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

52 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

72724. Курс химии: Учебно-методическое пособие 1.44 MB
  В практикуме представлены лабораторные работы для тринадцати лабораторных работ студентам МГУПИ, изучающим курс химии по всем формам обучения на всех специальностях, на которых это предусмотрено учебным планом в соответствии с Государственным стандартом на специальность.
72725. ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОРОТКОЗАМКНУТОЙ РОТОРНОЙ ОБМОТКОЙ 96.5 KB
  Цель работы: изучение устройства, способов пуска, опытное определение параметров и исследование рабочих характеристик асинхронного двигателя. Программа работы Ознакомление с заданием. Исследование пусковых режимов работы двигателя: при прямом пуске; с переключением статорной обмотки...
72726. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА 93 KB
  Цель работы: Изучение конструкции синхронного генератора и экспериментальное определение его характеристик и параметров. Программа работы Ознакомиться с конструкцией генератора и схемой испытательного стенда. Снять характеристику холостого хода генератора...
72727. ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ И СМЕШАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 298.5 KB
  Изучение устройства двигателя постоянного тока, условий его пуска, реверсирования и исследование эксплуатационных свойств. Ознакомиться с лабораторной установкой. Записать паспортные (номинальные) данные электродвигателя.
72728. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ 290.5 KB
  Полупроводниковые стабилизаторы напряжения используются в основном для питания электронной аппаратуры. При их разработке нужно обеспечить две группы показателей: 1 максимальное выходное напряжение заданный диапазон регулирования выходного напряжения допустимую относительную...
72730. Создание простейшего прикладного приложения: калькулятор, просмоторщик рисунков, графический редактор, текстовый редактор, медиаплеер 4.9 MB
  Цель работы. Разработка приложений использующих главное меню формы всплывающего меню строки состояния панели инструментов быстрых кнопок с картинками подсказок к кнопкам а также стандартных диалогов открытия и сохранения файлов на примере создания приложения для просмотра графических файлов точечных рисунков.
72732. Изучение компонентов среды С++ Builder 6: TStringGrid (таблица строк), TMainMenu. Работа с массивами данных 264 KB
  Получение навыков работы с компонентами TStringGrid (таблица строк), TMainMenu (главное меню), программирования ввода матрицы смежности графа с помощью компоненты TStringGrid, разработки классов для решения задач на графах.