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

84108. Государство и общественно-правовые объединения 21.85 KB
  Появление таких общественных организаций как партии является объективным процессом который позволяет выявлять общие интересы различных групп формулировать их преобразовывать в правовые требования добиваться их осуществления. Поэтому государство и выступает важнейшим и очень ценным объектом политической борьбы определяет участие партии в завоевании государственной власти. Различают парламентские партии ставящие целью завоевание власти демократическим путем участием в парламентской деятельности и партии которые ставят своей задачей...
84109. Правовой статус личности, понятия структуры виды 21.03 KB
  В структуру этого понятия входят следующие элементы: а правовые нормы; б правоспособность и дееспособность лица обладающего правовым статусом; в основные права свободы и обязанности; г законные интересы; д гражданство; е юридическая ответственность; ж правовые принципы; з правоотношения. В зависимости от перечисленных критериев различают: а общий или конституционный статус гражданина; б специальный или родовой статус определенных категорий граждан; в индивидуальный статус. Набор правовых статусов велик но в теоретическом плане...
84110. Гарантии прав и свобод личности. Понятия и виды 24.88 KB
  Утверждали что все люди равны от рождения и имеют одинаковые обусловленные природой права Аристотель одним из основополагающих считал право на частную собственность которое отражает природу самого человека и основано на его любви к самому себе. В период феодализма многие естественно-правовые идеи облекались в религиозную оболочку. В этом случае его можно считать правовым. существуют независимо от закрепления в законодательных актах государства являются объектом между народи о правового регулирования и защиты.
84111. Государство и гражданское общество 24.18 KB
  Гражданское общество внутренне противоречиво; в нем доминирует частный интерес совпадает и сталкивается деятельность различных субъектов. Оно играет роль фактора сдерживающего развитие противоречий до уровня способного разрушить гражданское общество. Как взаимосвязанные элементы единой общественной системы гражданское общество и государство обусловливают друг друга.
84112. Правовое государство и теоретические основы и практика 24.77 KB
  Теория правового государства берет свои истоки из периода античности. Таким образом у Аристотеля мы находим признак правового государства верховенство права. В этот период наиболее последовательное и завершенное освещение дискуссионных вопросов по теории правового государства находим у Н.
84113. ПРИНЦИПЫ ПРАВОВОГО ГОСУДАРСТВА 34.33 KB
  Права человека положены в основу системы сдержек и противовесов правового режима ограничения для государства не допуская тем самым излишнего регулирующего вторжения последнего в частную жизнь. Индивидуальные права представляют все одну общую черту: они ограничивают права государства – писал в начале XX в. То есть власть государства можно ограничить прежде всего правами человека и гражданина которые выступают своеобразным проявлением власти личности волей гражданского общества составляют главную часть права вообще.
84115. Функции теории государства и права 23.5 KB
  Гносеологическая гносеология учение о познание связана с познанием ТГП сущности содержания и форм государственно-правовых явлений. Эвристическая ТГП не только познаёт бытие но и открывает новые закономерности в государственно-правовых явлениях. Прогностическая предсказательная на основе полученных данных ТГП прогнозирует развитие государства и права в будущем их проблемы. Понятия и концепция ТГП заимствуется отраслевыми и специальными юридическими науками.