2247

Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе

Курсовая

Энергетика

Расчет реактивных сопротивлений в именованных единицах приближенным методом. Расчет реактивных сопротивлений в относительных единицах точным методом. Построение векторных диаграмм токов и напряжений. Расчет симметричных КЗ в точке K4. Построение векторных диаграмм токов и напряжений

Русский

2013-01-06

695.23 KB

49 чел.

Оглавление

Введение 2

Исходные данные 3

1. Расчет симметричного КЗ в точке K3………………………………………………6

1.1. Расчет реактивных сопротивлений в именованных единицах приближенным методом. [2] стр. 54…………………………………………………………………….7

1.2. Расчет активных сопротивлений в именованных единицах приближенным методом…………………………………………………………………………...…....12

2. Расчет  апериодической составляющей тока ………………………………….....16

3. Расчет симметричных КЗ в точке K4……………………...………………………19

3.1. Расчет реактивных сопротивлений в относительных единицах точным методом……………………………………………………………………….………..20

3.2. Расчет активных сопротивлений в относительных единицах точным  

методом………………………………………………………………………………...25

4.1. Расчет  апериодической составляющей тока…………………………………...29

4.2. Расчет несимметричного тока КЗ для т. К3…………………………………….31

4.3. Построение векторных диаграмм токов и напряжений………………………..38

5. Двухфазное КЗ на землю для точки К4…………………………………………...39

6. Расчёт теплового импульса………………………………………………………...40

7. Построение векторных диаграмм токов и напряжений ..………………………..43

Список использованной литература…………..……………………………………..47

                                                  Введение

Курсовая работа выполняется по теме «Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе»

В работе рассчитываются токи и напряжения при симметричном и несимметричном коротких замыканиях (КЗ).

В объем работы входит выполнение двух разделов на основе заданной на  рис.1 схемы электрической системы. Для всех разделов полагаем, что исходным установившимся режимом станции, который предшествует рассматриваемому КЗ, является номинальный режим эквивалентного генератора с выдачей им номинальной мощности при номинальном напряжении на шинах.

Исходные данные

Рис.1. Схема ЭЭС

Типы генераторов и линий электропередачи

№ вар

Напряжение

Генераторы

U1, кВ

U2, кВ

U3, кВ

G1, G2

n1

n2

G3

n4

32

10.5

220

500

Т3В-320

2

5

Т3В-110

4

Параметры трансформаторов и автотрансформаторов

№ вар

Трансформаторы

Автотрансформаторы

Т1,

МВА

Т2,

МВА

Т3,

МВА

Т5,

МВА

n5

АТ1,

МВА

n

АТ2,

МВА

32

400

400

63

16

2

3х167

1

3х167

Параметры линий, реакторов и системы

№ вар

Линии

Реакторы

Система

W1,

км

W2, км

W3, км

W4,

км

L1

(тип – кВ – А – Ом)

G5, МВА

32

75

42

62

56

РТСТДГ-10-2500-0.14

3600

0.51

1.3

1. Выбираем оборудование согласно указанным условиям  [1]

Генераторы G1, G2

Тип

Pном,

Uном,

cosн

x'd,

 

МВт

кВ

 

отн. ед.

МВА

ТЗВ-320-2

320

20

0,685

0,258

376.5

Генератор G3 и G4

Тип

Pном,

МВт

Uном,

кВ

cosн

x'd,

отн.ед.

МВА

ТЗВ-110-2

110

10,5

0,8

0,227

137,5

Примечание: 1. Pномноминальная активная мощность; Uномноминальное напряжение статора; cosнноминальный коэффициент мощности; x'd – переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси; Sномноминальная полная мощность ().

Трансформаторы

Т1

Тип

Sном,MB•А

Каталожные данные

Uном обмоток, кВ

uК, %

∆РК, кВт

ВН

НН

ТДЦ-400000/220

400

242

20

10,5

900

Т2

Тип

Sном,MB•А

Каталожные данные

Uном обмоток, кВ

uК, %

∆РК, кВт

ВН

НН

ТДЦ-400000/500

400

525

20

13

800

Т3

Тип

Sном,MB•А

Каталожные данные

Uном обмоток, кВ

uК, %

∆РК, кВт

ВН

НН

ТРДЦН-63000/220

63

242

10,5

10,5

260

Т4

Тип

Sном,MB•А

Каталожные данные

Uном обмоток, кВ

uК, %

∆РК, кВт

ВН

НН

ТДЦ-125000/220

125

242

10,5

10,5

400

Т5

Тип

Sном,MB•А

Каталожные данные

Uном обмоток, кВ

uК, %

∆РК, кВт

ВН

НН

ТРДН-40000/220

40

230

11

10,5

170

Автотрансформаторы

АТ1 и АТ2

Тип

S,МВА

Uном обмоток, кВ

Uk%

ВН

СН

НН

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

АОДЦТН-267000/500/220

267

500

230

11

13

33

18,5

1. Расчет симметричного КЗ в точке K3

Схема замещения

Рис. 2

1.1 Определение реактивного сопротивления

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Где UК – напряжение короткого замыкания; SH – номинальная полная мощность трансформатора.

