37401

Расчет электромагнитных переходных процессов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Составим схему замещения прямой последовательности Определим параметры схемы замещения прямой последовательности: Система Линия 1 Линия 2 Трансформатор Трансформатор Т1 Реактор Автотрансформатор Нагрузка 1 Нагрузка 2 Асинхронный двигатель Генератор 1 Генератор 2 Все параметры элемента генератор 2 точно такие же как и у элемента генератор 1 Найдем и для этого свернем схему Составим схему замещения обратной последовательности Определим параметры схемы замещения обратной...

Русский

2013-09-24

16.74 MB

14 чел.

Министерство Образования и науки Российской Федерации

Архангельский Государственный Технический Университет

Факультет: Промышленной Энергетики

Кафедра: Электроснабжение промышленных предприятий

Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе

на тему       “Расчет электромагнитных переходных процессов”

по дисциплине “Переходные процессы в электрических системах”

Руководитель работы: Волков В.М.

Консультант:

Постановлением комиссии от _________ признать, что студент Осипов А.С.

выполнил и защитил курсовую работу с оценкой ____________

 

Руководитель работы

Архангельск

2004

Архангельский государственный технический университет Факультет промышленной энергетики

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Задание на курсовую работу

по дисциплине «Переходные процессы в электрических системах» на тему «Расчет электромагнитных переходных процессов»

Студенту Осипову Антону Сергеевичу

специальности 1004 ПЭ курса 4 группы 6

Содержание работы:

Рассчитать аварийные режимы в схеме варианта № 9

Рекомендуемая литература:

1.   Волков В.М. Расчет электромагнитных переходных процессов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. РИО АГ'ГУ.

Срок выдачи задания ______________ Срок сдачи работы _______________ Преподаватель  __________________

Содержание

Задание

1. Двухфазное короткое замыкание на землю

(аналитический метод)

2. Двухфазное короткое замыкание

(Метод расчетных кривых)

3. Однофазное короткое замыкание

(метод спрямленных характеристик)

4. Сравнительная характеристика методов расчетов.

5.Обрыв одной фазы

6.Обрыв двух фаз

Литература

Задание к курсовому проекту.

В точке К-1 рассмотреть:

  1. Однофазное короткое замыкание на землю аналитическим методом для момента времени t = 0. Найти распределение токов аварийного режима, результаты свести в таблицу:

Элемент

I1

I2

I0

IА

IВ

IС

1

2

т. КЗ

  1. Двухфазное короткое замыкание методом расчетных кривых для момента времени t = 0,1 с. Найти ударный ток.
  2. Двухфазное короткое замыкание на землю методом спрямленных характеристик для момента времени  t = 0,5 с. Найти распределение токов аварийного режима, результаты свести в таблицу.
  3. Дать сравнительную оценку методов расчетов.
  4. Однофазную продольную несимметрию. Найти распределение токов аварийного режима, результаты свести в таблицу.
  5. Двухфазную продольную несимметрию. Найти распределение токов аварийного режима, результаты свести в таблицу.

Схема задания:

Исходные данные:

Система – 230 кВ, х12=30 Ом, r1=r2=2 Ом, х0=50 Ом, r0=8 Ом.

Линия 1,2 – 80 км, х12=0,4 Ом/км, r1=r2=0,14 Ом/км, х0=1,4 Ом/км, r0=0,86 Ом/км.

Трансформатор – 60 МВА, 230/6,3 кВ, Uк=12%, Рк=400 кВт.

Трансформатор – 80 МВА, 115/6,3 кВ, Uк=10%, Рк=350 кВт.

Нагрузка 1,2 – 20 МВА.

Реактор – 6 кВ, 2 кА, х=6%, х/r=40.

Асинхронный двигатель – 10 МВт, 6,3 кВ, cosφ=0.8, Iпуск=4,7.

Автотрансформатор – 120 МВА, 220/115/10,5 кВ, Uвс=12,5%, Uвн=20%, Uсн=17%, x/r=20.

Генератор 1,2 – 60 МВт, 6,3 кВ, cosφ=0,8, xd=0.18, xd=9,5xd, Iпр,в=3,5.

