43077

Расчет электромагнитных переходных процессов при нарушении симметрии трехфазной цепи

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Составим схему замещения для прямой последовательности: Определим параметры схемы замещения для прямой последовательности: С: Л1: Л2: Т2: Н1: Н2: АД: Р: Расчет параметров для реактора не требуется т. Т1: Т3: Г12: Найдем и свернув схему используя законы последовательного и параллельного соединения: Составим схему замещения обратной последовательности: Определим параметры схемы замещения...

Русский

2013-11-01

9.86 MB

3 чел.

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Специальность 100400          Курс IV          Группа 6

Арсентьев Игорь Валетинович

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Переходные процессы в электромагнитных системах»

      на тему: «Расчет электромагнитных переходных процессов при нарушении    симметрии трехфазной цепи».

Руководитель работы______________________________________Волков В.М.

          Оценка работы______________

Архангельск

2005


Замечания по результатам проверки

Содержание

1. Аналитический метод (Расчет однофазного КЗ на землю)________________6

2. Метод расчетных кривых (Расчет двухфазного КЗ) _____________________28

3. Метод спрямленных характеристик (Расчет двухфазного КЗ на землю)_____30

4. Сравнительная характеристика методов расчета________________________49

5. Расчет обрыва одной фазы__________________________________________50

6. Расчет обрыва двух фаз_____________________________________________71

Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Задание

на курсовую работу

(18 вариант)

по дисциплине: «Переходные процессы в электромагнитных системах»

студенту       IV      курса     6     группы    Арсентьеву И.В.

тема: «Расчет электромагнитных переходных процессов при нарушении    симметрии трехфазной цепи».

Исходные данные:

Система С – 10,5 кВ, х12=100 Ом, r1=r2=2 Ом, x/r=20.

Линия Л-1– 40 км, х12=0,4 Ом/км, r1=r2=0,1 Ом/км, х0=1,8 Ом/км, r0=0,3Ом/км.

Линия Л-2– 5 км, х12=0,6 Ом/км, r1=r2=0,2 Ом/км, х0=1,4 Ом/км, r0=0,26Ом/км.

Трансформатор Т-2 – 60 МВА, 115/11 кВ, Uк=10%, Рк=400 кВт.

Нагрузка Н-1,2 – 95 МВА.

Реактор – 6 кВ, 2 кА, х=7%, х/r=50.

Асинхронный двигатель АД – 5 МВт, 6,3 кВ, cosφ=0.8, Iпуск=4.

Трансформатор Т-1,3 – 180 МВА, 115/10,5/6,3 кВ, Uвс=10%, Uвн=17%, Uсн=21%, x/r=30.

Генератор Г-1,2 – 60 МВт, 10,5 кВ, cosφ=0,85, xd=0.18, xd=9,5xd, Iпр,в=3,5.

Ub=10,5 кВ, Sb=180 МВА.

В процессе выполнения курсовой работы требуется выполнить следующие пункты:

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.

1. Аналитический метод .

Расчет двухфазного короткого замыкания на землю.

Определим базисные величины:

; ;;

;;

.

Составим схему замещения для прямой последовательности:

Определим параметры схемы замещения для прямой последовательности:

С:

   

   

   

Л-1:

    

    

Л-2:

    

    

Т-2:

      

      

       

Н-1:

Н-2:

АД:

       

       

        

Р: Расчет параметров для реактора не требуется, т.к. при включении выключателя он закорачивается.

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:

Найдем  и , свернув схему, используя законы последовательного и параллельного соединения:

Составим схему замещения обратной последовательности:

Определим параметры схемы замещения для обратной последовательности:

С: 

Л-1:

Л-2:

Т-2:

Н-1:

Н-2:

АД:  

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:  

Найдем  , для этого свернем схему: 

Составим схему замещения нулевой последовательности: 


Определим параметры схемы замещения для нулевой последовательности:

Л-1:

Т-2:

Т-1:

Найдем  , для этого свернем схему: 

Найдем ток в месте повреждения в прямой последовательности  и определим  :

Найдем токи прямой последовательности на всех элементах, используя I и II Законы Кирхгофа:

Для этого последовательно развернем схему, попутно находя токи в ветвях.

а)

б)

в)

г)

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)

б)

в)

г)                             

Найдем токи нулевой последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)  

б)  

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

При переходе через трансформатор с группой соединения  ток прямой последовательности умножаем на ej30, ток обратной последовательности на e-j30.

K-1:

Расчет фазных токов на остальных элементах абсолютно аналогичен.

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


элемент

, кА

, кА

, кА

С

0,0002-j0,004

j0,0014

0,028-j0,021

-0,053-j0,002

0,025+j0,023

Т-1

В

0,033-j0,621

0,0004+j0,143

-0,09+j0,503

-0,051+j0,151

-0,805+j0,581

0,613+j0,631

С

0,0002-j0,004

j0,0014

-0,06+j0,335

-0,563+j3,297

-0,644+j3,315

-0,566+j3,341

Н

0,032-j0,617

0,0008+j0,284

-0,03+j0,168

7,41-j1,731

-15,35+j2,244

6,46+j7,781

Н-1

0,032-j0,617

0,0008+j0,284

7,902-j4,495

-14,85-j0,521

6,952+j5,016

Л-1

0,016-j0,31

0,0004+j0,143

-0,045+j0,251

-0,025+j0,076

-0,402+j0,291

0,306+j0,315

Т-2

В

0,084-j1,552

-0,002+j0,492

-0,026+j0,892

0,051-j0,151

-1,660+j1,217

1,540+j1,352

Н

0,084-j1,552

-0,002+j0,492

-0,026+j0,892

10,08+j0,167

-19,55+j0,761

8,744+j17,5

Л-2

0,007-j0,014

-0,006+j0,022

0,174+j0,13

-0,333-j0,125

0,159-j0,004

Г-1,2

0,038-j0,769

0,002+j0,235

5,075-j4,194

-9,488-j0,345

4,414+j4,539

Т-3

В

0,006-j0,009

-0,006+j0,02

0,001+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

С

0,007-j0,014

-0,006+j0,022

0,174+j0,13

-0,333-j0,125

0,159-j0,004

Н

0,0006-j0,005

-0,0005+j0,002

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

Н-2

0,006-j0,009

-0,006+j0,02

0,001+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

АД

0,0006-j0,005

-0,0005+j0,002

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

К-1

0,117-j2,172

-0,001+j0,778

-0,115+j1,395

0

j1,798

2,152+j1,983

Таблица 1. Сводная таблица токов на элементах при однофазном коротком замыкании на землю.


2. Метод расчетных кривых.

Расчет двухфазного короткого замыкания.

Применение этого метода для расчета несимметричных переходных процессов основано на правиле эквивалентности прямой последовательности.

 

Определим параметры схемы замещения:

С:    

Л-1:

Т-2:

Т-1:

Г-1,2:

Составим и рассчитаем схему замещения:

           

Расчетное сопротивление:

По расчетным характеристикам находим относительное значение периодической составляющей тока в месте короткого замыкания в момент t=0,1с:

Ток в именованных единицах:

Для ветви с системой ток находим по формуле:

Тогда

Запишем фазные токи

3. Метод спрямленных характеристик .

Расчет двухфазного короткого замыкания на землю.

Определим базисные величины:

; ;;

;;

.

Составим схему замещения для прямой последовательности:

Определим параметры схемы замещения для прямой последовательности:

С:

   

Л-1:

Л-2:  

Т-2:

        

         

Н-1:

Н-2:

АД:

Р: Расчет параметров для реактора не требуется, т.к. при включении выключателя он закорачивается.

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:

   

Найдем  и , свернув схему, используя законы последовательного и параллельного соединения:

Последовательно преобразуем источники ЭДС на источники тока, а затем произведём обратное действие.

Составим схему замещения обратной последовательности:

Определим параметры схемы замещения для обратной последовательности:

С:

Л-1:

Л-2:  

Т-2:

Н-1:

Н-2:

АД:

Р: Расчет параметров для реактора не требуется, т.к. при включении выключателя он закорачивается.

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:

Найдем  , для этого свернем схему: 

Составим схему замещения нулевой последовательности: 


Определим параметры схемы замещения для нулевой последовательности:

Л-1:

Т-2:

Т-1:

Найдем  , для этого свернем схему: 

Найдем ток в месте повреждения в прямой последовательности  и определим  :

Найдем токи прямой последовательности на всех элементах, используя I и II Законы Кирхгофа:

Для этого последовательно развернем схему, попутно находя токи в ветвях.

а)

б)

в)

г)

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)

б)

в)

г)                             

Найдем токи нулевой последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)  

б)  

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

При переходе через трансформатор с группой соединения  ток прямой последовательности умножаем на ej30, ток обратной последовательности на e-j30.

K-1:

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

0,005

j0,0014

0,028-j0,021

-0,053-j0,002

0,025+j0,023

Т-1

В

-0,058

0,0004+j0,143

-0,312

-0,391

-0,227-j0,005

-0,227+j0,005

С

0,005

j0,0014

-0,208

-2,03-j0,021

-2,111-j0,002

-2,034+j0,023

Н

-0,063

0,0008+j0,284

-0,104

6,187-j4,495

-16,57-j0,521

5,237+j5,016

Н-1

-0,063

0,0008+j0,284

7,902-j4,495

-14,85-j0,521

6,952+j5,016

Л-1

-0,029

0,0004+j0,143

-0,156

-0,196

-0,114-j0,002

-0,114+j0,002

Т-2

В

1,159

-0,002+j0,492

-0,534

0,851-j0,151

-0,46-j0,251

-0,46+j1,863

Н

1,159

-0,002+j0,492

-0,534

7,669+j1,481

-0,242-j4,337

-8,153+j1,481

Л-2

-0,078

-0,006+j0,022

-0,767-j0,294

j0,558

0,767-j0,294

Г-1,2

0,618

0,002+j0,235

4,339+j3,338

-j6,676

-4,339+j3,338

Т-3

В

-0,073

-0,006+j0,02

0,007+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

С

-0,078

-0,006+j0,022

-0,767-j0,294

j0,558

0,767-j0,294

Н

-0,005

-0,0005+j0,002

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

Н-2

-0,073

-0,006+j0,02

0,001+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

АД

-0,005

-0,0005+j0,002

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

К-1

1,101

-0,255

-0,846

0

-1,146-j1,062

-1,146+j1,062

Таблица 2. Сводная таблица токов на элементах при двухфазном коротком замыкании на землю.


4. Сравнительная характеристика методов расчета.

Аналитический метод

В инженерной практике задача расчета переходных процессов как при сохранении симметрии трехфазной цепи, так и при нарушении в большинстве случаев ограничена нахождением токов и напряжений только в конкретный момент времени, то есть не требуется получения временных зависимостей параметров режима, характеризующих весь интервал переходного процесса. Наиболее экономично, с точки зрения вычислительных затрат, свести задачу расчета переходных процессов в исходной системе к анализу квазистационарных режимов расчетной электрической цепи. Для исходной трехфазной электрической системы, обладающей симметрией фаз, использование метода симметричных составляющих формулируется в виде расчетов квазистационарных режимов в трех однофазных цепях. При этом параметры этих (расчетных) цепей должны отражать поведение элементов электрических систем в рассматриваемый момент переходного процесса, связанного с включением источников эдс соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей.

 Метод расчетных кривых

На практике часто встречается задача анализа переходных процессов только одной аварийной ветви. Наиболее целесообразен , с точки зрения вычислительных затрат, метод расчетных кривых, позволяющий оценивать ток в месте короткого замыкания в любой момент времени.

Суть метода расчетных кривых состоит в том, что для одиночного генератора, работающего в предшествующем режиме с номинальной нагрузкой, периодическая составляющая тока короткого замыкания однозначно определяется электрической удаленностью генератора от места повреждения. Эквивалентные преобразования сложных многомашинных систем позволяют получить схему с одним генератором суммарной мощности . Для расчета переходных процессов в таких системах используют зависимость тока генератора от сопротивления. Погрешности расчетов в таких случаях определяются тем, насколько реальные условия для отдельных генераторов  отличаются от средних, соответствующих эквивалентному режиму.

Метод спрямленных характеристик

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 с некоторыми эдс и  реактивностью, не зависящими от параметров внешней цепи. Погрешность таких моделей  составляет не более 8%. Однако строго доказать правомерность использования таких моделей для представления переходных процессов не удается. Сравнение с результатами расчетов по более точным методикам показывает, что использование метода спрямленных характеристик позволяет получать удовлетворительные по точности решения и для многомашинных систем.  

5. Обрыв одной фазы.

Определим базисные величины:

; ;;

;;

.

Составим схему замещения для прямой последовательности:

Определим параметры схемы замещения для прямой последовательности

(они аналогичны параметрам схемы замещения для прямой последовательности в аналитическом методе):

С:

   

   

   

Л-1:

    

    

Л-2:

    

    

Т-2:

      

      

       

Н-1:

Н-2:

АД:

       

       

        

Р: Расчет параметров для реактора не требуется, т.к. при включении выключателя он закорачивается.

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:

Найдем  и , свернув схему, используя законы последовательного и параллельного соединения:

       

      

Составим схему замещения обратной последовательности: 

Определим параметры схемы замещения для обратной последовательности:

С: 

Л-1:

Л-2:

Т-2:

Н-1:

Н-2:

АД:  

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:  

Найдем  , для этого свернем схему: 

      

Составим схему замещения нулевой последовательности: 

Определим параметры схемы замещения для нулевой последовательности:

Л-1:

Т-2:

Т-1:

Найдем  , для этого свернем схему: 

Найдем токи в месте повреждения в прямой последовательности  и определим  :

Найдем токи прямой последовательности на всех элементах, используя I и II Законы Кирхгофа:

Для этого последовательно развернем схему, попутно находя токи в ветвях.

а)

б)

в)

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)

б)

в)                             

Найдем токи нулевой последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)  

б)  

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

При переходе через трансформатор с группой соединения  ток прямой последовательности умножаем на ej30, ток обратной последовательности на e-j30.

К-1:

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

0,0001-j0,0002

-j0,0001

0,028-j0,021

-0,053-j0,002

0,025+j0,023

Т-1

В

-0,0073+j0,111

-0,0019-j0,034

0,0092-j0,077

0

0,125-j0,1

-0,1-j0,109

С

0,0001-j0,0002

-j0,0001

0,0006-j0,051

0,089-j0,529

0,008-j0,51

0,085-j0,485

Н

-0,0073+j0,111

-0,002-j0,034

0,003-j0,026

7,953-j4,919

-14,8-j0,944

7,003+j4,593

Н-1

-0,0073+j0,111

-0,002-j0,034

7,902-j4,495

-14,85-j0,521

6,952+j5,016

Л-1

-0,0037+j0,055

-0,001-j0,017

0,0046-j0,039

0

0,063-j0,05

-0,05-j0,054

Т-2

В

-0,0073+j0,111

-0,0019-j0,0034

0,0092-j0,077

-0,031+j0,876

0,094+j0,776

-0,132+j0,767

Н

-0,0073+j0,111

-0,0019-j0,0034

0,0092-j0,077

-0,999+j9,03

1,12+j8,478

-0,848+j7,771

Л-2

-0,0039+j0,0077

-j0,0003

-0,041+j0,06

0,076+j0,004

-0,035-j0,063

Г-1,2

-0,0035+j0,051

-0,001-j0,016

-0,358+j0,272

0,643+j0,024

-0,286-j0,296

Т-3

В

-0,00004+j0,004

-j0,0002

0,001+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

С

-0,0039+j0,0077

-j0,0003

-0,041+j0,06

0,076+j0,004

-0,035-j0,063

Н

-0,00004+j0,0037

0

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

Н-2

-0,00004+j0,004

-j0,0002

0,001+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

АД

-0,00004+j0,0037

0

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

K-1

-0,0073+j0,111

-0,0019-j0,034

0,0092-j0,077

0

-1,146-j1,062

-1,146+j1,062

Таблица 3. Сводная таблица токов на элементах при однофазной продольной несимметрии.


6. Обрыв двух фаз.

Определим базисные величины:

; ;;

;;

.

Составим схему замещения для прямой последовательности:

Определим параметры схемы замещения для прямой последовательности

(они аналогичны параметрам схемы замещения для прямой последовательности в аналитическом методе):

С:

   

   

   

Л-1:

    

    

Л-2:

    

    

Т-2:

      

      

       

Н-1:

Н-2:

АД:

       

       

        

Р: Расчет параметров для реактора не требуется, т.к. при включении выключателя он закорачивается.

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:

Найдем  и , свернув схему, используя законы последовательного и параллельного соединения:

       

      

Составим схему замещения обратной последовательности: 

Определим параметры схемы замещения для обратной последовательности:

С: 

Л-1:

Л-2:

Т-2:

Н-1:

Н-2:

АД:  

Т-1:

Т-3:

Г-1,2:  

Найдем  , для этого свернем схему: 

      

Составим схему замещения нулевой последовательности: 

Определим параметры схемы замещения для нулевой последовательности:

Л-1:

Т-2:

Т-1:

Найдем  , для этого свернем схему: 

Найдем токи в месте повреждения в прямой последовательности  и определим  :

Найдем токи прямой последовательности на всех элементах, используя I и II Законы Кирхгофа:

Для этого последовательно развернем схему, попутно находя токи в ветвях.

а)

б)

в)

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)

б)

в)                             

Найдем токи нулевой последовательности на всех элементах, используя Закон Ома:

а)  

б)  

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

При переходе через трансформатор с группой соединения  ток прямой последовательности умножаем на ej30, ток обратной последовательности на e-j30.

К-1:

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

-j0,0004

j0,0002

0,028-j0,021

-0,053-j0,002

0,025+j0,023

Т-1

В

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,011+j0,159

0

0

С

-j0,0004

j0,0002

-0,0027+j0,039

0,002+j0,366

-0,079+j0,384

-0,002+j0,410

Н

-0,004+j0,594

-0,004+j0,058

-0,001+j0,02

7,88-j4,173

-14,88-j0,198

6,93+j5,338

Н-1

-0,004+j0,594

-0,004+j0,058

7,902-j4,495

-14,85-j0,521

6,952+j5,016

Л-1

-0,002+j0,03

-0,02+j0,03

0,006-j0,051

-0,011+j0,159

0

0

Т-2

В

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,03+j0,911

-0,0195+j0,753

-0,0195+j0,753

Н

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,308+j9,385

-0,242+j8,426

-0,176+j7,467

Л-2

-0,004+j0,007

j0,0004

-0,036+j0,063

0,066+j0,003

-0,029-j0,066

Г-1,2

-0,002+j0,026

-0,001-j0,016

-0,015+j0,448

-0,033-j0,001

0,048-j0,446

Т-3

В

-0,00004+j0,004

j0,0004

0,007+j0,009

-0,022-j0,0136

0,021+j0,005

С

-0,004+j0,007

j0,0004

-0,036+j0,063

0,066+j0,003

-0,029-j0,066

Н

j0,0036

0

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

Н-2

-0,0003+j0,004

j0,0004

0,001+j0,009

-0,022-j0,014

0,021+j0,005

АД

j0,0036

0

0,049-j0,023

-0,096-j0,018

0,047+j0,041

K-1

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,004+j0,059

-0,011+j0,159

0

0

Таблица 4. Сводная таблица токов на элементах при двухфазной продольной несимметрии.


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.

29.11.05г.                                                                        /Арсентьев И. В./


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35974. Молодые Платформы 47 KB
  имеют складчатое основание палеозойского и частично позднедокембрийского возраста. В некоторых из них главная складчатость происходила в середине палеозоя эту складчатость называют КАЛЕДОНСКОЙ по старинному названию части Шотландии Каледонии где она проявилась очень отчетливо перед девоном а созданные ею складчатые структуры и пояса называют КАЛЕДОНИДАМИ. Наряду с ними есть еще более молодые складчатые области геосинклинальное развитие которых продолжалось не только в палеозое но и в течение большей части мезозоя и завершилось лишь...
35976. Экономическая классификация природных ресурсов 46 KB
  Классификация природных ресурсов по происхождению. При строгом контроле за соблюдением этих норм истощения лесных ресурсов не происходит. Каждый ландшафт или природнотерриториальный комплекс обладает определенным набором разнообразных видов природных ресурсов.