Расчет переходного процесса в системе электроснабжения

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

по курсу «Переходные процессы в системах электроснабжения»

Тема проекта

«Расчет переходного процесса в системе электроснабжения»

Исходные данные:

Генераторы

Трансформаторы

Реакторы

Линии

Синхронные

Компенсаторы

Нагрузка

X''d

cosцн

Uкв-с

Uкс-н

Uкв-н

X

км

тип провода

x''d

МВА

КВ

о.е.

о.е.

МВА

кВ

кВ

кВ

%

%

%

Ом

МВА

кВ

о.е.

МВА

1

37,5

10,5

0,143

0,8

125

242

121

10,5

11

45

28

0,4

70

АС-120

15

11

0,165

20

2

37,5

10,5

0,143

0,8

125

242

121

10,5

11

45

28

30

40

АС-120

12

3

68,8

10,5

0,16

0,8

80

2423

10,5

11

52

АС-120

7

4

68,8

10,5

0,16

0,8

80

242

10,5

11

80

АС-240

8

5

125

121

10,5

10,5

70

АС-240

6

32

115

10,5

10,5

200

АС-240

7

80

230

11

11

61

АС-240

8

25

115

10,5

28

70

АС-120

РЕФЕРАТ

Объём курсового проекта с., рис., 4 табл., 2 источника.

СЭС, КЗ, ОЗЗ, МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЭДС, МЕТОД ТИПОВЫХ КРИВЫХ, МЕТОД НЕСИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Объектом исследования является аварийный режим работы системы электроснабжения.

Цель работы — расчет токов трехфазного и несимметричного короткого замыкания.

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

Полученные результаты позволили выбрать необходимое оборудование, а именно выключатель, а также настроить уставки релейной защиты и автоматики.

Содержание

  • Введение
  • 1. Задание на курсовую работу
  • 2 Расчет методом эквивалентных ЭДС
    • 2.1 Составление схемы замещения исходной электрической схемы
    • 2.2 Определение параметров элементов схемы замещения
    • 2.3 Преобразование схемы замещения к простейшему виду
    • 2.4 Определение расчетных величин
  • 3 Расчет методом типовых кривых
    • 3.1 Составление схемы замещения исходной электрической схемы
    • 3.2 Преобразование схемы замещения к простейшему виду
    • 3.3 Определение изменения периодической составляющей тока КЗ во времени
    • 3.4 Расчёт мощности К.З.
  • 4 Расчет несимметричного КЗ методом симметричных составляющих
    • 4.1 Составление схем замещения отдельных последовательностей
    • 4.2 Преобразование схемы замещения к простейшему виду
    • 4.3 Определение расчетных величин
  • 5 Сравнение полученных результатов
  • Заключение
  • Приложение
  • Список использованных источников

Введение

Развитие электроэнергетики неразрывно связано с формированием и совершенствованием Единой Электроэнергетической системы. Вообще под энергетической системой понимается совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом.

Курсовая работа является составной частью дисциплины «Переходные процессы в системах электроснабжения». Основной её целью является: приобретение навыков определения токов нормального и аварийного режимов, а также остаточных напряжений при симметричном и несимметричных видах коротких замыканий (КЗ) в месте повреждения и произвольном месте схемы.

Переходные процессы для схем являются самыми тяжёлыми режимами. Номинальные параметры оборудования в этих режимах могут быть превышены в несколько раз.

Указанные величины используются в энергетических расчётах для выбора и проверки электрических проводников и оборудования, устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗА).

Ток трёхфазного КЗ используется для выбора электрических аппаратов, проводников и установок РЗА, поэтому расчётными в данном случае являются условия, при которых ток КЗ максимален. Следовательно, в схеме замещения необходимо учитывать все возможные источники, включая двигательную и обобщённую нагрузку напряжением выше 1кВ, имеющую небольшую электрическую удалённость от точки КЗ, а также трансформаторы, автотрансформаторы, реакторы, линии, связывающие источники с местом повреждения.

1. Задание на курсовую работу

1. Для начального момента трехфазного КЗ методом эквивалентных ЭДС найти:

-действующее значение периодической составляющей тока КЗ в месте

повреждения и в ветви с выключателем;

-ударный ток в точке КЗ и в ветви с выключателем;

-наибольшее действующее значение полного тока КЗ в ветви с

выключателем;

2. При симметричном КЗ в той же точке схемы методом типовых кривых определить:

-изменение периодической составляющей тока КЗ во времени для точки КЗ (0−0. 5сек)

-мощность КЗ (в нулевой момент времени).

З. Методом симметричных составляющих для заданного вида несимметричного КЗ:

-построить векторные диаграммы токов и напряжений для места повреждения и выключателя, рассчитав необходимые для этого величины;

-найти модуль периодической составляющей тока КЗ для точки несимметрии упрощенным способом.

4. Провести сопоставление и анализ полученных в п.п. 3−5 величин.

Исходные данные

Генераторы

Трансформаторы

Реакторы

Линии

Синхронные

Компенсаторы

Нагрузка

X''d

cosцн

uкв-с

uкс-н

uкв-н

X

км/тип провода

x''d

МВА

КВ

о.е.

о.е.

МВА

кВ

кВ

кВ

%

%

%

Ом

МВА

кВ

о.е.

