Расчет токов сверхпереходного режима при трехфазном КЗ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра «Электрические станции»

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Переходные процессы в электроэнергетических системах»

«РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ»

 

Исполнитель:                                                         Горецкий Р. А.

студент группы 106129

Руководитель                                                         Булойчик Е. В.

 

 

Минск, 2012

 

РЕФЕРАТ

Курсовая работа 49 с., 40 рис., 2 табл., 3 источника.

 

ТУРБОГЕНЕРАТОР, ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ, ОБОБЩЕННАЯ НАГРУЗКА, АВТОТРАНСФОРМАТОР, ЭНЕРГОСИСТЕМА, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД, ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ, РАСЧЕТНЫЕ КРИВЫЕ.

 

Объектом исследования является различные виды коротких замыканий в энергосистемах и способы их расчета.

Цель работы ‒ расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при симметричном и несимметричном коротком замыкании, а также построение векторных диаграмм токов и напряжений в именованных единицах в точке короткого замыкания.

В работе рассмотрены аналитический метод и метод расчета по расчетным кривым токов короткого замыкания.


СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 5

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТОКОВ СВЕРХПЕРЕХОДНОГО И УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМОВ В АВАРИЙНОЙ ЦЕПИ ПРИ ТРЕХ-ФАЗНОМ КЗ. 6

1.1 Расчет токов установившегося режима при трехфазном КЗ................... 6

1.2 Расчет токов сверхпереходного режима при трехфазном КЗ............... 17

2 РАСЧЕТ ПО РАСЧЕТНЫМ КРИВЫМ ТОКОВ СВЕРХПЕРЕХОДНОГО И СТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМОВ В АВАРИЙНОЙ ЦЕПИ ПРИ СИММЕТРИЧНОМ И НЕСИММЕТРИЧНОМ КЗ................................................................................. 24

2.1 Расчет симметричного КЗ....................................................................... 24

2.2 Расчет несимметричного КЗ................................................................... 30

3 ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В ИМЕНОВАННЫХ ЕДИНИЦАХ В ТОЧКЕ КЗ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНОМ РЕЖИМЕ 43

4 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В АВАРИЙНОЙ ЦЕПИ 0,4 КВ....................................................................................... 45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 48

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..................................... 49


ВВЕДЕНИЕ

С увеличением выработки электрической энергии дальнейшее быстрое развитие получат системы электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий, транспорта, городов, сельского хозяйства и других отраслей народного хозяйства, которые являются основными потребителями электрической энергии.

Сооружение и эксплуатация СЭС связаны со значительным расходом материальных ресурсов. В связи с этим большое значение имеет повышение надежности и экономичности электрической системы в различных режимах и условиях их эксплуатации, к которым относятся, прежде всего, аварийные и послеаварийные режимы, связанные с переходными процессами и существенными изменениями показателей качества энергии у потребителей.

Применение вычислительной техники при исследованиях и расчетах переходных процессов позволило повысить точность схемных решений и электрических характеристик СЭС, благодаря чему могут достигаться более высокие показатели надежности и экономичности. В связи с увеличением мощностей отдельных нагрузок в последние годы в стране и за рубежом много внимания уделяется анализу и разработке методов исследования переходных процессов в электрических системах, направленных на повышение их устойчивости.


 

АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТОКОВ СВЕРХПЕРЕХОДНОГО И УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМОВ В АВАРИЙНОЙ ЦЕПИ ПРИ ТРЕХФАЗНОМ КЗ

Расчет токов установившегося режима при трехфазном КЗ

Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса короткого замыкания, когда все возникшие в начальный момент короткого замыкания свободные токи практически затухли.

На рисунке 1 приведена схема заданной электрической системы с указанием места трехфазного короткого замыкания и данными параметров элементов системы.

Рисунок 1 – Схема электрической системы

 

Параметры элементов электрической схемы приведены в таблице 1.

 

 

Таблица 1 − Данные параметров элементов схемы

Элемент Обозначение на схеме Параметры элемента
Система C
Гидрогенератор

Турбогенератор

Автотрансформатор

Двухобмоточный трансформатор

Двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой

Обобщенная нагрузка

 

 

Продолжение таблицы 1

Заземление в нейтрали

Линия электропередачи

 

Расчет ведем в относительных единицах, для того чтобы все ЭДС и сопротивления схемы выразить в относительных единицах, задаемся базисными условиями: базисной мощностью , базисным напряжением в точке короткого замыкания . Базисный ток находим по формуле (1):

Для системы ЭДС принимается равной единице , а сопротивле-ние рассчитывается по формуле (2):

Для первого генератора сопротивление и ЭДС рассчитываются по формулам (3) и (4) соответственно:

Для второго генератора сопротивление и ЭДС рассчитываются по формулам (5) и (4) соответственно:

Для третьего и четвёртого генераторов сопротивления и ЭДС рассчитываются по формулам (3) и (6) соответственно:

где , ,  ‒ соответственно напряжение, ток в относительных единицах и коэффициент мощности, при которых работал генератор до КЗ.

Получаем следующие значения для сопротивлений и ЭДС:

Для второго и пятого трансформаторов сопротивления рассчиты-ваются по формуле (7):

Для трансформатора с расщепленной обмоткой сопротивления выс-шей и низшей обмоток рассчитываются по формулам (8) и (9) соответственно:

Сопротивления автотрансформатора находим по формулам (10) – (13):

где i=В, С, Н.

По формулам (10) – (13) рассчитываем параметры схемы замещения автотрансформатора:

Для линий электропередач сопротивления рассчитываются по фор-муле (13):

Получаем следующие значения сопротивлений для линий:

Для обобщённой нагрузки ЭДС принимается равной нулю , , а сопротивление рассчитывается по формуле (2):

По рассчитанным параметрам составляем схему замещения энергосистемы, которая представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема замещения энергосистемы

Для определения установившегося тока короткого замыкания сворачиваем схему замещения. Складываем следующие сопротивления:

Получаем схему, изображённую на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем параллельно ЭДС и сопротивления двух генераторов:

Преобразуем треугольник сопротивлений в эквивалентную звезду:

Параллельно складываем два сопротивления:

Получаем схему, изображённую на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем следующие сопротивления:

Получаем схему, изображенную на рисунке 5.

Складываем параллельно следующие генерирующие ветви:

Так как сопротивление , то его можно просто исключить из схемы замещения.

Получаем схему, изображённую на рисунке 6.

Рисунок 5 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем последовательно следующие сопротивления:

Получаем схему, изображённую на рисунке 7.

Складываем параллельно следующие генерирующие ветви:

Получаем схему, изображённую на рисунке 8.

Рисунок 6 – Схема промежуточной свертки

 

Рисунок 7 – Схема промежуточной свертки

Рисунок 8 – Схема окончательной свертки

 

По результирующим  и  относительно места повреждения определяем ток КЗ в относительных единицах:

В именованных единицах ток КЗ будет равен произведению  и :


 

Расчет токов сверхпереходного режима при трехфазном КЗ

Особенностью начального момента переходного процесса в синхронном генераторе является то, что синхронная ЭДС претерпевает изменения. Поэтому необходимо в исследование ввести такие параметры, которые в начальный момент оставались бы неизменными и тем самым позволили бы связать предшествующий режим с переходным. Такими параметрами являются переходные (сверхпереходные) ЭДС и реактивности синхронной машины.

Для определения влияния нагрузки на ток КЗ раздельно сворачиваем ветви, содержащие генераторы и нагрузки. При расчете токов сверхпереходного режима генераторы в схему вводятся параметрами, рассчитываемыми по следующим формулам.

Для расчета ЭДС генераторов воспользуемся формулой (15):

Получаем следующие значения ЭДС генераторов:

Для расчета сопротивлений генераторов изпользуем формулу (16):

Получаем следующие значения сопротивлений генераторов:

ЭДС обощенных нагрузок составляют:

Сверхпроводные реактивости обощенных нагрузок составляют:

Сопротивления обощенных нагрузок расчитываются по формуле (17):

Отсюда получаем следующие значения сопротивлений обобщенных нагрузок:

Остальные элементы вводятся сопротивлениями, рассчитанными в предыдущем пункте. Получаем схему, изображённую на рисунке 9.

Рисунок 9 – Схема замещения энергосистемы для сверхпереходного режима

Складываем последовательно следующие сопротивления:

Получаем схему, изображённую на рисунке 10.

Рисунок 10 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем параллельно две генерирующие ветви:

 

Преобразовываем треугольник сопротивлений в эквивалентную звезду:

Складываем параллельно два сопротивления:

Получаем схему, изображённую на рисунке 11.

Рисунок 11 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем последовательно следующие сопротивления:

Получаем схему, изображённую на рисунке 12.

Рисунок 12 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем параллельно следующие генерирующие ветви:

Получаем схему, изображенную на рисунке 13.

Складываем последовательно следующие сопротивления:

Так как сопротивление , то его можно просто исключить из схемы замещения.

Получаем схему, изображённую на рисунке 14.

Рисунок 13 – Схема промежуточной свертки

 

Рисунок 14 – Схема промежуточной свертки

 

Складываем параллельно три генерирующие ветви:

Получаем окончательную схему, изображённую на рисунке 15.

Рисунок 15 – Схема окончательной свертки

 

Определим периодические составляющие токов генераторов и нагрузки в начальный момент времени:

Эти же токи в именованых единицах будут равны:

Суммарный ток в относительных единицах будет равен:

Этот же ток в именованых единицах будет равен:

Определим ударный ток по следующей формуле:


 


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 763; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!