Ub=230 кВ, Sb=120 МВА.

1. Аналитический метод .

Расчет двухфазного короткого замыкания на землю.

Определим базисные величины

UБI=230 кВ, UБII=2306.3/230=6.3 кВ, UБIII=230115/220=120.23 кВ,

UБIV=23010.5/220=10.98 кВ, SБ=120 МВА.

Составим схему замещения прямой последовательности

Определим параметры схемы замещения прямой последовательности:

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Реактор

Автотрансформатор

Нагрузка 1

Нагрузка 2

Асинхронный двигатель

Генератор 1

Генератор 2

Все параметры элемента генератор 2 точно такие же, как и у элемента генератор 1

Найдем и для этого свернем схему

             

                     

Составим схему замещения обратной последовательности

Определим параметры схемы замещения обратной последовательности:

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Реактор

Автотрансформатор

Нагрузка 1

Нагрузка 2

Асинхронный двигатель

Генератор 1

Генератор 2

Все параметры элемента генератор 2 точно такие же, как и у элемента генератор 1

Свернем схему, чтобы найти

               

Составим схему замещения нулевой последовательности

Найдем ток в месте повреждения в прямой последовательности и определим

Найдем токи прямой последовательности на всех элементах методом узловых напряжений

Запишем выражения для проводимостей узлов

Запишем матрицу узловых напряжений и решим ее.

Из второго уравнения выразим , а из третьего

Подставим и в первое уравнение и найдем  

Зная вычислим и

Определим токи прямой последовательности на элементах

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах методом узловых напряжений

Запишем выражения для проводимостей узлов

Запишем матрицу узловых напряжений и решим ее.

Из второго уравнения выразим , а из третьего

Подставим и в первое уравнение и найдем  

Зная вычислим и

Определим токи обратной последовательности на элементах

Ток нулевой последовательности

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах.

Система

Расчет фазных токов на остальных элементах аналогичен.

Сведем значения токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, а также фазные токи в таблицу.

элемент

, кА

, кА

, кА

С

АТ

В

С

Н

Л-1

В

Н

Н-2

Л-2

Т-1

В

Н

Г-1

Г-2

Н-1

Р

АД

К2

2. Метод расчетных кривых.

Расчет двухфазного короткого замыкания.

Схема расчета представлена на рисунке

Определим параметры данной схемы

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Автотрансформатор

Генератор 1

Генератор 2

Приведем схему расчета

                

           

Ток от ветви системы определим по формуле

Ток от другой ветви определим по расчетным кривым через

По найденному определим по расчетным кривым

Тогда

Запишем фазные токи

3. Метод спрямленных характеристик.

Расчет однофазного короткого замыкания.

Составим схему замещения прямой последовательности

Определим параметры схемы замещения прямой последовательности:

Все модели аналогичны первому методу за исключением генератора, нагрузок и двигателя.

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Реактор

Автотрансформатор

Нагрузка 1

Нагрузка 2

Асинхронный двигатель

Генератор 1

   

Генератор 2

Все параметры элемента генератор 2 точно такие же, как и у элемента генератор 1

Найдем и для этого свернем схему

             

                     

Составим схему замещения обратной последовательности

Определим параметры схемы замещения обратной последовательности:

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Реактор

Автотрансформатор

Нагрузка 1

Нагрузка 2

Асинхронный двигатель

Генератор 1

Генератор 2

Все параметры элемента генератор 2 точно такие же, как и у элемента генератор 1

             

Составим схему замещения нулевой последовательности

Найдем ток в месте повреждения в прямой последовательности и определим

Найдем токи прямой последовательности на всех элементах методом узловых напряжений

Запишем выражения для проводимостей узлов

Запишем матрицу узловых напряжений и решим ее.

Решая эту матрицу с помощью программы Mathcad получим искомые величины

, и .

Теперь определим токи последовательности

Т.е. режим работы генератора выбран правильно

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах методом узловых напряжений

Запишем выражения для проводимостей узлов

Запишем матрицу узловых напряжений и решим ее.