МВА

1

37,5

10,5

0,143

0,8

125

242

121

10,5

11

45

28

0,4

70/АС-120

15

11

0,165

20

2

37,5

10,5

0,143

0,8

125

242

121

10,5

11

45

28

30

40/АС-120

12

3

68,8

10,5

0,16

0,8

80

242

10,5

11

52/АС-120

7

4

68,8

10,5

0,16

0,8

80

242

10,5

11

80/АС-240

8

5

125

121

10,5

10,5

70/АС-240

6

32

115

10,5

10,5

200/АС-240

7

80

230

11

11

61/АС-240

8

25

115

10,5

28

70/АС-120

Номинальная мощность соседней энергосистемы Sн=250МВА

Рис 1.1. Расчётная схема

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 К12). Uб=242кВ.

Схема замещения сети представлена на рисунке 2.1.

2.2 Определение параметров элементов схемы замещения

Найдём параметры схемы замещения

Генераторы:

G1, G2:

XG1=XG2=X''d•Uн2/Sн•KT1H2=0,143•10,52/37,5•(242/10,5)2=223,324(Ом);

EG1=EG2=(1+ X''d?sinцн) • Uн•KT1H==(1+ 0,143•0,6) • 10,5•(242/10,5)= 262,7636(кB);

G3, G4:

XG3=XG4=X''d•Uн2/Sн•KT32=0,16•10,52/68,8•(242/10,5)2=136,195(Ом);

EG1=EG2=(1+ X''d?sinцн) • Uн•KT3H==(1+ 0,16•0,6) • 10,5•(242/10,5)= 265,232(кB);

Трансформаторы:

Т1, Т2:

Найдём напряжения короткого замыкания для каждой обмотки:

uкв=0,5•(uкв-с+uкв-н-uкс-н)=0,5•(11+28−45)< 0;

uкc=0,5•(uкв-с+uкс-н-uкв-н)=0,5•(11+45−28)=14%;

uкн=0,5•(uкс-н+uкв-н-uкв-с)=0,5•(45+28−11)=31%;

Т.к. uкв< 0, то Хв=0;

Хс=(uкс/100)•Uв2/Sн= (14/100)•2422/125=65,592(Ом);

Хн=(uкн/100)•Uв2/Sн= (31/100)•2422/125=145,239(Ом);

Эти сопротивления одинаковы для трансформаторов Т1 и Т2.

Т3, Т4:

ХТ3Т4=(uк/100)•Uв2/Sн=(11/100)•2422/80=80,526(Ом);

Т5:

ХТ5=(uк/100)•Uв2/Sн•(КТ1)2= (10,5/100)•1212/125•(242/121)2=49,194(Ом);

Т5:

ХТ5=(uк/100)•Uв2/Sн•(КТ1)2= (10,5/100)•1212/125•(242/121)2=49,194(Ом);

Т6:

ХТ6=(uк/100)•Uв2/Sн•(КТ1)2= (10,5/100)•1152/32•(242/121)2=173,578(Ом);

Т7:

ХТ7=(uк/100)• Uв2/Sн= (11/100)•2302/80=72,738(Ом);

Т8:

Трансформатор двухобмоточный с расщеплённой обмоткой НН

Кр=4•(Uквн1/ Uквн-1)=4•(20/28−1)=-1,143; где Uквн1 принято равным 20% согласно «Методическим указаниям».

Хн1н2= (Uквн/100) •Uн2/Sн•Кр/2•KT12=(28/100) •1152/25•(-1,143/2)•(242/121)2=-338,56(Ом);

ХВ=(Uквн/100) •Uн2/Sн•(1-Кр/4)•KT12==(28/100) •1152/25•(1+1,143/4)•(242/121)2=761,76(Ом);

Реакторы:

L1:

XL1=Х•(KT4)2=0. 4•(242/10,5)2=212,477(Ом);

L2

XL2=Х•(KT2)2=30•(242/121)2=120(Ом);

Линии:

Xw1=0. 427•70•(KT2)2=0. 427•70•(242/121)2=119,56(Ом);

Xw2=0. 427•40•(KT2)2=0. 427•40•(242/121)2=68,32(Ом);

Xw3=0. 427•52•(KT2)2=0. 427•52•(242/121)2=88,816(Ом);

Xw4=0. 405•80•(KT2)2=0. 405•80•(242/121)2=129,6(Ом);

Xw5=0. 435•70=30,45(Ом);

Xw6=0. 435•200=87(Ом);

Xw7=0. 435•61=0. 435•61=26,535(Ом);

Xw8=0. 427•70•(KT2)2=0. 435•70•(242/121)2=119,56(Ом);

Синхронный компенсатор:

GS: XGS=x''d•Uн2/Sн•(КТ6)2•(КТ1)2=0,165•(112/15) •(115/10,5)2•(242/121)2=638,6385(Ом); 3

EGS=(1+ x''d)•Uн•КТ6•КТ5=(1+0,165)•11•(115/10,5) •(242/121)=280,7095(кВ);

Обобщённая нагрузка:

Н1:

Xн1=Х''н*(н)•Uн2/Sн•(КТ6)2•(КТ2)2=0,35•(10,52/20)•(115/10,5)2•(242/121)2=925,75(Ом);

Ен1=Е''н*(н)• Uн•(КТ6)•(КТ2)=0,85•10,5•(115/10,5)•(242/121)=195,5(кВ);

