99510

Проведение эквивалентирования схемы ЭЭС указанным способом с последующим расчетом режимов КЗ

Курсовая

Энергетика

Расчет начальной стадии переходного процесса при трехфазном КЗ на шинах низшего напряжения электростанции (К1). Расчет начальной стадии переходного процесса при несимметричном КЗ (ВС на землю) на шинах высшего напряжения электростанции (К2). Расчёт изменения во времени тока трёхфазного КЗ в месте повреждения на шинах низшего напряжения электростанции.

Русский

2016-09-21

4.49 MB

0 чел.

13

Содержание

[1] Введение

[2] Задание

[3] Расчет начальной стадии переходного процесса при трехфазном КЗ на шинах низшего напряжения электростанции (К1)

[4] Расчет начальной стадии переходного процесса при несимметричном КЗ (ВС на землю) на шинах высшего напряжения электростанции (К2)

[5] Расчёт изменения во времени тока трёхфазного КЗ
в месте повреждения на шинах низшего напряжения электростанции.

[6] Заключение

Введение

Расчет режимов короткого замыкания (КЗ) в электроэнергетической системе (ЭЭС) требуется производить как при эксплуатации, так и при развитии энергосистемы, в частности, при вводе новых объектов: электрических станций и подстанций. При этом для проверки электрооборудования, настройки устройств защиты и других целей рассматриваются различные виды КЗ в различных расчетных точках. В данной курсовой работе задания по расчету режимов КЗ также связываются с вводом того или иного объекта, задаваемого условно по вариантам в реальных, но достаточно упрощенных схемах действующих энергосистем: Ивановской, Ярославской, Воркутинской. Расчетная точка КЗ при этом задается на вновь вводимом объекте (например, для проверки его оборудования). Такая постановка учебной задачи приближает ее к практике, дает возможность познакомиться со схемами реальных систем и уровнями их токов КЗ. Решение поставленной задачи возможно различными путями. Один из них предполагает наличие или составление полной расчетной схемы ЭЭС, насчитывающей, возможно, сотни узлов, с дальнейшим применением ЭВМ и специализированных программ автоматизированного расчета КЗ. Очевидно, что для учебных целей этот путь неприемлем. Другой способ состоит в эквивалентировании, т.е. упрощении столь обширных схем до обозримых размеров. При этом если известен ток КЗ на шинах примыкания ЭЭС, то можно заменить всю сложную схему ЭЭС одним эквивалентным источником. Возможны случаи с несколькими шинами примыкания, по каждым из которых эквивалентируемая часть системы заменяется соответствующим источником. При этом не будут учтены возможные связи между шинами примыкания через отбрасываемую часть схемы. Однако погрешность получается вполне приемлемой, если упомянутые связи слабы (по сравнению со связями между шинами примыкания, учитываемыми в явном виде).

В курсовой работе предполагается проведение эквивалентирования схемы ЭЭС указанным способом с последующим расчетом режимов КЗ. Возможные формы и методы применения ЭВМ на отдельных этапах выполнения работы согласуются с преподавателем.

В качестве вновь вводимого объекта в заданную схему ЭЭС с соответствующей схемой подключения (табл. 1) рассматривается электростанция, работающая с местной двигательной нагрузкой на шинах генераторного напряжения.

  1.  Задание

Вариант 10

Таблица 1. Данные для построения расчетной схемы Ивановской ЭЭС

Шины эквиваленти-рования

Схема подключения вводимого объекта

Элементы, учитываемые в явном виде

Режим работы нейтралей трансформаторов

Участок ВЛ со взаимной индукцией

Замк. На землю фазы при КЗ в т. К2

Вичуга,

Кинешма-110

ВЛ: Вичуга – Кинешма-100,

Кинешма-110 – Кинешма

ПС: Кинешма

НА ПС Кинешма нейтрали обоих траснформаторов заземлены

Вичуга – Кинешма-110, Кинешма-110 - Кинешма

ВС

Таблица 2. Данные для построения расчетной схемы вводимой ЭС

Параметры СГ

Параметры Реактора

Sном, МВА

Xd'', o.e.

X2, o.e.

Ta, c

P0, МВт

Q0, Мвар

U0, кВ

Iном, кА

Хр, Ом

∆Pн 

(на фазу), кВТ

75

0.147

0.179

0.23

55

41.25

9.95

1

0.14

3.5

Параметры трансформаторов

Кол-во

двигателей

Параметры АД

Положение Q

Sном, МВА

Uср нн ном, кВ

N, шт

Sном, МВА

IП/Iном

Тр, с

Та, с

P0, МВт

Q0, Мвар

63

10.5

15

0.73

6

0.04

0.03

0.6

0.29

Откл

Схема Ивановской энергосистемы

  •  Нагрузка: EН’’=0.85 o.e.; X1’’=0.35 o.e.;  X2=0.2 o.e.
  •  Трехобмоточные трансформаторы: UKВ-С% = 10.5%; UKВ-Н% = 17%; UKС-Н% = 6%; SH=31.5 MBA
  •  Двухобмоточные трансформаторы: UK% = 10.5%
  •  Линии: x1=0.4 Ом/км, x0-1=3.5x1, x0I-II=2х1

  1.  Расчет начальной стадии переходного процесса при трехфазном КЗ на шинах низшего напряжения электростанции (К1)

  1.  Составление схемы замещения электроэнергетической системы с учетом эквивалентирования заданных участков.

  •  Схема

  •  Схема замещения в относительных единицах

  •  Схема замещения в именованных единицах

  1.  Определение параметров схемы замещения

Параметры оборудования в относительных единицах приведенные к базисному значению (SБ=100 МВА, UБ=10.5 кВ):

  •  Генераторы станции:  

  •  Трансформаторы станции:
  •  Линии:

  •  Трехобмоточные трансформаторы:  

 

 

  •  Системы:

  •  Асинхронные двигатели станции:  

  •  Нагрузка:

  •  Реактор:

Параметры оборудования в именованных единицах приведенные к базисному значению:

  •  Генераторы станции:   Ом

кВ

  •  Трансформаторы станции:  Ом
  •  Линии:  Ом

Ом

  •  Трехобмоточные трансформаторы:  

Ом

 Ом

 Ом

  •  Системы:  кВ

Ом

Ом

  •  Асинхронные двигатели станции:   Ом

кВ

  •  Нагрузка:  Ом

Ом

кВ

  •  Реактор:  Ом

  1.  Приведение схемы к простейшему виду методом преобразования

  •  Схемы в о.е.
  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  •  Расчеты в о.е.

1. =0.024

=1.023 

=0.175

=0.85

 

2. =0.85

=1.062

3.  =1

=0.054

=0.993

=0.048

4.  =1.001

=0.06

5. =0.195

=1

6. =0.092

=1.012

  •  Схемы в и.е.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

  •  Расчеты в и.е.

1. =0.027 Ом

=6.203 кВ

=0.193 Ом

=5.153 кВ

=1.949 Ом

2. =5.153 кВ

=1.171 Ом

3.  =6.062 кВ

=0.059 Ом

=6.021 кВ

=0.053 Ом

4.  =6.067 кВ

=0.066 Ом

5. =0.215 Ом

=6.065 кВ

6. =0.102 Ом

=6.138 кВ

  1.  Расчет начального действующего значения периодической составляющей действующего значения тока трехфазного КЗ в т. К1

=10.97

=60.321 кА

Проверка:  кА

  1.  Определение значений токов  КЗ в ветвях источников в и.е.

=2.966 кА

=29.153 кА

=5.182 кВ

=14.857 кА

=2.795 кА

=5.464 кВ

=10.815 кА

=5.411 кВ

=-0.039 кА

=-0.094 кА

  1.  Проверка баланса токов  КЗ

=60.321 кА, токи сходятся (см. п. 1.4)

  1.  Выражение найденных токов КЗ в и.е. с приведением из к своим ступеням трансформации

- прежние, т.е. 29.153 кА, 2.795 кА, 2.966 кА соответственно.

=1.357 кА

=0.987 кА

=-0.065 кА

=-0.027 кА

  1.  Расчет начальной стадии переходного процесса при несимметричном КЗ (ВС на землю) на шинах высшего напряжения электростанции (К2)

  1.  Составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей с учетом эквивалентирования заданных участков системы (UБ=115 кВ). Определение параметров схем замещения. Преобразование схем к простейшему виду.

  •  Схема замещения прямой последовательности

Параметры схемы замещения ПП рассчитаны по тем же формулам, что и параметры схемы замещения при трехфазном  КЗ, причем UБ=115 кВ, Uо умножили на коэффициент трансформации 115/10.5

  •  Преобразования

1.

2.

3.

4.

5.

6.

  •  Расчеты

Расчеты до пункта 5 выполнены по тем же формулам, что и при трехфазном КЗ

5. =3.754 Ом

=69.392 кВ

6. =3.466 Ом

=66.538 кВ

ES1 и XS1 – суммарная ЭДС и сопротивление ПП соответственно.

  •  Схема замещения обратной последовательности

Параметры схемы замещения остаются такими же как и в схеме ПП за исключением XG и XН, которые пересчитываются согласно исходным данным по тем же формулам.

  •  Преобразования

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Все преобразования выполнены по тем же формулам, что и в преобразованиях ПП, причем все ЭДС приняты равными нулю. XS2суммарное сопротивление ОП.

  •  Схема замещения нулевой последовательности

  •  Параметры схемы замещения НП:

Параметры трансформаторов – те же, что и в схемах ПП и ОП

= 4.04 Ом

=5.107 Ом

=35.2 Ом

=4 Ом

=3 Ом

  •  Преобразования:

1.

2.

3.

4.

  •  Расчеты:

1.   =17.6 Ом

=41.87 Ом

2. =21.64 Ом

=22.144 Ом

3. =10.944 Ом

4. =7.313

XS0 – суммарное сопротивление НП.

  1.  Построение эквивалентной схемы ПП и расчет аварийного шунта.

  •  Эквивалентная схема ПП

  •  Сопротивление аварийного шунта:

=2.378 Ом

  1.  Расчет симметричных составляющих токов и напряжений в месте повреждения и построения по ним векторных диаграмм токов и напряжений для точки КЗ. Графическое определение по векторным диаграммам токов и напряжений в месте повреждения

Особая фаза – А

=11.386 кА

=27.072 кВ

=-7.683 кА

=-3.702 кА

=-3.702 кА

;;;

;;;

  •  Векторная диаграмма токов в точке КЗ:

  •  Векторная диаграмма напряжений в точке КЗ:

  •  Из векторных диаграмм получили:

IKA=0 кА

IKВ= IKС = IK =18 кА

UKA=82 кB

UKВ=0 кB

UKС=0 кB

  1.  Расчет полного тока поврежденной фазы по аналитическому выражению и сопоставление его с найденным по векторной диаграмме

=1.53

IK=IKA1*m=12.377*1.53=17.423 кА

Погрешность составила 3.3%

  1.  Расчет полного тока поврежденной фазы по аналитическому выражению и сопоставление его с найденным по векторной диаграмме

Расчет тока трехфазного КЗ на шинах ВН электростанции и сопоставление его с найденным током несимметричного КЗ

=19.197 кА > 17.423 кА, т.е. ток трехфазного КЗ на шинах ВН больше тока двухфазного КЗ на землю на этих же шинах.

  1.  Расчет распределения симметричных составляющих токов и напряжений в схемах замещения отдельных последовательностей и определение их значений в заданном сечении (при несимметричном КЗ)

Определим токи и напряжения в трансформаторе:

кА

кА

=47 кВ

=15.047 кВ

Токи и напряжения нулевой последовательности отсутствуют.

  1.  Построение для сечения векторных диаграмм токов и напряжений. Графическое определение их фазных величин с выражением в именованных единицах для ступени трансформации, соответствующей сечению

  •  Векторная диаграмма напряжений

  •  Векторная диаграмма токов

Из векторной диаграммы получим:

IKА(T)= IKС(T)=0.79 кА

UKА(T)= IKС(T)=56.34 кВ

UKВ(T)= 32 кВ

IKВ(T)= 71 кA

Приведем их к 10.5 кВ:

кА

кВ

кА

кВ

  1.  Расчёт изменения во времени тока трёхфазного КЗ
    в месте повреждения на шинах низшего напряжения электростанции.

  1.  Расчёт изменения тока КЗ в месте повреждения по составляющим от отдельных типов источников с применением метода типовых кривых. Построение графиков огибающих периодических слагающих токов (в кА).

Для расчета возьмем схему под номером 5 из раздела 2, развернув в ней ветвь с двигателями.

 

Начальные действующие значения токов КЗ (из 1-го раздела):

IП0 С9/X9=28.202 кА

IП0 G=29.153 кА

IП0 АМ=2.966 кА

Номинальные токи:

 IНОМ G= кА

IНОМ АМ= кА

Удалённость КЗ от синхронной машины характеризуется отношением действующего значения периодической составляющей тока этой машины в начальный момент КЗ к номинальному току машины:

 

Для определения действующего значения периодической составляющей t тока КЗ в произвольный момент времени воспользуемся кривыми на рис. П1.1 [1] (для генератора) и на рис. П1.2 [1] (для электродвигателя).

Полученные значения заносим в табл. 3.

Таблица 3

t

0

0.025

0.05

0.075

0.1

0.125

0.15

0.2

t G

1

0.873

0.795

0.759

0.723

0.697

0.682

0.657

IП(t)G

29.153

25.45

23.65

22.58

21.51

20.74

20.29

19.55

t АМ

1

0.57

0.4

0.3

0.22

0.18

0.12

0.085

IП(t)АМ

2.966

1.69

1.19

0.89

0.65

0.53

0.36

0.25

причем IП(t)= tIП0 I

  1.  Определение значения ударного тока КЗ в месте повреждения по составляющим от отдельных типов источников (в кА).

Рассчитываем ударный ток КЗ:

,    где kу – ударный коэффициент

Ta C=0,05 c

Ta G=0,23 c

Пересчитаем Tа и Tр для двигателей с учетом линейного реактора

Ом

Ом

с

с

кА;

кА;

кА;

кА;

  1.  Расчёт изменения наиболее возможной апериодической слагающей тока КЗ в месте повреждения по составляющим от отдельных типов источников. Построение графиков (в кА).

 

 

 кА

 кА

 кА

  1.  Построение графической зависимости изменения мгновенных значений полного тока КЗ в месте повреждения для системы.

 

 кА

 кА;

По графику получили значение ударного тока при 0.01 с равное 72.538 кА, которое равно ударному току, рассчитанному в разделе 4.2.

Заключение

В данной курсовой работе были решены задачи, обозначенные во введение и задании. В результате расчета трехфазного КЗ в разделе 2 на шинах генератора было получено следующее начальное значение тока трехфазного КЗ: 60.321 кА. Также были получены составляющие по ветвям с ЭДС (см. пункт 2.7).

В разделе 3 был произведен расчет токов трехфазного и двухфазного КЗ на землю. Были соответственно получены следующие значения: 19.2 кА и 17.4 кА, т.е. трехфазного КЗ больше тока двухфазного КЗ на землю.

В разделе 4 был рассчитан ударный ток от генератора, системы, двигателей с учетом линейного реактора (см. пункт 4.2). Суммарный ударный ток, равный 159.64 кА наблюдается по истечении 0.01с после КЗ.

Используя результаты расчета можно производить выбор оборудования, защиты, а также другие расчеты.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82977. Виготовлення геометричних фігур при допомозі аплікації. Порівняння фігур за кольором, розміром, формою 1.67 MB
  Мета: вчити виготовляти геометричні фігури з паперу за допомогою аплікаціїпорівнювати фігури за кольором формою розміром; розвивати розумові здібності мовлення творчі здібності учнів; виховувати любов до своєї родини; допомогти дитині зрозуміти які цінності є духовним фундаментом повноцінної...
82978. Творимо казковий світ «Кольорочас». We create the world of wonder «Colourtime» 623.5 KB
  Мета: географія ознайомити учнів з етапами формування української нації;сформувати в учнів поняття про національний склад населення та пояснити причини його строкатості; назвати етнографічні групи українців та національні меншини; обґрунтувати географію розміщення історико географічних етнографічних...
82979. Казки народів світу, Ш. Перро «Кіт у чоботях» 1.58 MB
  Мета: Продовжити знайомство з казками народів світу. Формувати в учнів уміння повно, точно, емоційно робити висновки і висловлювати судження про прочитане та посилатися під час відповіді на текст книжки; активізувати читацьку пам’ять; збагачувати словниковий запас...
82980. Речення. Види речень за метою висловлювання 913 KB
  Мета: Допомогти глибше усвідомити поняття мета висловлювання; з’ясувати які будуть речення за метою висловлювання; формувати вміння визначати види речень за метою висловлювання; будувати речення різних типів; відпрацьовувати навички грамотного письма; розвивати навички зв’язного мовлення...
82981. Людина серед людей. Норми поведінки. Вихованість 126 KB
  Освітній продукт: колективно створений ілюстрований довідник Людина серед людей. Людина серед людей. В усі часи ще з самого початку виникнення на Землі Людини вона почала замислюватися над своїм призначенням в житті над своїм значенням для інших людей і всього світу.
82982. Основні права та обов’язки громадянина 159.5 KB
  Формувати правові знання учнів; дати загальне поняття про моральні норми загальнолюдські цінності; виховувати пошану до законів України; виховувати громадянські почуття; формувати правову свідомість молодших школярів.
82983. Традиції харчування 141.5 KB
  Очікувані результати: учні повинні знати чотири групи їжі; учні повинні вміти визначати корисні продукти харчування дотримуватись правил поведінки за столом та не забувати місцеві традиції харчування. Обладнання і матеріали: підручник м’яч дзеркало малюнки із зображенням продуктів харчування...
82984. Позакласне читання. Урок-гра «Країна Казки» 275.5 KB
  Мета: навчальна –- поглибити знання учнів про казку як вид усної народної творчості активізувати читацьку пам’ять; корекційно розвивальна – удосконалювати навички виразного читання збагачувати словниковий запас розвивати творчі здібності коригувати логічне мислення...
82985. Первый раз в первый класс! 156 KB
  Цель: знакомство детей с учителем и между собой; развивать речь, внимание, память, наблюдательность, согласованность действий, расширять кругозор; воспитывать любовь к школе, желание учиться. Оборудование: макет школы на доске, карточки – цветы, пазлы с изображением животных, микрофон.