86285

Расчет электромагнитных переходных процессов при трехфазном коротком замыкании

Курсовая

Физика

Сначала необходимо составить расчетную схему электроэнергетической системы, затем по ней составить схему замещения, рассчитать по исходным данным все ее параметры, преобразовать схему замещения к простейшему виду, определить искомые параметры тока КЗ и построить его график.

Русский

2015-04-05

3.19 MB

4 чел.

PAGE  6

Самарский государственный технический университет

Электротехнический факультет

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий

Курсовая работа

по курсу «Переходные процессы в электроэнергетических системах»

Тема: Расчет электромагнитных переходных процессов при трехфазном коротком замыкании

Вариант №______

Выполнил:  студент гр._________ _____________

Руководитель:  __________________

Самара 2012


Содержание

[1] Задание

[1.1] Схема электрическая принципиальная

[1.2]
Исходные данные:

[2] Решение

[2.1] Расчетная схема

[2.2]
Схема замещения

[2.3] Расчет параметров схемы замещения

[2.3.1] Генератор Г1

[2.3.2] Генератор Г2

[2.3.3] Синхронный двигатель СД

[2.3.4] Асинхронный двигатель АД

[2.3.5] Трансформатор T1

[2.3.6] Трансформатор T2

[2.3.7] Трансформатор T3

[2.3.8] Трансформатор T4

[2.3.9] ЛЭП Л1

[2.3.10] ЛЭП Л2

[2.3.11] ЛЭП Л3

[2.3.12] ЛЭП Л4

[2.3.13] Обобщенная нагрузка Н1

[2.3.14] Обобщенная нагрузка Н2

[2.3.15] Обобщенная нагрузка Н3

[2.3.16] Реактор Р

[2.4]
Преобразование схемы замещения

[2.5] Определение параметров тока КЗ

[2.6] Построение графика тока КЗ

[3] Литература


  1.  Задание
    1.  Схема электрическая принципиальная

Рис. Схема электрическая принципиальная электроэнергетической системы

  1.  
    Исходные данные:
  2.  Генератор
    •  номинальная мощность ,
    •  ,
    •  относительное значение сверхпереходного сопротивления .
  3.  Генератор
    •  номинальная мощность ,
    •  ,
    •  относительное значение сверхпереходного сопротивления .
  4.  Синхронный двигатель
    •  номинальная мощность ,
    •  ,
    •  относительное значение сверхпереходного сопротивления .
  5.  Асинхронный двигатель
    •  номинальная мощность ,
    •  ,
    •  относительное значение пускового тока двигателя .
  6.  Трансформатор
    •  Номинальная мощность ,
    •  номинальное значение напряжение короткого замыкания .
  7.  Трансформатор
    •  Номинальная мощность ,
    •  номинальное значение напряжение короткого замыкания .
  8.  Трансформатор
    •  Номинальная мощность ,
    •  номинальное значение напряжение короткого замыкания .
  9.  Трансформатор
    •  Номинальная мощность ,
    •  номинальное значение напряжение короткого замыкания .
  10.  Реактор
    •  Номинальный ток ;
    •  Относительное значение сопротивления .
  11.  ЛЭП
    •  Удельное индуктивное сопротивление линии ,
    •  Удельное активное сопротивление линии ,
    •  Протяженность линии  .
  12.  ЛЭП
    •  Удельное индуктивное сопротивление линии ,
    •  Удельное активное сопротивление линии ,
    •  Протяженность линии  .
  13.  ЛЭП
    •  Удельное индуктивное сопротивление линии ,
    •  Удельное активное сопротивление линии ,
    •  Протяженность линии  .
  14.  ЛЭП
    •  Удельное индуктивное сопротивление линии ,
    •  Удельное активное сопротивление линии ,
    •  Протяженность линии  .


  1.  Решение

В соответствии с рекомендациями [] расчет будет произведен в относительных единицах.

Сначала необходимо составить расчетную схему электроэнергетической системы, затем по ней составить схему замещения, рассчитать по исходным данным все ее параметры, преобразовать схему замещения к простейшему виду, определить искомые параметры тока КЗ и построить его график.

  1.  Расчетная схема

Составленная для заданного варианта расчетная схема  представлена на .

