформление курсового проекта

Основной элемент курсового проекта — пояснительная записка (ПЗ), которая должна быть оформлена в соответствии с требованиями ЕСКД, СПДС, ЕСТД и других нормативных документов, а также образовательного стандарта СТО АлтГТУ 12 400 – 2015 «Курсовой проект (курсовая проекта). Общие требования к содержанию, организации выполнения и оформлению» учебного заведения.

Пояснительная записка должна содержать: титульный лист, задание, содержание, введение, основную часть, заключение, список использованных источников.

Титульный лист оформляется на бланке формата А4 и содержит сведения согласно СТО АлтГТУ 12 570 – 2013 (приложение А, форма А4).

На листе документа, следующем за титульным листом, выполняется основная надпись по форме 2 ГОСТ 2.104 или по форме 5 ГОСТ 21.101 (СТО АлтГТУ 12 570 – 2013, приложения В, Г, Д).

На последующих листах оформляется основная надпись по форме 2а или 6 из указанных стандартов (СТО АлтГТУ 12 570 – 2013, приложения В, Г, и Д).

При групповом выполнении курсового проекта на титульном листе указываются все исполнители проекта и разделы, в разработке которых принимал участие каждый исполнитель.

В содержании последовательно перечисляются все заголовки разделов, подразделов и приложений, с указанием номера страницы, на которой они помещены. Слово «Содержание» записывается в виде заголовка симметрично тексту с прописной буквы. Наименования, включенные в содержание, записывают строчными буквами, первая буква – прописная (с абзаца).

Содержание включают в общую нумерацию листов пояснительной записки и размещают после задания.

Задание помещается после титульного листа и включается в общую нумерацию листов пояснительной записки.

Введение должно содержать информацию:

- о сущности и значимости объекта (процесса), к которому относится тема проекта;

- о целях и задачах разработки темы проекта.

Введение должно занимать не более одной страницы, соответствующей машинописному тексту.

Основная часть пояснительной записки должна быть разработана в соответствии с заданием и методическими рекомендациями кафедры.

Основная часть должна составлять не менее 80 % объема пояснительной записки.

Заключение должно содержать краткие выводы, характеризующие результаты проектирования, и отражать проявленные студентом компетенции.

Список использованных источников должен включать все источники, расположенные в порядке ссылок в тексте записки или по алфавиту. Дается библиографическое описание каждого источника в соответствии с ГОСТ 7.1, ГОСТ 7.12.

Текст пояснительной записки оформляется согласно ГОСТ 2.004, ГОСТ 2.105: ГОСТ 2.106 и СТО АлтГТУ 12 570 – 2013).

На листе ПЗ, следующем за титульным листом, выполняется основная надпись формы 1 по ГОСТ 2.104, в соответствии с приложением А.

На последующих листах ПЗ оформляются основные надписи формы 2 приложения А.

Нумерация листов ПЗ должна быть сквозной в пределах всей записки. На титульном листе номер страницы не проставляется. Номера страниц проставляются в основной надписи «Лист». В графе основной надписи «Листов» указывается количество листов ПЗ.

Текст ПЗ оформляют на листах, имеющих рамку: поле слева – 20 мм, справа, сверху и снизу – 5 мм.

При написании текста расстояние от рамки до границ текста: в начале строк – не менее 5 мм; в конце строк - не менее 3 мм; при абзаце – не менее 15 мм.

Расстояние от верхней или нижней строки текста до верхней или нижней рамки листа должно быть не менее 10 мм.

Текст ПЗ должен быть разделен на разделы, подразделы, а в случае необходимости – пункты, подпункты.

Разделы должны иметь порядковые номера в пределах всей ПЗ, обозначенные арабскими цифрами без точки и записанные с абзацным отступом. Подразделы нумеруются в пределах каждого раздела. В номера подразделов входит и номер раздела, отделенный точкой.

Разделы, подразделы должны иметь заголовки. Пункты, как правило, заголовков не имеют.

Заголовки следует печатать с прописной буквы без точки в конце, не подчеркивая. Переносы слов в заголовках не допускаются. Если заголовок состоит из двух предложений,их разделяют точкой.

Рекомендуется общий объем графических документов курсового проекта не менее двух листов формата А1 (594х841 мм).

Графические документы могут быть выполнены чертежными карандашами, тушью или с применением графических устройств вывода ЭВМ.

