Расчеты токов симметричных и несимметричных коротких замыканий.
РАСЧЕТЫ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
Электрооборудование проектируемой электрической сети, выбранное в предыдущем разделе по расчетным условиям нормальных рабочих режимов, должно быть проверено по расчетным условиям аварийных режимов. Для этого необходимы расчеты симметричных и несимметричных коротких замыканий, в результате которых определяются величины токов коротких замыканий, необходимые для проверки оборудования на действие токов КЗ, проектирования релейной защиты и заземляющих устройств подстанций.
Поэтому данный раздел бакалаврской работы содержит решение следующих вопросов: выбор расчетных условий, расчеты нормальных режимов, предшествующих коротким замыканиям, расчеты аварийных режимов при симметричных и несимметричных коротких замыканиях, выбор релейной защиты заданных элементов электрической сети. Схема сети и состав оборудования электрических станций и подстанций, мощности нагрузок, параметры элементов определены в предыдущем разделе бакалаврской работы. Принципиальная схема сети представлена на рис. 2.1.
Расчеты симметричных и несимметричных коротких замыканий.
Выбор расчетных условий
Расчеты аварийных режимов электрической сети выполняются для проверки оборудования одной из подстанций на действие токов коротких замыканий (КЗ) и выбора релейной защиты трансформаторов и питающей ВЛ. Поэтому расчетные условия аварийных режимов, расчетная схема, расчетные режимы сети, места, виды и длительность коротких замыканий выбраны так, чтобы обеспечить решение этой задачи.
|
|
|
В расчетную схему введены все источники, все связи между ними и элементы, по которым нужно определить токи КЗ. В качестве расчетных режимов приняты режимы максимальных и минимальных нагрузок.
Для выбора релейной защиты ВЛ в каждом из расчетных режимов выбраны точки КЗ на линии (в начале, в конце и в промежуточных точках), а для выбора защиты трансформаторов - на шинах ВН и НН подстанции.
Расчеты стационарных режимов, предшествующих коротким замыканиям
Расчеты нормальных режимов, которые предшествуют коротким замыканием, необходимы для определения параметров режима генераторов (модулей и углов векторов ЕРС), потому что они существенно влияют на величины токов КЗ. Поэтому к расчету токов КЗ выполняется расчет каждого из принятых расчетных режимов - режима максимальных и минимальных нагрузок. Схемы электрической сети и схемы замещения для расчета нормальных режимов составлены на основе принятой расчетной схемы и содержат источники ЕРС и неизменные опоры, схемы представлены на рис. 2.1 и 2.2 соответственно.
|
|
|
Рисунок 2.1 – Схема электрической сети
Рисунок 2.2 - Схема замещения электрической сети
Исходными данными для работы программы расчета стационарных режимов электрической сети служат: число узлов N и ветвей M; номинальные напряжения узлов сети VNOM; мощности нагрузок PN, jQN и генераторов PG, jQG;сопротивления R, X, проводимости G, B ветвей, коэффициенты трансформации KT. Файл исходных данных представлен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Исходные данные нормального максимального режима
| Число узлов | 10 | |||||
| Число ветвей | 12 | |||||
| Информация об узлах | ||||||
| N | UNOM | PN | QN | PG | QG | |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | 110,00 110,00 110,00 110,00 110,00 110,00 330,00 330,00 330,00 110,00 | 13,12 20,02 20,59 27,30 28,05 0,00 0,00 0,00 0,00 16,84 | 6,45 9,13 10,11 12,45 13,52 0,00 0,00 0,00 0,00 8,18 | 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 34 91,92 0,00 | 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 21,20 38,64 0,00 | |
| Информация о ветвях | ||||||