Рис. Расчетная схема системы

  1.  
    Схема замещения

По расчетной схеме составлена схема замещения

Рис.  Схема замещения

На схеме замещения условно обозначены:

ЭДС:

  •   - сверхпереходная ЭДС генератора ;
    •   - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки  в момент возникновения КЗ;
    •   - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки  в момент возникновения КЗ;
    •   - сверхпереходная ЭДС генератора ;
    •   - ЭДС асинхронного двигателя  в момент возникновения КЗ;
    •   - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки  в момент возникновения КЗ;
    •   - сверхпереходная ЭДС синхронного двигателя .
  1.  сопротивления:
    •   - сопротивление генератора  в момент возникновения КЗ;
    •   - сопротивление трансформатора  в момент возникновения КЗ;
    •   - эквивалентное сопротивление обобщенной нагрузки  в момент возникновения КЗ;
    •   - эквивалентное сопротивление обобщенной нагрузки  в момент возникновения КЗ;
    •   - сопротивление ЛЭП ;
    •   - сопротивление ЛЭП ;
    •   - сопротивление трансформатора  в момент возникновения КЗ;
    •   - сверхпереходное сопротивление генератора ;
    •   - сопротивление ЛЭП ;
    •   - сопротивление ЛЭП ;
    •   - сопротивление трансформатора  в момент возникновения КЗ;
    •   - сопротивление асинхронного двигателя в момент возникновения КЗ;
    •   - сопротивление трансформатора  в момент возникновения КЗ;
    •   - эквивалентное сопротивление обобщенной нагрузки  в момент возникновения КЗ;
    •   - сверхпереходное сопротивление синхронного двигателя ;
    •   - сопротивление реактора .
    1.  Расчет параметров схемы замещения

Рассчитаем параметры каждого элемента схемы замещения.

  1.  Генератор Г1

Относительное значение ЭДС  равно относительному значению сверхпереходной ЭДС генератора , которое определяется по таблице 3 []

;

Относительное значение индуктивного сопротивления  равно сверхпереходному индуктивному сопротивлению генератора  , приведенному к выбранным базисным условиям

,

где  - номинальная полная мощность генератора

.

Относительное значение сверхпереходного сопротивления генератора определяется по таблице 3 [] .  Отсюда

.

Относительное значение активного сопротивления  определяется приблизительно по известному значению индуктивного сопротивления  и известному значению отношения для генератора данной мощности. По таблице 3 из [] для синхронного генератора мощностью  . Следовательно

.

  1.  Генератор Г2

Параметры схемы замещения для генератора  рассчитываются аналогично генератору .

Относительное значение ЭДС  по таблице 3 []

Относительное значение индуктивного сопротивления генератора в начальный момент КЗ

,

где  и  - заданные номинальная мощность и коэффициент мощности синхронного генератора ,  – среднее значение сверхпереходного сопротивления генератора по таблице 3 [].

Относительное активное сопротивление генератора Г2 при мощности найдем из соотношения

,

где минимальные и максимальные значения сопротивлений ,  и мощностей ,  даны в таблице 3.

В итоге

,

Относительное значение активного сопротивления  генератора

.

  1.  Синхронный двигатель СД

Параметры схемы замещения для синхронного двигателя определяются аналогично синхронному генератору.

Относительное значение ЭДС синхронного двигателя в момент КЗ  принимается равным его сверхпереходной ЭДС, определяемой по таблице 3 из [1]

.

Относительное индуктивное сопротивления синхронного двигателя в начальный момент КЗ

,

где  и  - заданные номинальная мощность и коэффициент мощности синхронного двигателя ,  – среднее значение сверхпереходного сопротивления синхронного двигателя по таблице 3 [].

Относительное значение активного сопротивления  синхронного двигателя  определяется по известному индуктивному сопротивлению  и значению  для синхронного двигателя  , определенному из таблицы 3 []

.

  1.  Асинхронный двигатель АД

Высоковольтный асинхронный двигатель в начальный момент КЗ может рассматриваться как недовозбужденный синхронный генератор, относительное значение сверхпереходного индуктивного сопротивления которого

,

где  – относительное значение пускового тока асинхронного двигателя.

Относительное значение индуктивного сопротивления асинхронного двигателя в начальный момент КЗ, приведенное к выбранным базисным условиям

,

где ,  и  - заданные номинальная мощность, коэффициент мощности и кратность пускового тока асинхронного двигателя .

Приблизительное значение относительного активного сопротивления  можно определить по индуктивному сопротивлению двигателя  и известному отношению  для двигателя данной мощности.

Активное сопротивление асинхронного двигателя найдем по таблице 3 аналогично генератору Г2 п.2.3.2

 

Относительное значение активного сопротивления асинхронного двигателя

.

Относительное значение ЭДС асинхронного двигателя в начальный момент КЗ определяется по таблице 3 из []

.

