43545

Расчет переходных процессов при нарушении симметрии трехфазной цепи

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Составим схему замещения прямой последовательности Определим параметры схемы замещения прямой последовательности: 1 Система С 2Линия Л 3Трансформатор Т 4Автотрансформатор АТ 5Нагрузка Н 6Асинхронный двигатель АД 7Генератор Г Найдем и для этого свернем схему Составим схему замещения обратной последовательности Определим параметры схемы замещения обратной последовательности: 1 Система С 2Линия Л...

Русский

2013-11-05

5.53 MB

3 чел.

                 Федеральное агентство по образованию  (Рособразование)

                Архангельский государственный технический университет

Кафедра ЭПП

Заусаев  Илья Витальевич

Факультет

ПЭ

курс

4

группа

6

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По дисциплине:

Электромагнитные переходные процессы в

          электрических системах

На тему:                      

                                       

     Расчет переходных процессов при нарушении

             симметрии трехфазной цепи

Работа допущена к защите:

(подпись руководителя)

(дата)

Признать, что работа

выполнена и защищена с оценкой:

Руководитель

Доцент, к.т.н.

В.М. Волков

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2006

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, построить векторные диаграммы токов и напряжений   в месте повреждения , а также на шинах генераторов и нагрузок , результаты свести в таблицу:

Элемент

1

2

т. КЗ

  1.  Двухфазное короткое замыкание методом расчетных кривых для момента времени t = 0,1 с.
  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.

В точке К-2 рассмотреть:

  1.  Обрыв одной фазы , найти распределение токов аварийного режима и построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте продольной несимметрии.

                                                    Схема задания:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

                                                     Вариант № 24

                                                       

Исходные данные:

Система : 230 кВ, х12=20 Ом, r1=r2=2 Ом, х0=50 Ом, r0=70 Ом

Линия :  80 км, х12=0,4 Ом/км,  х0=1,5 Ом/км, r0=0,26 Ом/км

Трансформатор : 180 МВА, 115/6,3 кВ, Uк=12%, Рк=63 кВт,

Нагрузка : 100 МВА

Асинхронный двигатель:  20 МВт, 6 кВ, cos(φ)=0.85, Iпуск=5,5

Автотрансформатор :300 МВА, 230/115/6,3 кВ, Uвс=10%, Uвн=18%, Uсн=9%,        x/r=20, 

Генератор : 200 МВт, 6,3 кВ, cos(φ)=0,87, xd=0.197, xd=1,8, Iпр,в=4

Ub=230 кВ, Sb=180 МВА.

                                                  Лист замечаний.

Содержание

Задание………………………………………………………………………………….2

1. Расчет однофазного короткого замыкания на землю……………………………. 6

(аналитический метод)

2. Расчет двухфазного короткого замыкания………………………………………..31

(Метод расчетных кривых)

3. Расчет двухфазного короткого замыкания на землю……………………………34

(метод спрямленных характеристик)

4. Сравнительная характеристика использованных для расчета методов ……....49

5. Расчет обрыва одной фазы……………………………………………………….. 50

 Список использованных источников………………………………………………62

  1.  Аналитический метод .

Расчет однофазного короткого замыкания на землю.

Определим базисные величины

UБI=230 кВ, UБII===6,3 кВ, UБIII===115 кВ,

UБIV===6,3 кВ, SБ=180 МВА.

Составим схему замещения прямой последовательности

                 

Определим параметры схемы замещения прямой последовательности:

1) Система С

2)Линия Л

3)Трансформатор Т

4)Автотрансформатор АТ

5)Нагрузка Н

6)Асинхронный двигатель АД

7)Генератор Г

Найдем  и  для этого свернем схему

                    

                  

Составим схему замещения обратной последовательности

             

Определим параметры схемы замещения обратной последовательности:

1) Система С

2)Линия Л

3) Трансформатор Т

4) Автотрансформатор АТ

5)Нагрузка Н

6)Асинхронный двигатель АД

7) Генератор Г

Свернем схему, чтобы найти

                     

                     

                                                      

Составим схему замещения нулевой последовательности :

            

            

1) Система С

2)Линия Л

3) Трансформатор Т

4) Автотрансформатор АТ

5) Генератор Г

6) Нагрузка Н

Расчет сопротивления нагрузки затруднителен, так как неизвестны её компоненты. Примем, что нагрузка присоединена к системе через группу из двух трансформаторов с параметрами: 63 МВА, 6,3/35 кВ, Uk = 12,7%, Pk = 250 кВт. Пусть обмотка высокого напряжения соединена треугольником, обмотка низкого напряжения соединена  в звезду с нейтральным проводом ,тогда токи нулевой последовательности будут отсутствовать за таким трансформатором. Таким образом сопротивление нагрузки можно рассчитать как сопротивление данных трансформаторов для нулевой последовательности.

        

Для трансформатора, обмотки которого соединены по схеме Y0/Δ-11  - Z0 = Z1. 

Окончательно сопротивление нагрузки  найдём как эквивалентное сопротивление двух  одинаковых трансформаторов:

Свернем схему, чтобы найти

                       

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 выражения для задающих токов:

Запишем систему уравнений по методу узловых напряжений:

Так как ,то получаем два независимых уравнения , из которых находим

и :

Определим токи прямой последовательности на элементах:

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах методом узловых напряжений:

                     

Запишем выражения для проводимостей узлов:

Запишем выражения для задающих токов:

Запишем систему уравнений по методу узловых напряжений:

Так как  и  ,то получаем два независимых уравнения , из которых находим и :

Определим токи обратной последовательности на элементах

Найдем токи нулевой последовательности на всех элементах методом узловых напряжений:

Запишем выражения для проводимостей узлов:

Запишем выражения для задающих токов:

Запишем систему уравнений по методу узловых напряжений:

Так как  и  ,то получаем два независимых уравнения , из которых находим и :

Определим токи нулевой последовательности на элементах:

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах с учетом группы соединения трансформаторов:

1) Система С

2) Линия Л

3) Автотрансформатор В

Автотрансформатор С

Автотрансформатор Н

4) Асинхронный двигатель АД

 

5) Трансформатор В

    Трансформатор Н

6) Генератор Г

7) Нагрузка Н

8) Ток в месте повреждения

Напряжения в месте повреждения :

Напряжения на шинах генератора и нагрузки :

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

элемент

, кА

, кА

, кА

С

 

Л

 

АТ

В

 

С

Н

АД

0

В

Н

Г

Н

К-1

0

0

                            

 

Векторные диаграммы токов и напряжений.

     

                            

 

2. Метод расчетных кривых.

Расчет двухфазного короткого замыкания.

      Схема для расчета представлена на рисунке:

                                     

Определим параметры схемы:

1) Система

2) Линия

3) Автотрансформатор

4) Трансформатор

5)Генератор

  1.  Используя формулы аналитического метода для нахождения  находим  

при условии , что активные сопротивления всех элементов равны нулю .

Преобразуем 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:

Ток через ветвь с системой определим по формуле

Тогда

Запишем фазные токи :

3. Метод спрямленных характеристик.

Расчет двухфазного короткого замыкания на землю.

Составим схему замещения прямой последовательности :

                   

Определим параметры схемы замещения прямой последовательности:

Все модели элементов аналогичны первому методу за исключением генератора, нагрузки и асинхронного двигателя.

1) Система С

2) Линия Л

3) Трансформатор Т

4) Автотрансформатор АТ

5) Нагрузка Н

6) Асинхронный двигатель АД

7) Генератор Г

Предположим ,что генератор работает в режиме подъема напряжения , тогда

для по графику спрямленных характеристик :    .

 

Найдем  и  для этого свернем схему

                           

 

      

Составим схему замещения обратной последовательности:

            

Определим параметры схемы замещения обратной последовательности:

1) Система С

2)Линия Л

3)Трансформатор Т

4) Автотрансформатор АТ

Параметры нагрузки, асинхронного двигателя и генератора в схеме обратной последовательности абсолютно такие же как и в аналитическом методе.

5) Нагрузка Н

6) Асинхронный двигатель АД

7) Генератор Г

Найдем , для этого свернем схему:

                

             

                

                                                  

Составим схему замещения нулевой последовательности

            

Определим параметры схемы замещения нулевой последовательности:

1) Система С

2)Линия Л

3) Трансформатор Т

4) Автотрансформатор АТ

Параметры нагрузки и генератора в схеме нулевой последовательности абсолютно такие же как и в аналитическом методе.

5) Генератор Г

6) Нагрузка Н

Из аналитического метода принимаем  

Свернем схему, чтобы найти :

                       

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 выражения для задающих токов:

Запишем систему уравнений по методу узловых напряжений:

Так как ,то получаем два независимых уравнения , из которых находим

и :

Определим токи прямой последовательности на элементах:

Т.к.<, то режим работы генератора выбран правильно.

Найдем токи обратной последовательности на всех элементах методом узловых напряжений:

               

Запишем выражения для проводимостей узлов:

Запишем выражения для задающих токов:

 

Запишем систему уравнений по методу узловых напряжений:

Так как  и  ,то получаем два независимых уравнения , из которых находим и :

Определим токи обратной последовательности на элементах:

Найдем токи нулевой последовательности на всех элементах методом узловых напряжений:

                 

Запишем выражения для проводимостей узлов:

Запишем выражения для задающих токов:

Запишем систему уравнений по методу узловых напряжений:

Так как  и  ,то получаем два независимых уравнения , из которых находим и :

Определим токи нулевой последовательности на элементах:

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах с учетом группы соединения трансформаторов:

1) Система С

Расчет фазных токов на остальных элементах аналогичен аналитическому методу.

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

элемент

, кА

, кА

, кА

С

3,522

-0,699

-0,245

1,165

Л

3,522

-0,699

-0,245

1,165

АТ

В

3,522

-0,699

-0,245

1,165

С

-0,568

Н

АД

0

В

0,568

Н

10,364

Г

Н

К-1

0

 4. Сравнительная характеристика использованных для расчета 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. Не смотря 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.

Для расчета составим комплексную схему замещения , с учетом данного вида повреждения:

                       

Параметры схем прямой , обратной и нулевой последовательностей такие же как и

в аналитическом методе:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

1) Система С

2) Линия Л

3) Трансформатор Т

4) Автотрансформатор АТ

5) Нагрузка Н

6) Асинхронный двигатель АД

7) Генератор Г

Найдем токи прямой, обратной и нулевой последовательностей на всех элементах методом узловых напряжений :

Запишем выражения для проводимостей узлов:

 ; 

Запишем выражения для задающих токов:

Узловые напряжения найдем с помощью формулы :   ,

       где   Y- матрица проводимостей,

                J-  вектор-столбец задающих токов .

Найдем токи прямой, обратной и нулевой последовательностей на всех элементах:

  1.  Система С , линия Л :

 

  1.  Обмотка высшего напряжения автотрансформатора АТ :

 

 

      

  1.  Обмотка низшего напряжения автотрансформатора АТ, асинхронный двигатель

АД:

     

  1.  Обмотка среднего напряжения автотрансформатора АТ, трансформатор Т:

 

  1.  Генератор Г :

   

      

        

        

  1.  Нагрузка Н:

           

         

          

По найденным значениям токов прямой, обратной и нулевой последовательностей определим фазные токи на элементах с учетом групп соединения трансформаторов:

1) Система С

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

Л

АТ

В

С

Н

АД

0

Т

В

Н

Г

Н

   Напряжения прямой , обратной и нулевой последовательностей в точках и

Напряжения в точках и

Векторные диаграммы токов и напряжений :

На векторных диаграммах напряжения не указаны векторы обратной и нулевой последовательностей , а так же  в силу их малости.  

Список использованных источников

1. Волков В.М. Расчет электромагнитных переходных процессов в электрических системах: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий , курсовых и дипломных проектов .-Архангельск: Изд-во АГТУ ,2004.-34с.

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.

4.   Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учебное   пособие.- Новосибирск: НГТУ, М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003.-283с


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59758. Свято Покрови Пресвятої 59 KB
  Сьогодні ми святкуємо одне з найбільших народних свят свято Покрови Пресвятої яке дотримується однієї дати 14 жовтня.: Козацтво України вважало своєю покровителькою і заступницею Покрову пресвятої Богородиці. Тому на Запоріжжі була збудована церква Святої Покрови.
59759. Сценарій уроку: Державні символи України 36.5 KB
  Україна то лан пишний І степи і гори І як мені України Щиро не кохати. Вчитель: Діти перед вами прапор України. Тиха музика Вчитель: Діти а що це таке малюнок Герб України Так це герб головний символ нашої держави України.
59760. Виховний захід на тему: Тепло батьківського хліба 69 KB
  Ознайомлювати учнів з минулим нашого народу звичаями нашого краю; прищеплювати учням бережливе ставлення до хліба; виховувати повагу до людей праці. Шановні гості Запрошуємо вас до нашої господпи на хліб та сіль на слово щире та бесіду мудру.
59761. Сценарій виховного заходу Бути українцем (за творчістю Василя Латанського) 88 KB
  ХІД УРОКУ Учитель. У Василя Григоровича щаслива учительська доля: він майстер своєї справи талановитий учитель-словесник відмінник освіти України.
59762. Літературна мандрівка місцями перебування Лесі Українки в Балаклаві 37.5 KB
  Наш край по праву вважають другою колискою таланту Лесі. Крим шанує ім’я однієї з найосвіченіших жінок світу митця з терновим вінком: ім’я Лесі носять вулиці бібліотеки кінотеатри; на Кримській землі встановлено стелу з персонажами Лісової пісні...
59763. День Святого Валентина – тематичне заняття в дошкільному закладі (старша група) 57 KB
  Мета: Виховувати любов до рідних, близьких; повагу до оточуючих людей; товариські і дружні почуття. Вчити дітей оцінювати вчинки товаришів. Формувати у дітей уявлення про те, що добра, чуйна людина завжди прийде на допомогу товаришу.
59764. Суспільно-політичне життя УРСР в 1985-1991 роках 40 KB
  Очікувані результати: після цього уроку учні зможуть аналізувати явища суспільнополітичного життя в зазначений період; характеризувати політику гласності лібералізації спроби провести політичні реформи зростання політичної активності населення; співставляти різні точки зору щодо процесів в роки перебудови в Україні та дає їм власну оцінку визначає вплив політичних процесів в роки перебудова на формування причин розпаду СРСР удосконалити навики роботи по створенню “асоціативного куща†презентації на задану тему сформувати і...
59766. Сполучені Штати Америки. Загальна характеристика 59.5 KB
  He was a seaman and made many sea voyages. In 1492 the King and the Queen of Spain gave him money to go to India. He decided to sail west as he was sure that our planet was round. And after sailing 4000 miles