Н2:

Xн2=Х''н*(н)•Uн2/Sн•(КТ7)2=0,35•(10,52/12)•(230/11)2=1405,839(Ом);

Ен1=Е''н*(н)• Uн•(КТ7) =0,85•10,5•(230/11) =186,6(кВ);

Н3:

Xн3=Х''н*(н)•Uн2/Sн•(КТ8)2•(КТ2)2=0,35•(10,52/7)•(115/10,5)2•(242/121)2=2645(Ом);

Ен3=Е''н*(н)•Uн•(КТ8)•(КТ2)=0,85•10,5•(115/10,5)•(242/121)=195,5(кВ);

Н4:

Xн4=Х''н*(н)•Uн2/Sн•(КТ8)2•(КТ2)2=0,35•(10,52/8)•(115/10,5)2•(242/121)2=2314,375(Ом);

Ен4=Е''н*(н)•Uн•(КТ8)•(КТ2)=0,85•10,5•(115/10,5)•(242/121)=195,5(кВ);

Соседняя энергосистема:

E=242B;

XC=Uн2/Sk•(KT5)2•(KT2)2=10,52/250•(121/10,5)2•(242/121)2=234,256(Ом);

Рис. 2.1. Схема замещения сети

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.

XT3W7=XT3+XW7=80,526+26,535=136. 195(Ом);

XT4W5=XT4+XW5=80,526+30,45=110. 976(Ом);

ХН2Т7Н2Т7=1405,839+72,738=1478,577(Ом);

XG1T1H=XG1+XT1H=223,324+145,239=368,563(Ом);

XG2T2H=XG2+XT2H=223,324+145,239=368,563(Ом);

ХT8HH1H3=XT8H1+XH3=-338,56+2645=2306,44(Ом);

ХT8HH2H4=XT8H2+XH4=-338,56+2314,375=1975,815(Ом);

ХСТ5=XС+XТ5=234,256+49,194=283,45(Ом);

Так как потенциалы точек 6 и 7 равны, то их можно объединить и треугольник XG4XG3XL1 преобразовать в звезду:

Х1=XG3XG4/(XG4+XG3+XL1)=38,256(Ом); Х2= =XL1XG3/(XG4+XG3+XL1)=59,683(Ом);

Х3= XL1XG4/(XG4+XG3+XL1)=59,683(Ом);

Складываем параллельно ветви с ЭДС EG1, EG2:

E2=(EG1XG2T2H+EG2XG1T1H)/(XG2T2H+XG1T1H)=262,764(кВ);

XGT12=XG1T1H/2=368,563/2=184,281(Ом)

Преобразуем параллельное соединение сопротивлений ХТ2С иХТ1С:

ХТ12СТ2С/2=65,592/2=32,796(Ом);

Преобразуем параллельное соединение ветвей с ЕН3 и ЕН4:

ЕН34=(EН3XТ8НН2Н4+EН4XТ8НН1Н3)/(X Т8НН2Н4+X Т8НН1Н3)=195,5(кВ);

ХН34= XТ8НН2Н4• XТ8НН1Н3/(XТ8НН2Н4+XТ8НН1Н3)=

=1975,815•2306,444/(1975,815+2306,444)=1064,182(Ом);

Преобразуем параллельное соединение ветвей с ЕGS и ЕН1:

ЕGSH=(EGSXН1+EН1XGS)/(X GS+X Н1)=(280. 71•925,75+195,5• 638,639)/(638,639+925,75)=245,924(кВ);

ХGSН=XGS• XН1/(XН1+XGS)= 925. 75•638. 639/(638. 639+925. 75)

=377,924(Ом);

Получившаяся схема — на рис. 2.3.

Сложим последовательные сопротивления (рис. 2. 4)

ХGST6=XGSH+XT6=377. 924+173. 578=551. 502(Ом);

XH34T8=XH34+XT8B=1064,182+761,781=1825,942(Ом);

Рис. 2.2.

Рис 2.3.

Рис. 2. 4

Далее преобразуем звезду 4−5-6 в треугольник:

Х45454Х56=166,744+87+166,744•87/1478,577=263,555(Ом);

Х46464Х65=166,744+1478,577+166,744•1478,577/87=4479,15(Ом);

Х56565Х64=87,00+1478,577+87•1478,577/166,744=2337,038(Ом);

Также преобразуем звезду XW1 — XW2 — XCT5 в треугольник 7−8-9:

Х78W1W2W1ХW2CT5=119,56+68,32+119,56•68,32/283,45=216,698(Ом);

Х89W2CT5W2ХCT5W1=68,32+283,45+68,32•283,45/119,56=513,741(Ом);

Х79W1CT5W1ХCT5W2=119,56+283,45+119,56•283,45/68,32=899,047(Ом)

(Схема на рис. 2.5.)

Рис. 2.5.

Перенесём ЭДС ЕН2 через узел 6, и ЕС через узел 9 (рис. 2.6.)