  1.  Трансформатор T1

Относительное значение индуктивного сопротивления трансформатора в режиме КЗ определяется по данному относительному значению напряжения короткого замыкания трансформатора

.

Относительное индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  и – номинальная мощность и напряжение короткого замыкания трансформатора .

Активное сопротивление трансформатора Т1 найдем по таблице 3 аналогично генератору Г2 п.2.3.2

 

Относительное значение активного сопротивления трансформатора

.

Аналогично рассчитываем параметры схемы замещения для остальных трансформаторов.

  1.  Трансформатор T2

Относительное значение индуктивного сопротивления трансформатора , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  и – номинальная мощность и напряжение короткого замыкания трансформатора .

Активное сопротивление трансформатора Т2 найдем по таблице 3 аналогично генератору Г2 п.2.3.2

.

Относительное значение активного сопротивления трансформатора , приведенное к выбранным базисным условиям

.

  1.  Трансформатор T3

Относительное значение индуктивного сопротивления трансформатора , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  и – номинальная мощность и напряжение короткого замыкания трансформатора .

Активное сопротивление трансформатора Т3 найдем по таблице 3 аналогично генератору Г2 п.2.3.2

.

Относительное значение активного сопротивления трансформатора , приведенное к выбранным базисным условиям

.

  1.  Трансформатор T4

Относительное значение индуктивного сопротивления трансформатора , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  и – номинальная мощность и напряжение короткого замыкания трансформатора .

Активное сопротивление трансформатора Т4 найдем по таблице 3 аналогично генератору Г2 п.2.3.2

.

Относительное значение активного сопротивления трансформатора , приведенное к выбранным базисным условиям

.

  1.  ЛЭП Л1

Относительное индуктивное сопротивление ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного индуктивного сопротивления ЛЭП  ,  – протяженность ЛЭП  ,   – среднее значение напряжения ЛЭП  .

Относительное значение активного сопротивления ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного активного сопротивления ЛЭП  .

  1.  ЛЭП Л2

Относительное индуктивное сопротивление ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного индуктивного сопротивления ЛЭП  ,  – протяженность ЛЭП  ,   – среднее значение напряжения ЛЭП  .

Относительное значение активного сопротивления ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного активного сопротивления ЛЭП  .

  1.  ЛЭП Л3

Относительное индуктивное сопротивление ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного индуктивного сопротивления ЛЭП  ,  – протяженность ЛЭП  ,   – среднее значение напряжения ЛЭП  .

Относительное значение активного сопротивления ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного активного сопротивления ЛЭП  .

  1.  ЛЭП Л4

Относительное индуктивное сопротивление ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного индуктивного сопротивления ЛЭП  ,  – протяженность ЛЭП  ,   – среднее значение напряжения ЛЭП  .

Относительное значение активного сопротивления ЛЭП , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где – среднее значение удельного активного сопротивления ЛЭП  .

  1.  Обобщенная нагрузка Н1

Для обобщенной нагрузки согласно данным таблицы 3 из []: относительное значение ЭДС , относительное значение индуктивного сопротивления в начальный момент КЗ , .

Относительное значение ЭДС обобщенной нагрузки  в начальный момент КЗ

.

Относительное значение индуктивного сопротивления обобщенной нагрузки , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  - номинальная мощность обобщенной нагрузки .

Относительное значение активного сопротивления обобщенной нагрузки , приведенное к выбранным базисным условиям

.

Параметры остальных обобщенных нагрузок определяются аналогично.

  1.  Обобщенная нагрузка Н2

Относительное значение ЭДС обобщенной нагрузки  в начальный момент КЗ

.

Относительное значение индуктивного сопротивления обобщенной нагрузки , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  - номинальная мощность обобщенной нагрузки .

Относительное значение активного сопротивления обобщенной нагрузки , приведенное к выбранным базисным условиям

.

  1.  Обобщенная нагрузка Н3

Относительное значение ЭДС обобщенной нагрузки  в начальный момент КЗ

.

Относительное значение индуктивного сопротивления обобщенной нагрузки , приведенное к выбранным базисным условиям

,

где  - номинальная мощность обобщенной нагрузки .

Относительное значение активного сопротивления обобщенной нагрузки , приведенное к выбранным базисным условиям

.

  1.  Реактор Р

Относительное индуктивное сопротивление реактора, приведенное к номинальным базисным условиям

,

где  – относительное индуктивное сопротивление реактора в процентах от номинального значения,  и  – номинальные значения напряжения  и тока  реактора, и  – базисное напряжение  и ток .

Относительное значение активного сопротивления, приведенное к выбранным базисным условиям

,

где отношение  для реактора  определяется по таблицы 3 из [].

  1.  
    Преобразование схемы замещения

Схема замещения с параметрами всех ее элементов, определенных в предыдущем разделе показана на .

Рис. Исходная схема замещения с указанием всех параметров

Преобразование 1. На первом шаге преобразования исходной схемы замещения можно объединить последовательно соединенные сопротивления, заменив их одним эквивалентным, как показано на : сопротивления 6,7,8 заменяются эквивалентным сопротивлением 17,  сопротивления 10, 11, 12 заменяются эквивалентным сопротивлением 18, сопротивления 9 и 13 заменяются эквивалентным сопротивлением 20. Параметры эквивалентных звеньев

,

,

,

,

,

.

Рис. Схема замещения после первого преобразования

Преобразование 2. Далее, преобразуя схему замещения к более простому виду, который показан на , заменим два параллельных источника –  с сопротивлением   и  с сопротивлением  – одним эквивалентным с эквивалентной ЭДС  с эквивалентным индуктивным сопротивлением  и эквивалентным активным сопротивлением . Используя метод двух узлов, получаем

 

 

 

Рис. Схема замещения после второго преобразования

Рис. Схема замещения после третьего преобразования

Преобразование 3. После этого, как показано на , можно заменить сопротивления 20 и 2 одним эквивалентным, сопротивлением 21 с параметрами

,

.

Преобразование 4. Далее можно заменить три параллельных источника –  с сопротивлением ,   с сопротивлением  и  с сопротивлением  – одним эквивалентным с эквивалентной ЭДС  с эквивалентным индуктивным сопротивлением  и эквивалентным активным сопротивлением , как показано на . Используя метод двух узлов, получаем

,

,

.

Преобразование 5. После этого можно заменить сопротивления 22 и 5, как показано на , одним эквивалентным, сопротивлением 23 с параметрами

,

.

Преобразование 6. Преобразуя далее схему замещения к более простому виду, заменим два параллельных источника –  с сопротивлением   и  с сопротивлением  – одним эквивалентным с эквивалентной ЭДС  с эквивалентным индуктивным сопротивлением  и эквивалентным активным сопротивлением .

,

,

.

Итоговая схема после преобразования показана на

Рис. Схема замещения после четвертого преобразования

Преобразование 7. Заменим соединенные последовательно сопротивления 24 и 20 одним эквивалентным сопротивлением 25, как это изображено на , с параметрами

,

.

Рис. Схема замещения после пятого преобразования

Рис. Схема замещения после шестого преобразования

Рис. Схема замещения после седьмого преобразования

Преобразование 8. Схему замещения, показанную на , к еще более простому виду, показанному на , заменим три параллельных источника –  с сопротивлением ,  с сопротивлением  и  с сопротивлением  – одним эквивалентным с эквивалентной ЭДС  с эквивалентным индуктивным сопротивлением  и эквивалентным активным сопротивлением .

,

,

.

Рис. Схема замещения после восьмого преобразования


Преобразование 9. На последнем этапе приводим схему замещения, показанную на , к простейшему виду, представленному на , путем замены последовательно соединенных сопротивлений 26 и 16 одним эквивалентным сопротивлением 27 с параметрами

,

.

Рис. Окончательный вид схемы замещения

  1.  Определение параметров тока КЗ

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени в относительных единицах, приведенное к расчетным базисным условиям

.

Величина базисного тока

.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени в именованных единицах

.

Начальный угол смещения тока КЗ

.

Постоянная времени апериодической составляющей

.

Ударный коэффициент

.

Ударный ток

.

  1.  Построение графика тока КЗ 

Полный ток КЗ получается сложением его периодической и апериодической составляющих

.

Подставляя найденные величины начального значения периодической составляющей и постоянной времени апериодического процесса, получаем

.

Для построения графика необходим шаг не более четверти периода, т.е. 0,005 сек. Принимая во внимание, что длительность переходного процесса составляет около , найдем значения периодической и апериодической составляющих, а также полного тока КЗ, в течение 0,2 с с шагом 0,005 с. Полученные данные для построения графиков , , представлены в .

Табл. Данные для построения графика , ,

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045

0,050

0,055

0,060

0,065

0,070

0,075

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

6,89

6,23

5,64

5,10

4,62

4,18

3,78

3,42

3,09

2,80

2,53

2,29

2,07

1,88

1,70

1,54

0,00

6,23

12,53

5,10

-2,27

4,18

10,67

3,42

-3,79

2,80

9,42

2,29

-4,81

1,88

8,59

1,54

0,080

0,085

0,090

0,095

0,100

0,105

0,110

0,115

0,120

0,125

0,130

0,135

0,140

0,145

0,150

0,155

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

1,39

1,26

1,14

1,03

0,93

0,84

0,76

0,69

0,62

0,57

0,51

0,46

0,42

0,38

0,34

0,31

-5,50

1,26

8,03

1,03

-5,96

0,84

7,65

0,69

-6,26

0,57

7,40

0,46

-6,47

0,38

7,23

0,31

0,160

0,165

0,170

0,175

0,180

0,185

0,190

0,195

-6,89

0,00

6,89

0,00

-6,89

0,00

6,89

0,00

0,28

0,25

0,23

0,21

0,19

0,17

0,15

0,14

-6,61

0,25

7,12

0,21

-6,70

0,17

7,04

0,14

Рис.  График тока КЗ и его составляющих

Литература

Переходные процессы в электроэнергетических системах. Методическое пособие для курсового проектирования для студентов заочного обучения. СамГТУ; Сост. Котенев В.И.. Самара 2004. 38 с.;

  1.  ГОСТ 27514-87 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82120. Ми – за здоровий спосіб життя 44 KB
  Мета: формувати відповідальну внутрішню позицію щодо свого здоров’я на основі позитивних перспективних мотивів; поглиблювати усвідомлення поняття «здоров’я», його багатогранності, необхідності турботи про нього; розширювати знання про негативний вплив шкідливих звичок...
82121. О здоровом образе жизни 75.5 KB
  Баба готовит колобок имитируя движениями рук процесс замешивания теста. Ведущий: По сусекам помела Горсти две муки нашла Соль добавила песок Славный вышел колобок Пышный да румяный Баба: Погоди ка дед чуток Пусть остынет колобок Ведущий: Непоседе Колобку Стыть бы на окошке Но решил он: Убегу Разомнусь немножко.
82122. Здоровий спосіб життя – це модно 70.5 KB
  Мета: Здійснювати пропаганду здорового способу життя; розширити та закріпити знання про пагубний вплив наркотиків тютюнопаління алкоголю на організм людини. Виховувати у учнів негативне відношення до застосування алкогольних напоїв наркотиків та та тютюнопаління, бажання і вміння вести здоровий спосіб життя...
82123. Зелені друзі 528 KB
  А зараз ми з вами спробуємо порівняти дерево і людину. Для цього ми розділимось на чотири групи кожна отримає запитання на яке дасть повну відповідь: Що спільного між людиною і деревом Чим відрізняються дерево і людина Яке значення дерева в житті людини Яке значення людини в житті дерев...
82124. Земля – наш космічний дім 63.5 KB
  Закріпити і перевірити знання учнів по темі; підвести підсумок пошуковій роботі; висвітлити значення океанів та використання їх багатств людиною; сприяти розвитку пам’яті, спостережливості; виховувати бережливе ставлення до природних багатств.
82125. Презентація проекту «Земля – наш дім» 41 KB
  Усі ми живі творіння природи на планеті Земля її біологічні мешканці і нам необхідно берегти свою Землю бо у космосі така одна. Світ-загадка лежить під ногами у нас: Форму кулі Земля наша має. Ось вирішили зробити колективну роботу Земля наш спільний дім а також композицію Рідна Земля намалювавши улюблені...
82126. Живе слово поета 72.5 KB
  Звучить музика Ведучий 1 Добрий день шановні друзі гості вчителі Ведучий 2 Ми вітаємо вас на нашому шкільному святі Живе слово поета О слово рідне Шум дерев Музика зір блакитнооких Шовковий спів снопів широких Дніпра між ними левій рев. 1 Художнє слово мов ота живинка Без нього ніби ти і не живеш...
82127. О.Буцень «Чи є зима?» 54.5 KB
  Мета: вчити дітей правильного і виразного читання; розширювати кругозір учнів; розвивати пізнавальні інтереси, усне мовлення, уяву, спостережливість; вдосконалювати техніку читання; виховувати любов до зимової пори, відчуття краси і неповторної зимової природи.
82128. Как зимуют птицы и звери. Забота людей о птицах и зверях зимой 429 KB
  Цель: учить устанавливать взаимосвязь между изменениями в неживой природе жизнью растений и жизнью животных; продолжить формировать умения сравнивать животных по их существенным признакам классифицировать их; обобщать полученную информацию; закреплять навыки работы в в группах...