| I | J | R | X | G | B | KT |
| 1 | 8 | 6,54 | 11,21 | 0,00 | 59,83 | 0,00 |
| 1 | 4 | 9,49 | 16,28 | 0,00 | 101,43 | 0,00 |
| 4 | 5 | 6,69 | 11,50 | 0,00 | 71,50 | 0,00 |
| 5 | 8 | 2,83 | 7,85 | 0,00 | 54,50 | 0,00 |
| 4 | 2 | 11,21 | 19,22 | 0,00 | 119,70 | 0,00 |
| 2 | 9 | 3,65 | 9,29 | 0,00 | 61,88 | 0,00 |
| 4 | 3 | 7,94 | 13,61 | 0,00 | 84,80 | 0,00 |
| 3 | 9 | 2,7 | 9,11 | 0,00 | 63,23 | 0,00 |
| 9 | 6 | 4,83 | 8,28 | 0,00 | 51,55 | 0,00 |
| 9 | 7 | 2,42 | 4,14 | 0,00 | 25,78 | 0,00 |
| 7 | 6 | 2,42 | 4,14 | 0,00 | 25,78 | 0,00 |
| 6 | 10 | 2,19 | 43,35 | 0,00 | 16,94 | 0,00 |
|
|
|
Расчеты нормальных режимов электрической сети выполнены с применением разработанной на кафедре (рук. Веприк Ю.Н) программы W_МАЭСТРО на ЭВМ [10].Программа состоит из головной программы и ряда процедур, реализующих основные этапы решения задачи методом Ньютона:
-ввод исходных данных о параметрах элементов и нагрузках узлов сети;
-расчет элементов матрицы собственных и взаимных проводимостей узлов электрической сети (процедура PROW);
-расчет небалансов мощности и линейная аппроксимация уравнений (процедура JAKOBI). Результатом работы процедуры являются элементы линеаризованных узловых уравнений сети – матрица Якоби и вектор небалансов активной и реактивной мощности ∆Pi, ∆Qi в узлах сети;
-решение линеаризованных узловых уравнений методом Гаусса-Жордана, расчет поправок и переход к расчету нового приближения (процедура JORDAN);
Результатами расчета нормального режима являются токи, потоки и потери мощности по всем ветвям, модули и углы векторов узловых напряжений, активные и реактивные мощности балансирующего узла, суммарные активные и реактивные мощности нагрузок, шунтов на землю и суммарные потери в сети, которые представлены в таблице 2.2.
|
|
|
Таблица 2.2 Результаты расчёта нормального максимального режима
ПОТОК P ПОТОК Q ПОТЕРИ P ПОТЕРИ Q I N
P УЗЛ Q УЗЛ U ФАЗ УГОЛ P НБ Q НБ
УЗЕЛN 1( 1)
-11.661 -6.735 0.096 -0.165 0.121 8( 8)
-1.460 1.340 0.003 -0.005 0.018 4( 4)
-13.120 -6.450 110.988 -0.047 0.001 -0.001
УЗЕЛN 2( 2)
15.550 2.896 0.220 -0.377 0.140 4( 4)
-35.569 -10.865 0.396 -1.008 0.329 9( 9)
-20.020 -9.130 112.928 -0.022 -0.002 -0.003
УЗЕЛN 3( 3)
19.680 4.858 0.256 -0.439 0.180 4( 4)
-40.268 -14.022 0.385 -1.300 0.378 9( 9)
-20.590 -10.110 112.868 -0.025 -0.002 -0.003
УЗЕЛN 4( 4)
1.463 -1.335 0.003 -0.005 0.018 1( 1)
5.990 -1.854 0.021 -0.037 0.057 5( 5)
-15.331 -2.518 0.220 -0.377 0.140 2( 2)
-19.424 -4.419 0.256 -0.439 0.180 3( 3)
-27.300 -12.450 110.916 -0.044 0.002 -0.002
УЗЕЛN 5( 5)
-5.968 1.890 0.021 -0.037 0.057 4( 4)
-22.085 -14.636 0.162 -0.449 0.239 8( 8)
-28.050 -13.520 110.750 -0.050 0.003 -0.001
УЗЕЛN 6( 6)
-8.450 -4.261 0.033 -0.057 0.083 9( 9)
-8.453 -4.424 0.017 -0.029 0.083 7( 7)
16.907 9.309 0.062 -1.235 0.169 10( 10)
0.000 0.000 114.334 -0.004 -0.004 -0.008
УЗЕЛN 7( 7)
-8.463 -4.106 0.016 -0.028 0.082 9( 9)
8.470 4.453 0.017 -0.029 0.083 6( 6)
0.000 0.000 114.673 -0.002 -0.007 -0.008
УЗЕЛN 8( 8)
11.758 6.900 0.096 -0.165 0.121 1( 1)
22.247 15.086 0.162 -0.449 0.239 5( 5)
34.000 21.200 112.358 -0.040 -0.005 -0.001
УЗЕЛN 9( 9)
35.965 11.873 0.396 -1.008 0.329 2( 2)
40.654 15.322 0.385 -1.300 0.378 3( 3)
8.483 4.317 0.033 -0.057 0.083 6( 6)
8.479 4.133 0.016 -0.028 0.082 7( 7)
93.580 35.646 115.000 0.000 0.000 0.000
УЗЕЛN 10( 10)
-16.844 -8.073 0.062 -1.235 0.169 6( 6)
-16.840 -8.180 110.656 -0.060 0.000 0.000
В результате расчета нормальных режимов видно, что узловые напряжения изменяются в пределах от 115.000 кВ. до 110.656 кВ., в максимальном режиме и от 110.000 кВ. до 108.157 кВ. в минимальном режиме, то есть, не выходят за пределы регулирования трансформаторов.