Преобразуем параллельно соединённые ветви EН34 — ХН34Т8 и ЕС — Х79

Е11=(ЕС•ХН34Т8Н34•Х79)/(ХН34Т879)= =(242,0•1825,942+195,5•899,047)/(1825,942+899,047)=226,658(кВ);

Х11Н34Т8•Х79/(ХН34Т879)=1825,942•899,047/(1825,942+899,047)= =602,427(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые ветви EGSH — ХGST6 и ЕС — Х89

Е33=(ЕС•ХGSТ6GSH•Х89)/(ХGST689)= =(242,0•551,502+245,924•513,741)/(551,502+513,741)=243,892(кВ);

Х3GST6•Х89/(ХGST689)=551,502•513,741/(551,502+513,741)=265,976(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые ветви EH22 — Х46 и Е4 — Х1

Е44=(ЕH22•Х14•Х46)/(Х146)= =(186,614•38,256+265,232•4479,15)/(38,256+4479,15)=264,566(кВ);

Х441•Х46/(Х146)=38,256•4479,15/(38,256+4479,15)=37,932(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления Х45 и Х3Т4

Х3453Т4•Х45/(Х3Т445)=170,659•263,555/(170,659+263,555)=103,585(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления Х45 и Х3Т4

Х3453Т4•Х45/(Х3Т445)=170,659•263,555/(170,659+263,555)=103,585(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые ветви EH221 — Х56 и Е2 — ХGT12

Е22=(ЕH221•ХGT122•Х56)/(ХGT1256)=
=(186,614•184,281+262,764•2337,038)/(184,281+2337,038)=257,198(кВ);

Х22GT12•Х56/(ХGT1256)=184,281•2337,038/(184,281+2337,038)=170,812(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления 2ХW8 и Х78

ХW87=(2ХW8)•Х78/(2ХW878)=119,56•216,698/(119,56+216,698)=77,049(Ом); Схема после данных преобразований на рис. 2.7.

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления Х44 и Х345:

Х44544345=37,932+103,585=141,517(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления 2ХW8 и ХW87

ХW878=(2ХW8)•ХW87/(2ХW8W87)=119,56•77,049/(119,56+77,049)=46,854(Ом);

(рис 2.8.)

Преобразуем треугольник XW4XW878XW3 в звезду:

ХY1=XW878•XW3/(XW878+XW3+XW4)=46,845•88,81/(46,845+88,81+129,6)= =15,687(Ом);

ХY2=XW4•XW878/(XW878+XW3+XW4)=129,6•46,845•/(46,845+88,81+129,6)= =22,891(Ом);

ХY3= XW4•XW3/(XW878+XW3+XW4)= =129,6•88,81/(46,845+88,81+129,6)=43,392(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые ветви E22 — Х22 и Е44 — Х445

Е24=(Е22•Х44544•Х22)/(Х44522)= =(257,198•141,517+264,566•170,812)/(141,517+170,812)=261,228(кВ);

Х2422•Х445/(Х22445)=170,812•141,517/(170,812+141,517)=77,395(Ом);

(рис. 2.9.)

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления ХТ12С и ХY3:

ХT2Y3T12CY3=32,796+43,392=76,188(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления X11 и XY2:

Х1Y211Y2=602,427+22,891=625,318(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления X3 и XY1:

Х3Y13Y1=265,976+15,687=281,663(Ом);

(Рис 2. 10.)

Преобразуем параллельно соединённые ветви E11 — Х1Y2 и Е33 — Х3Y1

Е31=(Е11•Х3Y133•Х1Y2)/(Х3Y11Y2)= =(226,658•281,664+243,892•625,318)/(281,664+625,318)=238,54(кВ);

ХY321Y2•Х3Y1/(Х1Y23Y1)=625,318•281,664/(625,318+281,664) =194,193(Ом);

(Рис 2. 11.)

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления XT2Y3 и XY32:

ХTYT2Y3Y32=76,188+194,193=270,381(Ом);

ETY=E31; (Рис. 2. 12.)

2.4 Определение расчетных величин

Определим действующее значение сверхпереходной периодической составляющей тока трехфазного КЗ:

;

Ударный коэффициент принимаем равным.

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).

цМ=(ETY•XT2Y3)/XTY=67. 216(кВ);

ц7= E11 — (E11 — цМ)•X11/X1Y2=226,658 — (226,658−67,216)•602,427/625,318= =73,0525(кВ);

ц833 — (E33 — цМ)•X3/X3Y1=243,892-(243,892−67,216)•265,976/281,664= =77,056(кВ);

I(3)Q12=(ц8 — ц7)/(2XW8•v3)•(KT2)=(77. 056−73. 0525)/(119. 56•v3)•2=0. 3 8665(кА)= =38,665(А) — ток через выключатель с учётом коэффициента трансформации.

Ударный ток в ветви с выключателем:

iyQ12=v2•I(3)Q12•kуд=v2•38,665•1,8=98,425(А)

Наибольшее действующее значение полного тока КЗ через выключатель:

3 Расчет методом типовых кривых

3.1 Составление схемы замещения исходной электрической схемы

Схема замещения для данного метода приведена на рис. 3.1. Она получена на основе схем рис. 2. 4−2.5. с учётом отбрасывания ветвей с нагрузками до места их присоединения.

3.2 Преобразование схемы замещения к простейшему виду

Х42Т3W7+XW6=59. 683+107. 061+87. 00=253. 744(Ом);

Х53Т4W5=59. 683+110. 976=170. 659(Ом);

ХGST6=XT6+XGS=173. 578+638. 639=812. 217(Ом);

Три параллельно соединённых сопротивления: 2ХW8, 2XW8, X78.