Графические документы должны быть выполнены на листах стандартных форматов с основной надписью в правом нижнем углу по ГОСТ 2.104, ГОСТ 21.101.

При выполнении чертежей, схем, эскизов должны быть соблюдены правила, установленные стандартами ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД, СПДС.

Основные требования к чертежам установлены ГОСТ 2.109.

Оформление чертежей, то есть формат, масштаб, линии, чертежные шрифты, должны выбираться согласно ГОСТ 2.301; ГОСТ 2.302; ГОСТ 2.303; ГОСТ 2.304. Изображения, виды, разрезы и сечения выполняются по ГОСТ 2.305.

Графические обозначения материалов на чертежах, нанесение размеров и предельных отклонений, обозначение допусков и посадок необходимо выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 2.306, ГОСТ 2.307, ГОСТ 25346, ГОСТ 25347. Обозначение предельных отклонений, формы и расположения поверхностей должны соответствовать ГОСТ 2.308. Обозначение шероховатости поверхности на рабочих чертежах деталей и эскизах выполняются по ГОСТ 2.309. Нанесение на чертежах (эскизах) обозначений покрытий, термической и других видов обработки – по ГОСТ 2.310. Изображение резьбы на чертежах выполняется по ГОСТ 2.311. Обозначение швов сварных соединений и условные изображения – по ГОСТ 2.312; неразъемные соединения – ГОСТ 2.313. Спецификации выполняются по ГОСТ 2.108, ГОСТ 21.501.

Условия применения указанных стандартов для строительных чертежей регламентируется ГОСТ 21.101.

Обозначение сборочного чертежа и его спецификации должно быть одинаковым. Для различия обозначения чертежа и спецификации сборочному чертежу присваивают шифр «СБ», проставляемый в конце обозначения, а спецификации шифр не присваивается. Сборочному чертежу, совмещенному со спецификацией, шифр не присваивается.

При выборе вида и типа схемы руководствуются ГОСТ 2.701, который определяет общие требования к их выполнению.

Схемы должны выполняться в соответствии с требованиями действующих стандартов: ГОСТ 2. 702, ГОСТ 2. 703, ГОСТ 2. 704, ГОСТ 2.710, ГОСТ 2.721, ГОСТ 2.747.

При выполнении общих архитектурно - строительных чертежей (фасадов, планов и разрезов зданий) следует руководствоваться ГОСТ 21.501, в части требований к рабочим чертежам – ГОСТ 21.101.

Схемы алгоритмов и программ выполняются в соответствии с ГОСТ 19.701.

 

Защита курсового проекта

Защита курсовых проектов проводится в соответствии с требованиями СТО АлтГТУ 12 400 – 2015 и методическими рекомендациями к курсовому проектированию.

Защита курсового проекта проводится публично при участии руководителя и одного-двух сотрудников.

 

СПИСОК ЛитературЫ

1. Котова, Е.Н. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебно-методическое пособие / Е.Н. Котова, Т.Ю. Паниковская; Министерство образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. - Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2014. - 217 с. : ил., табл., схем. - ISBN 978-5-7996-1254-2; То же [Электронный ресурс]. - URL:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=275810

2. Переходные процессы в электроэнергетических системах: [текст] Учеб. пособие / Ред. И.П. Крючков. – М.: Изд. дом МЭИ, 2009. - 416 с. (5 экз)

3. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / Под ред. Б.Н. Неклепаева. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2000.

4. Татарникова А.Н., Парфенова Н.А. Переходные процессы в электроэнергетических системах. Часть 2. Электромеханические переходные процессы: Учебное пособие для студентов специальности 130302 «Электроэнергетики и электротехника» всех форм обучения / Рубцовский индустриальный институт. – Рубцовск, 2016. – 41 с.

5. Татарникова А.Н., Парфенова Н.А. Переходные процессы в электроэнергетических системах. Часть 1: Электромагнитные переходные процессы: Учебное пособие для студентов специальности 130302 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / Рубцовский индустриальный институт. – Рубцовск, 2016.- 78 с.

6. Шабад В.К. Электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах: [текст]: учеб. пособие / В.К. Шабад. – М.: Академия, 2013. - 192 с. (10 экз).

 

Вопросы к защите курсового проекта «Переходные процессы в ЭЭС»

 


Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 280; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!