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! |
Мы поможем в написании ваших работ!