X7=X78•ХW8/(X78W8)=216. 698•59. 78/(216. 698+59. 78)=46. 854(Ом);

Где ХW8=2XW8/2=119. 56/2=59. 78(Ом);

Рис. 3.2.

Преобразуем параллельно соединённые ветви EС — Х89 и ЕGS — ХGST6

Е5=(ЕC•ХGST6GS•Х89)/(Х689)= =(242,0•812,217+280,71•513,741)/(812,217+513,741)=256,998(кВ);

ХE5= ХGST6•Х89/(Х689)=812,217•513,741/(812,217+513,741)=314,693(Ом);

Полученная схема — на рис. 3.3.

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления Х4 и Х5

Х64•Х5/(Х45)=253,744•170,659/(253,744+170,659)=102,034(Ом);

Преобразуем треугольник XW4, XW3, X7 в звезду:

X7'=XW3•XW4/(XW3+XW4+X7)=88. 81•129. 6/(88. 81+129. 6+46. 845)=43. 392(Ом)

XР7=X7•XW4/(XW3+XW4+X7)=46. 845•129. 6/(88. 81+129. 6+46. 845)=22. 891(Ом)

XР8=XW3•X7/(XW3+XW4+X7)=88. 81•46. 845/(88. 81+129. 6+646. 845)=15. 687(Ом)

Полученная схема на рис. 3.5.

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления XР7 и X79:

ХР79Р779=22,891+899,047=921,938(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления XР8 и XЕ5:

ХРЕ5Р8Е5=15,687+314,693=330,38(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления X6 и X1:

Х861=102,034+38,256=140,29(Ом);

Схема после данных преобразований — на рис. 3.6.

Преобразуем параллельно соединённые ветви EС — ХР79 и Е5 — ХРЕ5

ЕС5=(ЕC•ХРЕ55•ХР79)/(ХР79РЕ5)= =(242,0•330,38+256,998•921,938)/(921,938+330,38)=253,041(кВ);

Х9= ХРЕ5•ХР79/(ХРЕ5Р79)= 330,38•921,938/(330,38+921,938)=243,221(Ом);

Полученная схема — на рис. 3.7.

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления X7', X9 и ХТ12С:

Х107'9Т12С=43,392+243,221+32,796=319,409(Ом); (рис. 3.8.)

3. 3 Определение изменения периодической составляющей тока КЗ во времени

Определим действующее значение сверхпереходной периодической составляющей тока КЗ (см. рис. 3. 8):

Определим токи в ветвях с генераторами:

цl=(E4/X8)•X1=265. 232/140. 29•102. 034=192. 905(кВ); см. рис 3.1., 3.8.

цmll/(X2+XT3W7+XW6)•XW6=192. 905+192. 905/(59. 683+107. 061+87. 00)•59. 683= =147. 532(кВ); см. рис 3.8., 3.9.

цnll/(X3+XT4W5)•X3=192. 905--192. 905/(59. 683+110. 976)•59. 683==125. 442(кВ);

см. рис 3.8., 3.9.

IG3(0)=(EG3m)/(v3•XG3)=(265. 232--147. 532)/(v3•136. 195)=0. 4989(кА);

IG4(0)=(EG4n)/(v3•XG4)=(265. 232--125. 445)/(v3•136. 195)=0. 593(кА);

IG1(0)=IG2(0)=EG2/(XG1T1H•v3)=262. 764/(368. 563•v3)=0. 4116(кА); (см. рис 2. 2)

Найдём токи в ветви с системой и синхронным компенсатором

цРС5С5•X9/X10=253. 041−253. 041/(319. 409)•243. 221=60. 357(кВ);

(рис. 3. 6, 3. 7)

ц7С-(ЕСР)•X79/XP79=242. 0-(242. 0−60. 357)/(921. 938)•899. 047=64. 867(кВ); (рис. 3. 5, 3. 6)

ц85-(Е5Р)•XЕ5/XPЕ5=256. 998-(256. 998−60. 357)/(330. 38)•314. 693=69. 694(кВ); (рис. 3. 5, 3. 6)

IGS(0)=(EGS8)/(ХGSТ6•v3)=(280. 71−69. 694)/(812. 217•v3)=0. 15(кА);

(см. рис. 3.2.)

; (см. рис. 3.2.)

Определим номинальный ток синхронного компенсатора, приведённый к 9базисному напряжению по формуле:

IнGS=S/(v3•Uн•KT1•KT6)=15/(v3•10. 5•(115/10. 5)•(242/121))=0. 0377(кА).

Для G1: Iн=37. 5/(v3•242)=0. 0895(кА).

Далее находим номер типовой кривой. nGS=IGS(0)/IнGS=0. 15/0. 0377=3. 984?4;

Определим номинальные токи генераторов, приведённые к базисному напряжению по формуле:

Iн=S/(v3•Uн•KTi)= S/(v3•242).

Для G1: Iн=37. 5/(v3•242)=0. 0895(кА).

Номер типовой кривой определяется аналогично синхронному компенсатору.

Для остальных генераторов данные сведены в таблицу:

Таблица 2.

G1

G2

G3

G4

GS

S

Iп(0)

0,412

0,412

0,499

0,593

0,150

0,307

Iном

0,089

0,089

0,164

0,164

0,038

1

n (расч.)

4,601

4,601

3,040

3,610

3,984

-

n

5

5

3

4

5

-

Примечание: ток величину периодической составляющей тока энергосистемы считаем постоянной на всём протяжении к.з.

По типовым кривым для нужных моментов времени находим г=Iп(t)/Iном;

Определяем для каждого элемента Iп(t) и находим изменение периодической составляющей тока к.з. в месте замыкания по формуле: I (t)(3)=IG1(t)+IG2(t)+IG3(t)+IG4(t)+IGS(t)+IS;

Таблица 3. Расчёт методом типовых кривых

t, c

IG1(t),

кА

IG2(t),

кА

IG3(t), кА

IG4(t), кА

IGS(t), кА

IS,

кА

I (t)(3), кА

0

0,412

0,412

0,499

0,593

0,150

0,307

2,372

0. 05

0,391

0,391

0,479

0,557

0,141

0,307

2,266

0. 1

0,340

0,340

0,444

0,516

0,130

0,307

2,077

0. 15

0,313

0,313

0,424

0,492

0,124

0,307

1,973

0. 2

0,303

0,303

0,419

0,471

0,119

0,307

1,922

0. 25

0,296

0,296

0,409

0,462

0,117

0,307

1,888

0. 3

0,288

0,288

0,404

0,456

0,115

0,307

1,860

0. 35

0,284

0,284

0,403

0,450

0,114

0,307

1,842

0. 4

0,282

0,282

0,402

0,444

0,112

0,307

1,830

0. 45

0,280

0,280

0,401

0,441

0,112

0,307

1,821

0. 5

0,280

0,280

0,400

0,439

0,111

0,307

1,817

0. 6

0,276

0,276

0,400

0,439

0,111

0,307

1,808

0. 7

0,276

0,276

0,399

0,439

0,111

0,307

1,808

0. 8

0,276

0,276

0,399

0,436

0,110

0,307

1,804

0. 9

0,275

0,275

0,400

0,439

0,111

0,307

1,806

1. 0

0,274

0,274

0,400

0,439

0,111

0,307

1,805

1. 1

0,272

0,272

0,400

0,436

0,110

0,307

1,797

1. 2

0,270

0,270

0,400

0,433

0,109

0,307

1,789

1. 3

0,269

0,269

0,400

0,433

0,109

0,307

1,787

1. 4

0,268

0,268

0,400

0,430

0,109

0,307

1,781

1. 5

0,263

0,263

0,400

0,427

0,108

0,307

1,769

1. 6

0,261

0,261

0,401

0,427

0,108

0,307

1,765

1. 7

0,259

0,259

0,401

0,424

0,107

0,307

1,758

1. 8

0,257

0,257

0,401

0,421

0,106

0,307

1,750

1. 9

0,255

0,255

0,401

0,418

0,106

0,307

1,742

2. 0

0,255

0,255

0,401

0,415

0,105

0,307

1,740

2. 1

0,255

0,255

0,401

0,415

0,105

0,307

1,740

2. 2

0,255

0,255

0,401

0,415

0,105

0,307

1,740

Рис. 3. 10 Изменение тока в месте замыкания во времени

3.4 Расчёт мощности К.З.

S=v3•Uб•I (0)(3)=v3•242•2,372=994,239(МВА);

4 Расчет несимметричного КЗ методом симметричных составляющих

Несимметричные короткие замыкания могут служить расчетными видами КЗ для выбора и проверки аппаратов и проводников (сети 110 кВ и выше), а также при расчетах уставок и проверке на чувствительность цепей РЗА. В сетях 110−220 кВ обычно используется, и. В нашем случае примем для расчета.

При расчете используем метод симметричных составляющих и правило эквивалентности прямой последовательности. Определим ток прямой последовательности особой фазы, А в месте КЗ, а далее найдем все остальные симметричные составляющие токов и напряжений.

4.1 Составление схем замещения отдельных последовательностей

Схема замещения прямой последовательности аналогична схеме рассмотренной при расчете трехфазного КЗ. (см. рис. 2. 12).

Е=(Е24•XTY+ETY•X24)/(X24+XTY)=

=(261. 228•270. 38+238. 54•77. 395)/(77. 395+270. 38)=256. 179(кВ); (4. 1)

Х1У=XTY•X24/(X24+XTY)=270,38•77,395/(270,38+77,395)=60,171(Ом); (4. 2)

Схема замещения обратной последовательности аналогична схеме прямой, но без ЭДС генерирующих ветвей, следовательно:

Х2У=60,171. (4. 3)

Схема замещения нулевой последовательности (см. рис. 4. 1) будет зависеть от режима работы нейтралей трансформаторов. Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов будут равны сопротивлениям прямой последовательности. Сопротивления линий будут отличаться на коэффициент k, зависящий от наличия или отсутствия грозозащитного троса линии. В нашем случае примем, что все одноцепные и двухцепные линии имеют грозозащитный трос, коэффициенты равны и соответственно.

Определим сопротивления линий с учетом вышесказанного:

X0W1=2•119. 56=239. 12(Ом);

X0W2=2•68. 32=136. 64(Ом);

X0W3=2•88. 816=177. 632(Ом);

X0W4=2•129. 6=259. 2(Ом);

X0W5=2•30. 45=60. 9(Ом);

X0W6=2•87=174(Ом);

X0W7=2•26. 535=53. 07(Ом);

X02W8=3•119. 56=358. 68(Ом);

Сопротивление реактора L2 учитываем утроенной величиной: Х0L2=3•120=360(Ом). (рис 4.1.)