Результатами расчета нормального режима для каждого из узлов является:
-токи, мощности и потери активной и реактивной мощности, для каждой из ветвей, что подходит к узлу;
-суммарная мощность, что потребляются или генерируется в узле, напряжения и небаланс мощности в узле.
Также определенные данные по сети:
-суммарные мощности, которые используются или генерируются, активные и реактивные мощности;
-полные потери активной и реактивной мощности в сети.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы: режим работы электрической системы при заданных мощностях нагрузок осуществим, отклонения напряжения в узлах сети не выходят за допустимые пределы, токовые нагрузки для всех элементов сети допустимы, синхронные генераторы работают с cosφ, близкими к номинальным.
Можно также отметить, что расчеты режимов на ЭВМ по сравнению с результатами вручную требуют меньших затрат времени и являются более точными.
Расчеты токов симметричных и несимметричных коротких замыканий.
Аварийные режимы в электрических системах возникают при повреждениях и отключениях отдельных элементов, коротких замыканиях, нарушениях устойчивой работы генерирующих или нагрузочных узлов сети. Это, как правило, кратковременные режимы, и цель анализа состоит в том, чтобы оценить их допустимость для оборудования и выбрать средства защиты.
В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают следующие основные виды коротких замыканий в одной точке: трехфазное, двухфазное, однофазное, двухфазное на землю.
Необходимость в расчетах несимметричных аварийных режимов возникает при решении задач релейной защиты, автоматики и устойчивости энергосистем. Расчеты несимметричных аварийных режимов выполняют также при выборе схем соединения электрических сетей и подстанций, выборе аппаратов и других элементов по токам короткого замыкания, проектировании и настройке релейной защиты.
В схемах замещения аварийных режимов не учитывается насыщение магнитных систем электрических машин, узлы нагрузки могут быть учтены как дополнительные источники или постоянными сопротивлениями Zнагр=const. Так как в соответствии с принятыми расчетными условиями рассматриваются симметричные и несимметричные короткие замыкания, схемы замещения составлены для каждого из принятых расчетных режимов.
Расчеты рекомендуется [11] выполнять на основании схемы замещения в сверхпереходном режиме. В соответствии с этим составление схем замещения выполнено для сверхпереходного режима. Обобщенная нагрузка в схему замещения для сверхпереходного режима включается сверхпереходными параметрами (в выполненных расчетах принято 
).
1.1.1.1 Схема замещения электрической сети для расчета трехфазных КЗ имеет такой же вид, как и для расчета нормальных режимов (Рис.2.2). Одним из источников питания в расчетной схеме является мощная энергосистема. В составе исходных данных задан ток короткого замыкания на шинах системы. На основе этих параметров найдены сопротивление системы 
, а ЭДС принята равной номинальному напряжению системы.
Схемы замещения для расчетов несимметричных коротких замыканий составлены в симметричных составляющих, для токов прямой(рис. 2.3), обратной (рис. 2.4) и нулевой (рис. 2.5) последовательностей и для каждого из принятых расчетных режимов. Схема замещения обратной последовательности, имеет ту же конфигурацию, что и схема замещения прямой последовательности и отличается от нее только параметрами генераторов ( 
и нагрузок 
.
Схема замещения нулевой последовательности содержит только те элементы расчетной схемы, по которым протекают токи нулевой последовательности. Параметры элементов в схеме замещения нулевой последовательности определены с учетом особенностей их конструктивного исполнения (одно или двух цепныеВЛ с тросами или без тросов, трехстержневые или групповые трансформаторы и автотрансформаторы и др.).
Рисунок 2.3 – Схема замещения прямой последовательности
Рисунок 2.4 – Схема замещения обратной последовательности
Рисунок 2.5– Схема замещения нулевой последовательности
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 58; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!