Решая эту матрицу с помощью программы Mathcad получим искомые величины

, и .

Определим токи обратной последовательности на элементах

Ток нулевой последовательности

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах.

Система

Расчет фазных токов на остальных элементах аналогичен.

Сведем значения токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, а также фазные токи в таблицу.

элемент

, кА

, кА

, кА

С

АТ

В

С

Н

Л-1

В

Н

Н-2

Л-2

Т-1

В

Н

Г-1

Г-2

Н-1

Р

АД

К2

 4. Сравнительная характеристика использованных для расчетов методов.

Первый аналитический метод является наиболее эффективным подходом к анализу токов аварийного режима. Данный метод позволяет рассчитать режим работы каждого из элементов электрической системы. Однако расчет аналитическим методом является наиболее трудоемким и сложным, велика вероятность, в процессе вычислений, допустить ошибку. Несмотря на это, такой подход является наиболее точным, и полученные значения максимально приближены к действительным.

Аналитический подход анализа электромагнитных переходных процессов при использовании метода спрямленных характеристик может быть применен для расчета любого момента переходного процесса. Основу метода спрямленных характеристик составляет возможность характеризовать электрическую машину в любой момент переходного процесса в одномашинной системе некоторыми ЭДС и реактивностью, не зависящими от параметров внешней цепи. Погрешности таких моделей составляют не более 8%. Аналогично первому подходу, данный метод позволяет рассчитать аварийные режимы работы для всех элементов схемы. Однако ряд упрощений несколько облегчает расчет по сравнению с первым способом. Задача также облегчается тем, что нет необходимости считать в комплексных числах. Сравнение с результатами расчетов по более точным методикам показывает, что использование метода спрямленных характеристик позволяет получить удовлетворительные по точности решения и для многомашинных систем.

Рассмотренные выше методы анализа электромагнитных переходных процессов позволяют рассчитывать режим работы всех элементов схемы электрической системы. На практике часто встречается задача анализа переходных процессов только в одной аварийной ветви. Наиболее целесообразен, с точки зрения вычислительных затрат, метод расчетных кривых, позволяющий оценивать ток в месте К.З. в любой момент времени.

5. Расчет обрыва одной фазы.

Схема замещения прямой последовательности приведена на рисунке.

Параметры данной схемы абсолютно такие же как и в аналитическом методе.

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Реактор

Автотрансформатор

Нагрузка 1

Нагрузка 2

Асинхронный двигатель

Генератор 1

Генератор 2

Сворачивание схемы прямой последовательности.

       

       

Схемы замещения обратной последовательности.

Параметры схемы замещения обратной последовательности.

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Реактор

Автотрансформатор

Нагрузка 1

Нагрузка 2

Асинхронный двигатель

Генератор 1

Генератор 2

Сворачивание схемы обратной последовательности.

        

      

Схема замещения нулевой последовательности и ее сворачивание.

                  

Параметры схемы замещения:

Система

Линия 1

Линия 2

Трансформатор

Трансформатор Т-1

Автотрансформатор

Для обрыва одной фазы

Посчитаем токи прямой последовательности методом узловых напряжений.

Запишем выражения для проводимостей узлов.

Решая эту матрицу с помощью программы Mathcad получим искомые величины

, и .

Найдем токи последовательностей

Для обратной последовательности

Решая эту матрицу с помощью программы Mathcad получим искомые величины

, и .

Токи обратной последовательности

Для нулевой последовательности

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах.

Система

Расчет фазных токов на остальных элементах аналогичен.

Сведем значения токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, а также фазные токи в таблицу.

элемент

, кА

, кА

, кА

С

АТ

В

С

Н

Л-1

В

Н

Н-2

Л-2

Т-1

В

Н

Г-1

Г-2

Н-1

Р

АД

L1

6. Расчет обрыва двух фаз.

Схема замещения, параметры схем, сворачивание схем и параметры схем при сворачивании абсолютно такие же как и в 5-ом пункте.

Решая эту матрицу с помощью программы Mathcad получим искомые величины

, и .

Найдем ток прямой последовательности

Решая эту матрицу с помощью программы Mathcad получим искомые величины

, и .

Токи обратной последовательности

Для нулевой последовательности

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах.

Система

Расчет фазных токов на остальных элементах аналогичен.

Сведем значения токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, а также фазные токи в таблицу.

элемент

, кА

, кА

, кА

С

АТ

В

С

Н

Л-1

В

Н

Н-2

Л-2

Т-1

В

Н

Г-1

Г-2

Н-1

Р

АД

L1

Литература

1. Нейман Л. Р., Демирчан К. С. Теоретические основы электротехники. Т. 1, 2.-Л.: Энергия, 1966-1967.

2. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.-М.: Энергия, 1970.

3. Ульянов С. А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам.-М.: Энергия, 1968.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16555. Первоначальные сведения и правила работы в табличном процессоре MS Excel’2000/2003 109 KB
  Лабораторная работа № 9 Тема: Первоначальные сведения и правила работы в табличном процессоре MS Excel’2000/2003. Цель работы: Освоить основные приемы работы с элементами электронной таблицы и форматирования в MS Excel’2000/2003. Содержание работы: Знакомство с меню и настройкам
16556. Графическая обработка данных в MS Excel’2000/2003 94 KB
  Лабораторная работа № 10 Тема: Графическая обработка данных в MS Excel’2000/2003. Цель работы: Освоить основные приемы графической обработки числовых данных в MS Excel’2000/2003. Содержание работы: Построение диаграмм по числовым данным в MS Excel’2000/2003. Выполнение основных операци...
16557. Простые и сложные вычисления в табличном процессоре MS Excel’2000/2003 152.5 KB
  Лабораторная работа № 11 Тема: Простые и сложные вычисления в табличном процессоре MS Excel’2000/2003. Цели работы: Закрепить прежние знания и умения по оформлению таблиц и построению диаграмм в MS Excel’2000/2003. Освоить применение относительной абсолютной и смешанной ссылок а т...
16558. Применение математических, статистических и логических функций, построение графиков в табличном процессоре MS Excel’2000/2003 215 KB
  Лабораторная работа № 12 Тема: Применение математических статистических и логических функций построение графиков в табличном процессоре MS Excel’2000/2003. Цели работы: Научиться пользоваться математическими некоторыми статистическими и логическими функциями в MS Excel’200...
16559. Структурирование и отбор данных в MS Excel’2000/200 131.5 KB
  Лабораторная работа № 13 Тема: Структурирование и отбор данных в MS Excel’2000/2003. Цели работы: Освоить структуризацию данных и основные операции по работе со списком в MS Excel’2000/2003. Содержание работы: Оформить список в таблице MS Excel’2000/2003. Осуществить операции с записями...
16560. Подведение итогов и отчетов по данным в ЭТ MS Excel 130.5 KB
  Лабораторная работа № 14 Тема: Подведение итогов и отчетов по данным в ЭТ MS Excel. Цели работы: Освоить применение основных команд по подведению итогов и составлению отчетов при работе со списком в MS Excel’2000/2003. Содержание работы: Подведения итогов в списке используя н
16561. Изучение основ технологического применения озона 171.5 KB
  Лабораторная работа № 1 Изучение основ технологического применения озона Цель работы Ознакомление с распространенными схемами технологического применения озона; Исследование выходных характеристик генератора озона; Изучение процесса растворения аб...
16562. Исследование работы барьерного озонатора 154 KB
  Лабораторная работа № 2 Исследование работы барьерного озонатора 1. Цель работы Ознакомление с конструкцией барьерного озонатора принципом его работы и выходными параметрами. Исследование режимов работы барьерного озонатора определение концентрации о...
16563. Магнитно-импульсная обработка металлов 82 KB
  Лабораторная работа № 3 Магнитноимпульсная обработка металлов 1. Цель работы Ознакомление с принципом деформирования проводящих заготовок в импульсном магнитном поле с узлами и элементами установок для магнитноимпульсной обработки металлов а также ознако...