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

39140. Адаптивная система автоматического управления электроприводами вспомогательного электрооборудования автомобилей 165.5 KB
  Поэтому в диссертации решается научнотехническая задача призванная обеспечить повышение техникоэксплуатационных защитных и потребительских свойств электромеханических систем вспомогательного электрооборудования автомобилей обеспечивающих комфортабельность активную и пассивную безопасность автомобиля за счет улучшения свойств системы управления. Решение данной задачи осуществляется при неопределенных значениях внутренних параметров объекта управления таких как конструктивный параметр магнитной системы сопротивление якорной цепи...
39141. Разработка адаптивной системы автоматического управления электроприводами вспомогательного электрооборудования автомобилей 11.82 MB
  Постановка задач исследования Обзор электронных систем управления. Принципы построения адаптивных систем автоматического управления. Анализ разработок адаптивных систем автоматического управления двигателем постоянного тока в приводах вспомогательного электрооборудования автомобиля.
39142. Повышение эффективности диагностирования изделий имеющих активно-индуктивную нагрузку в электрооборудовании автомобилей 254.5 KB
  Однако в условиях массового производства автомобилей когда производительность лимитирована ритмом сборочного конвейера в виду длительности процесса диагностирования всего комплекса автомобильного электрооборудования сплошной выходной контроль его качества существенно затруднен. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования имеющего активноиндуктивную нагрузку решение которой позволит ввести сплошной выходной контроль в массовом...
39143. Оптимизация комбинированной энергетической установки электротранспортного средства 358 KB
  Прежде всего это ограниченный пробег без подзарядки бортового источника энергии. Поэтому актуальной является проблема оптимизации параметров бортовой энергоустановки в том числе совместным применением накопителей энергии различной физической природы в ее составе. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения энергоэффективности тяговой системы этого транспортного средства решение которой существенно повысит эффективность использования ограниченного запаса энергии на борту внося заметный вклад в...
39144. ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА 100.5 KB
  ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА Тоталитарные движения возможны везде где имеются массы по той или иной причине приобретшие вкус к политической организации. Массы держит вместе не сознание общих интересов и у них нет той отчетливой классовой структурированности которая выражается в определенных ограниченных и достижимых целях. Термин массы применим только там где мы имеем дело с людьми которых в силу либо просто их количества либо равнодушия либо сочетания обоих факторов нельзя объединить ни в какую организацию основанную на общем интересе в...
39145. ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 9.88 MB
  В зависимости от физической сущности моделируемого объекта или процесса и характера этого процесса могут использоваться законы распределения непрерывных или дискретных случайных величин. Естественно что при формировании вероятностностатистических моделей широко используются законы распределения случайных величин и правила оперирования с ними определяемые теорией вероятности и статистическими методами анализа. Формирование...
39146. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 1.47 MB
  Объектом управления является изделие ЛА, техническое состояние которого определяется параметрами , изменение которых во времени представляет собой монотонную случайную функцию времени t (рис. 3.1). Установлены предельно допустимые значения параметров , пересечение которых реализациями случайной функции означает отказ.
39147. Управление процессами технической эксплуатации изделий ЛА, заменяемых по состоянию 3.12 MB
  Лабораторная работа №2 Тема: Управление процессами технической эксплуатации изделий ЛА заменяемых по состоянию. Цель: Использование моделей экранов и замены изделий подверженных износу и старанию для управления процессами технической эксплуатации.Сформировать модель процесса технической эксплуатации изделий заменяемых по состоянию; 2.Определить характеристики процесса технической эксплуатации изделий заменяемые по состоянию; 2.