Расчет сопротивлений трансформаторов:

        Т1:

        Т2:    

        Т3:


         Т4:  

Т5:


Расчет сопротивлений линий электропередач:

Где UСР – среднее напряжение РУ; Худ – удельное сопротивление линии; l – длина ЛЭП.

   

Расчет сопротивлений генераторов:

G1,2:

G3:

G4:

Где Х// – относительное сопротивление генератора; SH– номинальная полная мощность генератора.

Расчет сопротивлений реакторов:

;

Где Х – относительное сопротивление реактора.

1.2. Расчёт сверхпереходных ЭДС источника



Упрощенная схема замещения аналогична приближенному приведению.

Преобразуем схему к месту короткого замыкания К3.

Рисунок 2.1. – Упрощенная схема  замещения

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Для получения лучевой схемы снова используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 2.2 – Лучевая схема  замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

Рисунок 2.3. – Результирующая схема  замещения

2. Определение активного сопротивления

Приведем схему замещения к точке к. з. К3.

Рисунок 2.4. – Упрощенная схема  замещения

Рисунок 2.5. – Результирующая схема  замещения

2.1. Определение токов короткого замыкания в точке К3

Найдём значение базисного тока:

;

Определение начального периодического тока к. з.:

Расчет ударного  тока:

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:


т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к.

принимаем 

т. к.

принимаем 

т. к.

 принимаем  

2.2. Точное приведение в относительных единицах

2.2.1. Определение реактивного сопротивления

Используем для расчетов схему замещения приближенного метода.

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Для получения лучевой схемы снова используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 2.6 – Лучевая схема замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:


Рисунок 2.7. – Результирующая схема  замещения

2.2.2. Определение активного сопротивления

Приведем схему замещения к точке к. з. К3,  учитывая расчеты приближенного приведения.


Рисунок 2.7. – Результирующая схема  замещения

2.2.3. Определение токов короткого замыкания в точке К3

Найдём значение базисного тока:

;

Определение начального периодического тока к. з.:

Расчет ударного  тока:

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к.

принимаем

т. к.

принимаем 

т. к.

принимаем   

3. Расчет симметричных КЗ в точке K4

Схема замещения

Рис. 7

3.1 Расчет реактивных сопротивлений .

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Где UК – напряжение короткого замыкания; SH – номинальная полная мощность трансформатора.

Расчет сопротивлений трансформаторов:

        Т1:

        Т2:    

        Т3:


         Т4:  

Т5:


Расчет сопротивлений линий электропередач:

Где UСР – среднее напряжение РУ; Худ – удельное сопротивление линии; l – длина ЛЭП.

   

Расчет сопротивлений генераторов:

G1,2:

G3:

G4:

Где Х// – относительное сопротивление генератора; SH– номинальная полная мощность генератора.

Расчет сопротивлений реакторов:

;

Где Х – относительное сопротивление реактора.

3.1.1 Расчёт сверхпереходных ЭДС источника

3.1.2. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К4

Рисунок 1.2. – Упрощенная схема замещения

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 1.3 – Лучевая схема  замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

Рисунок 1.4. – Результирующая схема  замещения

3.1.3. Определение активного сопротивления

Рисунок 1.5. – Схема  замещения

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Где ∆Ркз – изменение активного сопротивления короткого замыкания.

Расчет сопротивлений трансформаторов:

                             Т1:  

Т2:  

                     

Т3:

Т4:  

Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

Где UСР – среднее напряжение РУ; r0 – удельное сопротивление линии;

l – длина ЛЭП.

Расчет сопротивлений генераторов:

G1:

G2:

G3:

G4:

Где Х – относительное реактивное сопротивление генератора; ω – частота;

ТА – постоянная времени.

Активное сопротивление реакторов не учитывается.

3.1.4. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К4

Рисунок 1.6. – Упрощенная схема замещения

Рисунок 1.7. – Результирующая схема  замещения

3.2. Определение токов короткого замыкания в точке К4

Найдём значение базисного тока:

;

Определение начального периодического тока к. з.:

Расчет ударного  тока:

Где - ударный коэффициент принимается для элементов или части энергосистемы; - значение постоянной времени затухания апериодической составляющеё тока КЗ.

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

Где - время размыкания контактов.

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к. принимаем

т. к. принимаем

по типовым кривым изменения периодической составляющей, находим:

3.2.1. Точное приведение в относительных единицах для т. к. з. К4

SБ = 1000 МВА;

в качестве основной принимаем ступень системы:

U б1 = 500 кВ; U б2 = U б1 Т = 500*230 /500 = 230 кВ;

U б3 = U б2 Т = 230*230 /230 = 230 кВ;

U б4 = U б2 Т = 230*6,6 /230 = 6,6 кВ;

U б5 = U б3 Т = 500*20 /525 = 19,05 кВ;

U б6 = U б2 Т = 230*20 /237 = 19,41 кВ;

U б7 = U б2 Т = 230*10,5 /237 = 10,19 кВ;

3.2.2. Определение реактивных сопротивлений элементов

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Расчет сопротивлений трансформаторов:

Т1:        

          Т2:  

          Т3:

           Т4:                 

           Т5:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

Расчет сопротивлений генераторов:

G2:

G1:

G3:

G4:

Расчет сопротивлений реакторов:

3.2.3. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К4


Упрощенная схема замещения аналогична приближенному приведению.

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 1.8 – Лучевая схема  замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:


Рисунок 1.9. – Результирующая схема  замещения

3.2.4. Определение активного сопротивления

Схема  замещения аналогична приближенному приведению.

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Т1:  

Т2:  

                  Т3:

Т4:  

Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

Расчет сопротивлений генераторов:

G1:

G2:

G3:

G4:

Активное сопротивление реакторов не учитывается.

3.3. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К4

Упрощенная схема замещения аналогична приближенному приведению.

Рисунок 1.10. – Результирующая схема  замещения

3.3.1 Определение токов короткого замыкания в точке К4

Найдём значение базисного тока:

;

Определение начального периодического тока к. з.:

 Расчет ударного  тока:

Где - ударный коэффициент принимается для элементов или части энергосистемы; - значение постоянной времени затухания апериодической составляющеё тока КЗ.

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

Где - время размыкания контактов.

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к.

принимаем

т. к,

принимаем  

по типовым кривым изменения периодической составляющей, находим:

4. Сравнение результатов приближенного и точного расчетов

Таблица 3.1. - Сравнение результатов приближенного и точного расчетов

    Место к.з.

Привед.

К3

К4

IПО, кА

iуд, кА

iаτ, кА

Iпτ, кА

IПО, кА

iуд, кА

iаτ, кА

Iпτ, кА

точное

10,14

21,94

3,17

9,78

14,03

27,36

12,38

14,03

приближенное

10,29

19,04

2,75

9,84

14

27,3

12,35

14,62

Все величины токов, полученные точным методом, незначительно отличаются от величин токов, которые были найдены при приближенном решении.

5. Расчет полного тока короткого замыкания

Для t = 0 с

Для t = 0,1 с

;

;

;

;

Для t = 0,2 с

Для t = 0,3 с

6. Расчёт теплового импульса

;

7. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К4

7.1. Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

     Схема прямой последовательности составляется так же, как для расчета симметричного режима, при этом добавляется сопротивление системы:


Рисунок 7.1. – Схема  замещения прямой последовательности

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 7.2. – Схема  замещения прямой последовательности

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

Рисунок 7.3. – Результирующая схема  замещения

7.2. Определение параметров схемы замещения обратной последовательности

        Схема обратной последовательности по конфигурации аналогична схеме прямой последовательности. Отличие состоит лишь в том, что в данном случае ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю.

    

Рисунок 7.4. – Схема  замещения обратной последовательности

7.3. Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности

        Схема нулевой последовательности существенно отличается от схем прямой и обратной, так как путь ее токов отличается от пути, по которому  циркулируют токи прямой и обратной последовательностей.

Рисунок 7.5. – Схема  замещения нулевой последовательности


Рисунок 7.6. – Схема  замещения прямой последовательности

Преобразуем к одной ветви:


Рисунок 7.7. – Результирующая схема  замещения

7.4. Определение токов и напряжений всех трех последовательностей в месте повреждения К1

7.4.1. Однофазное короткое замыкание

Граничные условия: ; ; ;

Ток прямой последовательности:

;

Ток обратной и нулевой последовательности:

;

Полный ток в поврежденной фазе:

;

Составляющие напряжений:

;

;

;

Построение диаграмм:

7.4.2. Однофазное короткое замыкание

Граничные условия: ; ; ;

Ток прямой последовательности:

;

Ток обратной и нулевой последовательности:

; ;

Токи поврежденных фаз:

Составляющие напряжений:

;

;

;

Построение диаграмм:

7.4.3. Двухфазное короткое замыкание на землю

 

Граничные условия: ; ;

Ток прямой последовательности:

;

Ток обратной и нулевой последовательности:

; ;

Токи поврежденных фаз:

Составляющие напряжений:

;

;

;

Построение диаграмм:

Список использованной литература

  1.  Волкова Т. Ю., Юлукова Г.М.. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования    по дисциплине «Электроэнергетика» / Уфимск. авиац. техн. ун-т.
  2.  Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. – Новосибирск: НГТУ, М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003.
  3.  Неклепаева Б.Н.,Крючков И.П., Жуков В.В., Кузнецов Ю.П. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РД 153-34.0-20.527-98 - Московский энергетический институт (технический университет), 1998.
  4.  Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования – М.: Издательство центр «Академия», 2004.
  5.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27851. Токовая защита трансформаторов от многофазных КЗ со ступенчатой характеристикой выдержки времени 137 KB
  Токовая защита трансформаторов от многофазных КЗ со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Ставится двухступенчатая защита: т. В ряде случаев защита дополняется защитой от однофазного КЗ на стороне НН. В городских замкнутых сетях напряжением до 1 кВ для селективного отключения одного трансформатора должна предусматриваться токонаправленная защита.
27852. Защита трансформаторов 6-10 / 0,4 кВ от КЗ на землю 78 KB
  В нейтрали ток не должен превышать 25 от номинального тока трансформатора. ZТР полное электрическое сопротивление трансформатора питающего сеть. Xот≈Х1т Раз так то достаточно МТЗ для защиты трансформатора . Если расстояние от трансформатора до линии 30 метров то защиту от однофазных замыканий на землю можно не ставить.
27853. Дифференциальная токовая защита трансформатора: особенности выполнения в зависи 130.5 KB
  в связи с этим в обмотке реле появляется дополнительная составляющая тока небаланса. Он в 68 раз больше номинального тока трансформатора. Время полного затухания переходного тока намагничивания может достигать нескольких секунд но по истечении времени 0305 сек.
27854. Дифференциальная токовая отсечка трансформатора: схема и расчет. Общая оценка дифференциальных защит трансформаторов 58 KB
  1Отстройка от бросков тока намагничивания достигается ICP с учётом действия реле РНТ. А в схемах косвенного действия времени срабатывания реле тока и выходного промежуточного реле. Если трансформаторы тока выбраны так что их погрешность не более 10 то отстройка от броска тока намагничивания обеспечивается также отстройка и от тока максимального небаланса при внешних КЗ при условии дополнительного различия тока циркуляции. токовой отсечки простота однако изза большого тока срабатывания защиты отсечка не уменьшает чувствительность.
27855. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения 232 KB
  Если напряжение более 500 В то между предохранителями и системой разъединитель. Реле 456 включены на фазное напряжение относительно нулевой точки вторичных междуфазных напряжений. Реле 123 включены на линейное напряжение. не может контролировать фазное напряжение относительно земли.
27856. Дифференциальная защита трансформатора с реле РНТ-565 (схема, расчет) 179 KB
  Звезда треугольник 11 питание со стороны звезды КСХ= КСХ=1 со стороны НН треугольник в минимальном режиме работы питающей системы ЭС и при максимальном сопротивлении питающего трансформатора. Ток срабатывания защиты берётся со стороны питания. МДС с одной стороны равна МДС другой стороны. стороны трансф.
27857. Дифференциальная защита трансформатора с торможением (схема, расчет) 86 KB
  для отстройки защит от броска тока намагничивания и от максимальных значений установившегося первичного тока небаланса максимального расчётного необходимо соответствующим образом выбрать ток срабатывания защиты минимальный и число витков торм. Далее расчёт витков НТТ основной и неосновной обмоток и максимальный первичный ток небаланса выполняется точно так же как и для реле РНТ в соответствии с таблицей. Дополнением к этому расчёту является выбор числа витков тормозной обмотки. FСРмин=100 А витков FРАБ=IРАБWРАБ Fторм=IтормWторм...
27858. Причины отклонения частоты в энергосистеме. Автоматическая частотная разгрузка 38.5 KB
  Смысл АЧР заключается: при дефиците мощности частота начинает снижатся в сети уже при частоте равной 48 Гц система разваливается. АЧР отключает наименее ответственные потребители восстанавливая таким образом баланс мощности. Величина мощности отключаемой устройством АЧР должна определятся с учётом того что в общем случае мощность потребляемой нагрузки зависит от частоты и снижается вместе с ней. 1 2...
27859. Схема устройства АВР на переменном оперативном токе в установках ниже 1000 В. Схе 145.5 KB
  Схема устройства АВР на переменном оперативном токе в установках ниже 1000 В. Схемы устройств АВР в установках выше 1000 В. АВР двигателей. Схемы и устройство АВР на переменном оперативном токе на установках меньше 1000В.