4.2 Преобразование схемы замещения к простейшему виду

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления XT5 и X0L2:

Х0Т5L2=XT5+X0L2=49. 194+360=409. 194(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления XT3, X0W7 и X0W6:

X0T3W7=XT3+X0W7+X0W6=80. 526+53. 07+174=307. 596(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления XT4 и X0W5:

X0T4W5=XT4+X0W5=80. 526+60. 9=141. 426(Ом);

Преобразуем параллельно соединённые сопротивления XT и XТ2Н:

Х0АТНТ1Н/2=145,239/2=72,619(Ом);

Параллельно соединённые сопротивления XT и XТ2С уже преобразовывались в главе 2 курсового проекта:

Х0АТСТ12С=32,796(Ом);

Х0Т8Т8ВТ8Н1/2=761,781−169,301=592,48(Ом); (рис. 4.2.)

Х0W8=179. 34(Ом); (см. рис. 4.3.)

Преобразуем звезду 7−8-9 в треугольник:

Х0780W10W20W1Х0W20T5L2=239,12+136,64+239,12•136,64/409,194=455,608(Ом);

Х0790W10T5L20W1Х0T5L20W2=239,12+409,194+239,12•409,194/136,64= =1364,403(Ом);

Х0890W20T5L20W2Х0T5L20W1=136,64+409,194+136,64•409,194/239,12= =779,659(Ом); (рис. 4.4.)

Преобразуем параллельно соединённые X0W8 и X078:

Х0880W8•X078/(Х0W8+X078)=179. 34•455. 608/(179. 34+455. 608)=128. 686(Ом);

Сопротивления Х079 и Х089 можно «разрезать» по узлу 9. (рис 4.5.)

Преобразуем треугольник X0W4 — X0W3 — X088 в звезду:

X01=X0W3•X0W4/(X0W3+X0W4088)=177,632•259,2/(177,632+259,2+128,686)=81,416(Ом);

X07'=X088•X0W4/(X0W3+X0W4088)=128,686•259,2/(177,632+259,2+128,686)=58,982(Ом);

X08'=X088•X0W3/(X0W3+X0W4088)=128,686•177,632/(177,632+259,2+128,686)=40,421(Ом);

Рис. 4.6.

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления Х0АТС и Х01:

Х0А10АТС01=32,796+81,416=114,212(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления X0789 и X07':

Х0789'=X0789+X07'=413,096+58,982=472,078(Ом);

Преобразуем последовательно соединённые сопротивления X089 и X08':

Х089'=X089+X08'=779,659+40,421=820,08(Ом); (рис. 4.7.)

Х01А10А10789'•X089'/(X089'+X0789')=114,212+472,078•820,08/(820,08+472,078)=413,821(Ом); (рис 4.8.).

Х01А1•Х/(Х01А1)=413,821•41,507/(413,821+41,507)=37,723(Ом).

4.3 Определение расчетных величин

Ток прямой последовательности фазы А:

IкA2=Iк0=IкА1=-j0,936(кА);

Для места к.з. :

IкА=3•IкА1=3•(-j0,936)=-j2,808(кА);

IкВ=IкС=0;

UкА1=j (x2У+x0У)•IкА1=j (60,171+37,723)•(-j0,936)=91,629(кВ);

Uка2=-j•x2У•IкА1=-j•60,171•(-j0,936)=-56,32(кВ);

U0=-j•37,723•(-j0,936)=-35,309(кВ);

Напряжения фаз в месте К3:

UкА=0;

UкВ=UкА1•а2+ UкА2•а+ U0=91,629•(-½-jv3/2)-56,32•(-½+jv3/2)-35,309=-52. 963−128. 128j=138. 643e-j112. 459(кВ);

UкС= UкА1•а+ UкА2•а2+ U0=91,629•(-½+jv3/2)-56,32•(-½-jv3/2)-35,309==-52. 963+128. 128j=138. 643ej112. 459(кВ);

Векторные диаграммы токов и напряжений в месте КЗ представлены на рисунке в Приложении.

Определим ток в ветви с выключателем и напряжение в узле, наиболее близком к выключателю в режиме однофазного к.з. При расчёте потенциал узла, в котором произошло замыкание, принимаем равным напряжению той последовательности, для которой составляется схема замещения.

Для нулевой последовательности (см. рис. 4.8.):

Ток через сопротивление ХА101: IA101=U0/jXA101=-35,309/(j413,821)=
=j85,32(A); Направление тока: к месту замыкания.

ц010=U0-IA101•jX0A1=-35. 309-j85. 32•j114. 212/1000=-25. 564(кВ) (см. рис. 4. 7)

ц07010•jX07'/j (X07'+X0789)+ц010=25. 564•58. 982/(58. 982+413. 096)-25. 564=
=-22. 37(кВ);

ц08=|ц010|•jX08'/j (X08'+X089)+ц010=25. 564•40. 421/(40. 421+779. 659)-25. 564=
=-24. 304(кВ);

I0Q12=(ц0708)/j2X0W8=(-22. 37-(-24. 304))/j358. 68=-j5. 392(A); направление тока: от узла 7 к узлу 8.

