close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

приветики курсач

код для вставкиСкачать

Введение
Наиболее частой причиной возникновения аварийных переходных процессов являются короткие замыкания (КЗ). В трёхфазных системах с глухозаземлённойнейтралью (U = 0.4; 110 кВ и выше) различают следующие виды коротких замыканий в одной точке:
*трёхфазное;
*двухфазное;
*двухфазное на землю;
*однофазное.
В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью (U = 3; 6; 10; 35 кВ) замыкание одной фазы на землю называется простым.
В месте КЗ может возникать переходное сопротивление, вызванное электрической дугой, загрязнением, наличием остатков изоляции и т.д. Это сопротивление минимально в начальной стадии переходного процесса; с течением времени оно быстро возрастает. В силу неопределённости данных о величине переходного сопротивления его учёт весьма осложнен. Для получения максимально возможных токов переходным сопротивлением пренебрегают и расчёт производят для металлических КЗ.
Несимметричные КЗ образуют в системе поперечную несимметрию. Отключение (разрыв) одной или двух фаз какого-либо элемента системы вызывает продольную несимметрию. Повреждения, сопровождающиеся многократной несимметрией (например, обрыв фазы и ее одновременное короткое замыкание), называются сложными.
1 Исходные данные
Схема электроэнергетической системы (по варианту 8) для расчета токов короткого замыкания представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема электроэнергетической системы
Таблица 1 - Необходимые условия ВариантРасчетная точка КЗРасчетный вид КЗ8К1К(8)
Таблица 2 - Параметры генераторов, синхронных компенсаторов
Обозначение на схеме ТипSном, МВАUном, кВIном,
кАСопротивление, о.е.х״dх2G1,G2TВФ-63-2УЗ78,756,37,210,2030,2G3,G4СВ-1130/250-4823515,758,610,2050,11 Все генераторы снабжены автоматическим регулированием возбуждения АРВ.
Таблица 3 - Параметры трансформаторов и автотрансформаторов
Обозначение на схеме ТипSном, МВАНапряжение обмотки U, кВНапряжение КЗuк, %ВНСНННВСВНСНТ1,Т2ТДЦ-80000/110801216,3;10,5;13,811Т3,T4
Т5,Т6ТДЦ-250000/110
ТДН-63000/110250
63121
11515,75
38,510,5
10,5 Характеристика электроэнергетической системы:
GS1:S=750МВ·А, X"d = 0,27.
Таблица 4- Параметры линий электропередач ОбозначениенасхемеW1W2W3 Длина L, км4035 20 Xуд, Ом/км0,4050,4130,420
Таблица 5 - Мощность нагрузки
ОбозначениенасхемеН9Н10 Мощность S, МВА5050
cos φ = 0,85 - коэффициент мощности нагрузки
Таблица 6 - Параметры реакторов
ОбозначениенасхемеТип реактораLRРБДГ-10-2500-0,35УЗ
На основании расчётной схемы составляется схема замещения (Рис.2), в которой энергосистема, генераторы и нагрузки представляются в виде сопротивления и источника ЭДС, а трансформаторы, воздушные линии и реакторы заменяются только сопротивлением.
Рисунок 2
Сопротивления и ЭДС схемы замещения необходимо привести к одной ступени напряжения принятой за основную в практических расчетах за основную ступень принимают ту, где располагается точка КЗ.
Принимаем за основную ступень, ступень напряжения U_осн=115кВ.
Для операции приведения необходим расчетный коэффициент трансформации. Под расчетным коэффициентом трансформации понимается отношение номинального напряжения ответвления обмотки трансформатора, обращенной к основной ступени, к номинальному напряжению его обмотки со стороны приводимого элемента.
Для заданной схемы определим расчётный коэффициент трансформации:
K_1=121/6,3
K_2=121/15,75
K_3=115/38,5
1 Расчет сопротивлений в относительных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения.
Рассчитаем сопротивление элементов схемы замещения (см. рис.2) в относительных единицах с точным приведением к основной ступени.
В качестве базисной мощности примем Sб = 1000 МВ·А, а в качестве базисного напряжения Uб=115 кВ.
Тогда базисный ток определяется:
I_Б=S_Б/(√3∙U_Б )=1000/(√3∙115)=5,02 кА
Индуктивное сопротивление системы GS:
X_(*1)=X''d∙S_Б/S_ном =0,27∙1000/750=0,36
Индуктивные сопротивления линий:
X_(*W1)=X_0∙l_1∙S_Б/〖U^2〗_(Б ) =0,405∙40∙1000/〖115〗^2 =1,225
X_(*W2)=X_0∙l_2∙S_Б/〖U^2〗_(Б ) =0,413∙35∙1000/〖115〗^2 =1,093
X_(*W3)=X_(0 )∙l_3∙S_Б/〖U^2〗_(Б ) =0,42∙20∙1000/〖115〗^2 =0,635
Индуктивные сопротивления трансформаторов T1, T2:
X_(*Т1)=X_(*Т2)=(U_к%)/100∙S_Б/S_ном =11/100∙1000/80=1,375
Индуктивные сопротивления генераторов G1, G2:
X_(*G1)=X_(*G2)=X''d∙S_Б/S_номG1 =0,203∙1000/78,75=2,58
Индуктивные сопротивления трансформаторов T3, T4:
X_(*Т3)=X_(*Т4)=(U_к%)/100∙S_Б/S_ном =10,5/100∙1000/250=0,42
Индуктивные сопротивления генераторов G3, G4:
X_(*G3)=X_(*G4)=X''d∙S_Б/S_номG3 =0,205∙1000/78,75=2,6
Индуктивные сопротивления трансформаторов T5, T6:
X_(*Т5)=X_(*Т6)=(U_к%)/100∙S_Б/S_ном =10,5/100∙1000/63=1,66
Индуктивное сопротивление реактора:
X_(*2)=X''d∙S_Б/〖U^2〗_(Б ) =0,35∙1000/(115∙115)=0,026
Индуктивные сопротивления нагрузок:
X_(*9)=X_(*10)=0,35∙S_Б/S_ном =0,35∙1000/50=7
1.1 Расчет ЭДС в относительных единицах с точным приведением к основной ступени напряжения
ЭДС генераторов G1-G4:
E_(*G1)=E_(*G2)=E_(*Gном)=1,08
E_(*G3)=E_(*G4)=E_(*Gном)=1,08
ЭДС системы GS:
E_(*1)=E_(*GS)=1
ЭДС нагрузок H9, H10:
E_(*9)=E_(*10)=E_(*H)=0,85
2.1 Преобразование схемы замещения и определение результирующих ЭДС и сопротивления
Преобразуем схему замещения на рис.2 :
X_11=X_12=XG3+XT3=2,6+0,42=3,02 Ом
X_15=X_11/2=3,02/2=1,51 Ом
X_13=X_14=XT5+X9=1,66+7=8,66Ом
X_16=X_13/2=8,66/2 =4,33 Ом
X_17=X_18=XT1+XG1=1,375+2,58=3,955 Ом
X_19=X_17/2=3,955/2 =1,9775 Ом
E_11=(EG4∙(X_11 ) ̇+〖EG3∙X〗_12)/((X_11 ) ̇+X_12 )=(3,02*1,08+3,02∙1,08)/(2*3,02)=1,08 кВ
E_12=(E10∙X_13+E9∙X_14)/(X_13+X_14 )=0,85 кВ
E_13=〖EG2*X_17+EG1*X_18〗_ /(X_17+X_18 )=1,08 кВ
Получим схему замещения рис.3
Рисунок 3
Преобразуем схему замещения на рисунке 3 :
X_20=XW2+X_15=1,093+1,51=2,603 Ом
X_21=XW3+X_16=0,635+4,33=4,965 Ом
X_22=(X_21∙X_19)/(X_21+X_19 )=9,8/6,94=1,41 Ом
X_23=(X_1∙X_20)/(X_1+X_20 )=0,937/2,963=0,32 Ом
X_24=X_23+XW1=0,32+1,225=1,545 Ом
E_14=〖E_12*X_19+E_13*X_21〗_ /(X_19+X_21 )=3,65 кВ
E_15=〖E_1*X_20+E_11*X_1〗_ /(X_20+X_1 )=1,009 кВ
Получим схему замещения Рисунок 4
Преобразуем схему замещения из рисунка 4 :
X_25=(X_24∙X_22)/(X_24+X_22 )=2,17/2,955=0,73 Ом
E_16=〖E_15*X_22+E_14*X_24〗_ /(X_20+X_24 )=2,389 кВ
Получим схему замещения Рисунок 5
2.2 Составление и расчет схемы обратной последовательности
Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогичнасхеме замещения прямой последовательности, поскольку пути циркуляции токовпрямой и обратной последовательностей одинаковы. Отличия состоят в том, что, в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю (источники ЭДС в этих ветвях отсутствуют);между концом (точкой КЗ) и началом схемы подключается источникс ЭДС, равной напряжению обратной последовательности UK2, возникающему в месте несимметрии.
Рисунок 8
Рассчитаем сопротивления элементов для схемы замещения обратной последовательности (см. рисунок 8). Индуктивные сопротивления генераторов G1, G2:
X_G1=X_G2=X(2)∙S_б/S_ном =0,2∙1000/78,75=2,539 Ом
Индуктивное сопротивление генератора G4, G3:
X_G4=X_G3=X(2)∙S_б/S_ном =0,11∙1000/235=0,468 Ом
Для остальных элементов сопротивления обратной последовательности будут равны соответствующим сопротивлениям прямой последовательности. Используя правила преобразования, упростим схему замещения до простейшего вида. Порядок упрощения схемы будет аналогичен порядку преобразования схемы прямой последовательности. Преобразуем схему замещения на рис.8 :
X_26=X_27=XG3+XT3=0,468+0,42=0,888 Ом
X_13=X_14=XT5+X9=1,66+7=8,66 Ом
X_28=X_29=XT1+XG1=1,375+2,539=3,914 Ом
X_16=X_13/2=8,66/2 =4,33 Ом
X_30=X_26/2=0,444 Ом
X_31=X_28/2=1.957 Ом
Получим схему замещения Рисунок 9
Преобразуем схему замещения на рисунке 9 :
X_21=XW3+X_16=0,635+4,33=4,965 Ом
X_32=X_30+XW2=0,444+1,093=1,537 Ом
X_33=(X_32∙X_1)/(X_32+X_1 )=0,5533/1,897=0,291 Ом
X_34=X_33+XW1=0,291+1,225=1,516 Ом
X_35=(X_31∙X_21)/(X_31+X_21 )=9,716/6,922=1,403 Ом
Получим схему замещения Рисунок 10
Преобразуем схему замещения на рисунке 10 :
X_рез=(X_35*X_34)/(X_35+X_34 )=(1,403*1,516 )/(1,403+1,516)=0,728 Ом
Получим схему замещения Рис. 11 Упрощенная схема замещения обратной последовательности
2.3 Расчет токов, напряжений и их составляющих в точке КЗ
Граничные условия для двухфазного КЗ:
I_КА^((2))=I_(КА(1)*)^((2))+I_(КА(2)*)^((2))=0
I_КB^((2))+I_КC^((2))=0
U_КB^((2))=U_КC^((2))
Определим симметричные составляющие токов и напряжений в месте двухфазного КЗ:
I_(КА1*)=E_ЭКВ/(j(X_ЭКВ1+X_ЭКВ2))=(2,389*е^j90)/((0,0,73+0,728)*е^j90 )=1,64 I_(КА2* )=〖-I〗_КА1
Напряжение прямой и обратной последовательности в месте замыкания:
U_(КА1*)=U_(КА2*)=I_(КА1*)*jX_ЭКВ2=1,64*j0,728=j1,193
Пересчитаем токи и напряжения в именованные единицы:
I_КА1=I_(КА1*)*S_Б/(√3∙U_Б )=1,64*1000/(√3∙115)=8,234 кА
I_КА2=I_(КА2*)*S_Б/(√3∙U_Б )=-1,64*1000/(√3∙115)=-8,234 кА
U_КA1=U_(КА1*)*U_Б/√3=j1,193*115/√3=j79,21 кВ
2.4 Построение векторных диаграмм токов и напряжений в точке КЗ
По полученным данным постоим векторные диаграммы токов и напряжений.
Векторная диаграмма напряжений в точке КЗ находится в Приложении 1.
Векторная диаграмма токов в точке КЗ находится в Приложении 2.
3 Расчет разрыва одной фазы
3.1 Расчет начальных условий
Схема электроэнергетической системы (по варианту 8) для расчета разрыва одной фазы на рисунке 12.
Рисунок 12. Схема электроэнергетической системы
По условию задания необходимо определить ток в аварийном узле для начального момента времени переходного процесса при разрыве двух фаз. В качестве расчетной точки возьмем точку 6.
Расчет будем проводить в относительных единицах, поэтому в качестве базисных единиц выбираем SБ=1000 МВт, UБ1=115кВ, UБ2=10,5 кВ.
3.2Составление и расчет схемы прямой последовательности
Преобразуем схему замещения на рис.12:
X_20=XW2+X_15=1,093+1,51=2,603 Ом
X_21=XW3+X_16=0,635+4,33=4,965 Ом
X_22=(X_21∙X_19)/(X_21+X_19 )=9,8/6,94=1,41 Ом
X_23=(X_1∙X_20)/(X_1+X_20 )=0,937/2,963=0,32 Ом
X_24=X_23+XW1=0,32+1,225=1,545 Ом
E_14=〖E_12*X_19+E_13*X_21〗_ /(X_19+X_21 )=3,65 кВ
E_15=〖E_1*X_20+E_11*X_1〗_ /(X_20+X_1 )=1,009 кВ
Получим схему замещения:
Рисунок 13
Результирующая реактивность и ЭДС прямой последовательности относительно места разрыва:
XL1Σ= X24 + X22 =1,545+1,41=2,995 Ом
E_экв=E_15+E_14=1,009+3,65=4,659 кВ
3.3 Составление и расчет схемы обратной последовательности
Преобразуем схему замещения X_21=XW3+X_16=0,635+4,33=4,965 Ом
X_32=X_30+XW2=0,444+1,093=1,537 Ом
X_33=(X_32∙X_1)/(X_32+X_1 )=0,5533/1,897=0,291 Ом
X_34=X_33+XW1=0,291+1,225=1,516 Ом
X_35=(X_31∙X_21)/(X_31+X_21 )=9,716/6,922=1,403 Ом
Получим схему замещения:
Рисунок 14
Результирующая реактивность обратной последовательности относительно места разрыва:
XL2Σ= X34 + X35=1,516+1.403=2,919 Ом
3.4Составление и расчет схемы нулевой последовательности
Поскольку мы не составляли ранее нулевую последовательность для двухфазного короткого замыкания, то определим сопротивления элементов нулевой последовательности при разрыве двух фаз. Т.к. все элементы после обмотки трансформатора, соединенной звездой, из схемы замещения убираются, то получается следующая схема замещения:
Рисунок 15
Рассчитаем сопротивления нулевой последовательности для схемы замещения:
X_37=(XT5*XT6)/(XT5+XT6)=1.66/2=0,83 Ом
X_38=(XT1*XT2)/(XT1+XT2)=1,375/2=0,687 Ом
X_39=(XT3*XT4)/(XT3+XT4)=0,42/2=0,21 Ом
X_40=X_37+XW3=0,83+0,635=1,465 Ом
X_41=X_39+XW2+XW1=0,21+1,093+1,225=2,528 Ом
X_рез=(X_40*X_38)/(X_40+X_38 )=(1,465*0,687)/(1,465+0,687)=0,467 Ом
Схема замещения:
Рисунок 16
Результирующая реактивность нулевой последовательности относительно места разрыва:
XL0Σ= X41 + Xрез =2,528 + 0,467=2,995 Ом
3.5 Расчет токов и напряжений и их составляющих в месте разрыва
Рисунок 17 Комплексная схема замещения при разрыве двух фаз
Используя подсчитанные ранее значения XL2Σи XL0Σ , находим дополнительную реактивность:
XΔL= X_L2Σ+X_L0Σ = 2,995+2,919 = 5,914
Имея ввиду, что XL1Σ = 2,995 Ом, симметричные составляющие тока будут:
I_(LA1*)=I_(LA2*)=I_(LA0*)=E_экв/(X_∆L+X_L1Σ )=4,659/(5,914+2,995)=0,522 Переведем симметричные составляющие тока из относительных единиц в именные:
I_LA1=I_LA2=I_LA0=〖 I〗_(LA1*)*S_Б/(1.73*U_Б )=0,522*1000/(1.73*115)=2,63
Соответственно фазный ток линии
I_LA=I_LA1*3=0,522*3=1,568
Найдем симметричные составляющие напряжении:
Точки L`1:
U_1L1'=-E_экв-I_LA*X_22=-4,659-0,522*1,41=-5,39=U_a1
Точки L`2:
U_2L1'=-I_LA*X_35=-0,522*1,403=-0,732=U_a2
Точки L`0:
U_0L1'=-I_LA*X_рез=-0,522*0,467=-0,243=U_a0
Переведем симметричные составляющие напряжения из относительных единиц в именные:
U_(A(1)ИМ)=U_(A(1))*UБ1/1.73=-5,39*115/1,73=-357,84 кВ
U_(A(2)ИМ)=U_(A(2))*UБ1/1.73=-0,732*115/1,73=-48,59 кВ
U_(A(0)ИМ)=U_(A(0))*UБ1/1.73=-0,243*115/1,73=-16,13 кВ
3.6 Построение векторных диаграмм токов и напряжений в точке обрыва
По полученным данным построим векторные диаграммы токов и напряжений.
Векторная диаграмма токов при разрыве двух фаз находится в Приложении 5
Векторная диаграмма напряжений в узле находится в Приложении 6
Векторная диаграмма напряжений в узле находится в Приложении 7
Заключение
Данная курсовая работа предназначена для ознакомления с методиками расчета несимметричных режимов в энергосистемах. В курсовой работе были рассмотрены и рассчитаны два вида несимметрии: поперечная и продольная. В качестве поперечной несимметрии было рассмотрено однофазное короткое замыкание в произвольной точке энергосистемы. В качестве продольной - разрыв одной фазы. Для обоих случаев были рассчитаны токи, напряжения и их составляющие в точке несимметрии. Для наглядного изучения особенностей протекания этих процессов были построены векторные диаграммы токов и напряжений.
Список использованной литературы
1.Евминов Л.И. Селиверстов Г.И. Электромагнитные переходные процессы: Учебное пособие для ВУЗов. - Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2008.-350с. 2. Евминов Л.И. Электромагнитные переходные процессы в системах электроснабжения: Учебное пособие для вузов. -Гомель, ГГТУ, 2003.
3. Евминов Л.И. Короткие и простые замыкания в распределительных сетях: Учебное пособие для вузов. -Гомель, ГГТУ, 2003.
4. Евминов Л.И., Токочакова Н.В. М/ук. № 2685. Практическое пособие по курсу " Электромагнитные переходные процессы" для студентов спец. Т.01.01. -Гомель: ГГТУ, 2002.
5.ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения. -М: Изд-во стандартов, 1985
6. ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.-М.: Изд-во стандартов, 1988
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
105
Размер файла
259 Кб
Теги
приветики, курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа