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

36578. Концепция типа данных. Тип данных в ТР 29.5 KB
  Тип данных в ТР. Ранее мы познакомились с некоторыми стандартными типами данных: числовыми символьным строковым и булевским. Стандартные типы данных это лишь частный случай общей концепции типа данных Паскаля.
36579. Оператор итерационного цикла ( repeat , while ) 31 KB
  В каждом операторе итерационного цикла будем различать условие и тело цикла повторяющееся действие. Тело цикла whiledo это один оператор записанный после do а для цикла repetuntil тело цикла может быть и последовательностью операторов записанных между repet и until. Если условие есть true выполняется тело цикла и повторно вычисляется значение условия.
36580. Композиция условий и операторов. Оператор условного перехода 32.5 KB
  Оператор условного перехода. Композиция условий и операторов. Простые операторы несмотря на свою важность недостаточны для того чтобы представлять любые алгоритмы задач.
36581. Простые операторы ввода-вывода 33.5 KB
  Эти операторы Турбо Паскаля обеспечивают простейшие формы ввода с клавиатуры и вывода на экран дисплея в текстовом режиме. К простым операторам ввода и вывода относятся операторы red redln write writeln реализующие так называемый потоковый вводвывод при котором ввод и вывод рассматриваются как непрерывный поток символов и строк протекающий через экран дисплея. На экране отображается последняя порция этого потока так что нижняя строка экрана всегда остается свободной для отображения очередной строки вывода вывод идёт в нижнюю строку...
36582. Простые операторы управления вводом-выводом в текстовом режиме 32 KB
  Кроме ввода и вывода потока символов более удобный пользовательский интерфейс может быть обеспечен при использовании вводавывода в текстовом режиме экрана. В Турбо Паскале имеются средства управления вводом с клавиатуры управления курсором вывода на экран управления цветом фона экрана и выводимых символов яркостью символов и ряд других функций в том числе управления звуковым генератором. Установка цвета фона цвета символов и очистка экрана. Модуль CRT допускает использовать в текстовом режиме экрана 16 цветов задаваемых стандартными...
36583. Оператор присваивания 28.5 KB
  Левая часть это переменная любого типа правая часть выражение совместимое по типу с переменной левой части. При выполнении этого оператора вычисляется значение выражения правой части и это значение становится значением переменной левой части. Совместимость левой и правой частей присваивания по типу означает либо равенство типов либо случаи когда тип выражения правой части автоматически преобразуется к типу левой части. Эти случаи автоматического преобразования типов для известных нам стандартных типов исчерпываются следующими:  Тип...
36584. Стандартные типы данных, операции, выражения 48.5 KB
  Целые числа типа integer это числа диапазона 32768 . Константы типа integer обычные целые числа возможно со знаком. Синтаксическое определение целых чисел имеет вид: целое число ::= [ ] { цифра } В отличие от целых чисел вещественные числа типа rel представляются в памяти компьютера приближенно. Константы типа rel числа возможно с дробной частью отделяемой от целой части точкой.
36585. Структура программ на Паскале 36 KB
  Любая программа на Турбо Паскале имеет одну и ту же общую структуру: [ progrm имя программы ; ] [ раздел описаний ] begin раздел операторов end. Эта структура состоит из заголовка программы необязательного раздела описаний который может в особых случаях отсутствовать и раздела операторов содержащего хотя бы один оператор. Имя программы идентификатор выбираемый программистом. В разделе описаний должны быть описаны все нестандартные имена используемые далее в разделе операторов этой программы.
36586. Автоматизация турфирм 31 KB
  Комплексная автоматизация турфирмы позволяет: Автоматизировать оперативный и бухгалтерский учет в турфирмах Автоматизировать оперативную работу с клиентами Формировать турпакет из услуг поставщиков рассчитывать прайслисты и подготавливать электронный и бумажный каталоги цен. Автоматизация туристической деятельности естественным образом приводит к оптимизации бизнеспроцессов. Автоматизация рабочего места в тур. Автоматизация рабочих мест пользователей позволяет: формировать турпакет из услуг поставщиков рассчитывать прайслисты...