Для прямой последовательности:

Ток через сопротивление ТY:

ITY=(ETY/v3-UкA1)j/XTY=(238. 54/v3−91. 629)/j270. 38=-j0. 1705(кА); (рис. 4.9.)

цМ1=UкA1+ITY•jXT2Y3=91,629-j0,1705•j76,188=104,619(кВ); (рис. 4. 10)

ц71М1+(Е11/?3-цМ1)•jXY2/j (XY2+ X11)=104,619+(226,658/v3−104,619)•22, 891/625,318=105,58(кВ);

ц81М1+(Е33/?3-цМ1)•jXY1/j (XY1+ X3)=104,619+(243,892/v3−104,619)•15,687/281,663=106,635(кВ);

(рис. 4. 11.)

I1Q12=(ц8171)/j2XW8=(106,635−105,58)/119,56=-j8,82(А); Направление тока от узла 8 к узлу 7. (рис. 2.8.)

Обратная последовательность:

Ток через сопротивление ТY:

ITY2=UкA2/jXTY=-56. 32/j270. 38=j0. 208(кА); (рис. 4. 12.)

цМ2=UкA2-ITY2•XT2Y3=-56,32-j0,208•j76,188=-40,473(кВ); (рис. 4. 13)

ц72М2М2•jXY2/j (XY2+ X11)=-40. 473+40. 473•22, 891/625,318=-38,991(кВ);

ц82М2М2•jXY1/j (XY1+ X3)=-40. 473+40. 473•15,687/281,663=-38,218(кВ);

(Рис 4. 14.)

I2Q12=(ц8272)/j2XW8=(-38,218-(-38,991))/j119,56=-j6,46(А); Направление тока от узла 8 к узлу 7. (рис. 2.8.)

Токи в фазах в месте установки выключателя:

IQ12A=I1Q12+ I2Q12+ I0Q12=-j8,82-j6,46+j5. 392=-9,888 (A);

IQ12В= I1Q12•а2+ I2Q12•а+ I0Q12=-j8. 82•(-½-jv3/2)-j6. 46•(-½+jv3/2)+j5,392=-2. 044+13. 032i=13. 191ej98. 963(A);

IQ12C= I1Q12•а+ I2Q12•а2+ I0Q12=-j8. 82•(-½+jv3/2)-j6. 46•(-½-jv3/2)+j5,392=2. 044+13. 032i=13. 191ej81. 128(A);

UQ12А81+ ц82+ ц80=106. 635−38. 218−24. 304=44. 113(кВ);

UQ12В= ц81•а2+ ц82•а+ ц80=106,635•(-½-jv3/2)-38, 218•(-½+jv3/2)-24,304=-58. 513+125. 446i=138. 421ej115. 064(кВ);

UQ12С= ц81•а+ ц82•а2+ ц80=106,635•(-½+jv3/2)-38, 218•(-½-jv3/2)-24,304=-58. 513−125. 446i=138. 421e-j115. 064(кВ);

Векторные диаграммы см. в Приложении.

Найдем модуль периодической составляющей тока КЗ для точки несимметрии упрощенным способом:

I(1)=m(1)•I(1)A1=3•-j0,936=-j2. 808(кА).

5 Сравнение полученных результатов

Результаты расчетов сведем в таблицу 4.

п/п

Величина

Метод эквивалентных ЭДС

Метод типовых кривых

Метод симметричных составляющих

1

Периодическая составляющая тока КЗ в месте повреждения, кА

2,458

2,372

2,808

2

Ударный ток в точке КЗ, кА

6,257

-

-

3

Ударный ток в ветви с выключателем, А

98,425

-

-

Расчет периодической составляющей тока КЗ методом типовых кривых даёт погрешность 3,5% для нулевого момента времени, что является допустимым, вследствие того, что сам метод типовых кривых дает погрешность 10−20%.

Ударный ток в ветви с выключателем получился меньше вероятно возможного, так как выключатель достаточно удалён от места КЗ. Токи разных последовательностей имеют в ветви с выключателем разное направление. Ток трёхфазного КЗ получился несколько меньшим тока однофазного КЗ. Поэтому выбор оборудования и уставок РЗА должен производиться по току однофазного КЗ.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведён расчёт аварийных режимов в заданной схеме электроснабжения, а именно трёхфазного короткого замыкания и замыкания фазы на землю.

При нахождении параметров схемы замещения был использован метод точного приведения в именованных единицах. Там, где это необходимо, в качестве Uбаз было принято напряжение ступени, на которой произошло к.з., а именно 242кВ.

Для расчёта тока трёхфазного замыкания был использован метод эквивалентных ЭДС.

Для нахождения изменения периодической составляющей тока к.з. во времени был использован метод типовых кривых. Мощность к.з. превышает суммарную номинальную мощность всех источников, что свидетельствует о большой нагрузке на оборудование в этом режиме, даже, несмотря на то, что точка к.з. относительно удалена от каждого конкретного источника.

При нахождении тока несимметричного замыкания был использован метод симметричных составляющих, в удобстве которого для расчёта токов и напряжений в любом месте схемы, мне и удалось убедиться при выполнении данного курсового проекта.

Для несимметричного короткого замыкания были построены векторные диаграммы токов и напряжений.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой