Расчет режима электрической системы при коротком замыкании и продольных видах несимметрии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Расчет схемы замещения в относительных единицах по точным коэффициентам трансформации

1.1 Выбор базисных условий

1.2 Расчет элементов схемы

2. Расчет режима короткого замыкания в системе

2.1 Расчет активных сопротивлений элементов схемы, в о.е.

2.2 Найдем полный ток короткого замыкания - IПО

2.3 Расчет токов в ветвях схемы

2.4 Расчет ударного тока

2.5 Расчет токов в именованных единицах

2.6 Расчет номинальных токов генератора

2.6.1 Время расхождения контактов выключателя, с

2.6.2 Значение апериодической составляющей

3. Расчет режима электрической сети вида «генератор - система»

3.1 Токи в ветвях в о.е., рассчитанные по программе ТКZ

3.2 Напряжения в узлах в о.е., рассчитанные по программе ТКZ

3.3 Токи в именованных единицах

3.4 Напряжения в именованных единицах

3.5 Определение периодической и апериодической составляющей в момент времени t

3.6 Определение интеграла Джоуля

4. Расчет токов короткого замыкания в схеме типа «система - двигатель»

4.1 Расчет распределения токов в сети

4.2 Сопоставление токов к.з. с номинальными токами в ветвях генераторов и асинхронного двигателя

4.3 Апериодическая составляющая тока к.з.

4.4 Определение интеграла Джоуля

5. Расчет переходного процесса трехфазного короткого замыкания в цепи изолированного генератора

5.1 Исходные данные генератора

5.2 Определение исходного режима генератора

5.3 Определение расчетных констант переходного режима

5.4 Определение начальных значений периодического тока статора

5.5 Определение постоянных времени

5.6 Составляющая тока короткого замыкания

5.7 Закон изменения напряжения на выводах генератора и его э.д.с.

5.8 Амплитуды составляющих тока возбуждения генератора (приведенные к статору)

5.9 Закон изменения тока в цепях продольных демпферных контуров

6. Расчет несимметричного короткого замыкания в точке к4 по расширенной схеме замещения

6.1 Расчет однофазного короткого замыкания

6.2 Расчет двухфазного короткого замыкания

6.3 Расчет двухфазного короткого замыкания на землю

7. Расчет сети методом комплексных схем замещения

8. Расчет сети при продольной двухфазной несимметрии

Заключение

Введение

В дипломом проекте рассчитывается режим электрической систем при коротком замыкании и продольных видах несимметрии.

При расчетах токов короткого замыкания определяется основное электрооборудование и его проверка по условиям работы.

Также рассчитываем:

1. Распределение токов и напряжений в узлах сети от точки короткого замыкания с целью возможности работы генераторов.

2. Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания.

3. Апериодическую составляющую тока короткого замыкания.

4. Ударный ток короткого замыкания.

Так же в ходе дипломной работы научимся составлять схему замещения системы и эквивалентированию сопротивлений элементов. Научимся пользоваться методом симметричных составляющих при расчете несимметричных коротких замыканий.

трансформация замыкание генератор трехфазовый

1. Расчет схемы замещения в относительных единицах по точным коэффициентам трансформации:

Рисунок 1 - Основная схема

Элементы схемы:

Система: S_к=2500МВА, U_ном=230кВ

G: S_ном=55МВА, Р_ном=44МВт, U_ном=10.5кВ, I_ном=3030А,

cos=0.8, x”_d=0.21o.e.

M: P_ном=800кВт, I_ном=90А, n=1485об/мин, =95,0%, cos=0.90, 4 шт.

T1: S_ном=32МВА, U_{ном в}=115кВ, U_{ном н1}=6,3кВ, U_{ном н2}=6,3кВ, u_k=10.5%

P_k=145кВт, P_х=35кВт, I_x=0.7%

T2: S_ном=25МВА, U_{ном в}=115кВ, U_{ном н}=38,5кВ, u_k=10,5%

P_k=120кВт, P_х=29кВт, I_x=0.75%

AT: S_ном=200МВА, U_{ном в}=230кВ, U_{ном c}=121кВ, U_{ном н}=11кВ,

u_k(в-с)=11%, u_k(в-н)=32%, u_k(с-н)=20%, P_k=430кВт, P_х=125кВт.

W1: АС-240, l=60км, х₀=0,430Ом/км

W2: АС-150, l=40км, х₀=0,416Ом/км

W3: АС-120, l=30км, х₀=0,423Ом/км

НГ1: S_ном=12МВА НГ2: S_ном=10МВА

Схема замещения:

1.1 Выбор базисных условий

За основную выбираем ступень напряжением U_{осн б}=110кВ, базисная мощность S_б=100МВА.

1.2 Расчет элементов схемы:

Трансформатор 1:

Трансформатор 2:

Автотрансформатор:

u_{к в}=0.5(u_{к (в-с)}+u_{к (в-н)}-u_{к (с-н)})=0.5(11+32-20)=11,5%

u_{к c}=0.5(u_{к (в-с)}+u_{к (c-н)}-u_{к (в-н)})=0.5(11+20-32)=-0,5%

u_{к н}=0.5(u_{к (в-н)}+u_{к (с-н)}-u_{к (в-с)})=0.5(32+20-11)=20,5%

Генератор :

Линия 1:

Линия 2:

Линия 3:

Нагрузка 1:

Нагрузка 2:

Система:

Двигатель:

2. Расчет режима короткого замыкания в системе, точка к⁽³⁾₁

Рисунок 3 - схема замещения

2.1 Расчет активных сопротивлений элементов схемы, в о.е.:



Рисунок 4 - эквивалентирование.

2.2 Найдем полный ток короткого замыкания - I_ПО:

2.3 Расчет токов в ветвях схемы:

U₆=I₁0,459=1,61360,459=0,7406o.e.

U₈= U₆ +I₃0,0448=0,7406+0,06420,0448=0,7435o.e.

U₅=U₆+I₄0,0596=0,7406+1,58040,0596=0,8348o.e.

U₃=U₅+I₄(-0,003)=0,8348+1,5804(0,003)=0,8301o.e.

U₉= U₈+I₅0,628=0,7435+0,03790,628=0,7673o.e.

U₁₀= U₈+I₆0,628=0,7435+0,02630,628=0,7600o.e.

U₂= U₃+I₁₀0,0696=0,8301+0,91040,0696=0,8936o.e.

U₁= U₂+I₁₀0,055=0,8934+0,91040,055=0,9435o.e.

U₄= U₃+I₉0,124=0,8301+0,66950,124=0,9131o.e.

Таблица 1- Токи в ветвях в о.е., рассчитанные по программе ТКZ.

I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7	I8	I9	I10
o.e.	o.e.	o.e.	o.e.	o.e.	o.e.	o.e.	o.e.	o.e.	o.e.
1,62	0,241	0,062	1,558	0,037	0,025	0,679	0,879	0,664	0,895

Таблица 2 - Напряжения в узлах в о.е., рассчитанные по программе ТКZ.

U1	U2	U3	U4	U5	U6	U7	U8	U9	U10
0,945	0,895	0,833	0,916	0,836	0,746	0,000	0,748	0,771	0,764

2.4 Расчет ударного тока

Ударный коэффициент:

Ударный ток:

Действующее значение ударного тока:

2.5 Расчет токов в именованных единицах

Найдем базисные токи:

Ток в именованных единицах для своей ступени, кА:

2.6 Расчет номинальных токов генератора

Сравним номинальные токи генераторов с токами короткого замыкания в данных ветвях. Видно, что соотношения этих токов меньше 2, следовательно схема является типа «система».

На основании этого, принято считать, что

I_по=I_nt=I_n=7.175kA , где

I_по - начальное значение периодической составляющей тока к.з.,

I_nt - значение периодической составляющей в любой момент времени.

2.3.1 Время расхождения контактов выключателя, с

t_min=0.01+t_св,

t_min=0.01+0.08=0.09

2.3.2 Значение апериодической составляющей,

где,

а ее содержание в полном токе к.з.

Значение импульса квадратичного тока:

t_{отк кз}= 0.1+t_св, t_{отк кз}=0.1+0.08=0,18с

Расчетная осциллограмма тока к. з.

3.Расчет режима электрической сети вида «генератор - система», к.з. в точке к⁽³⁾₂

3.1 Токи в ветвях в о.е., рассчитанные по программе ТКZ

I_поГ= I₁₅ =0.8

I_поС= I₁₄=0.351

I_по= I_поГ+ I_поС=0.8+0.351=1.151

I₁=0.051

I₂=I₃=0.026

I₄=I₅=0.09

I₆=0

I₇=I₈=0.09

I₉=0.23

I₁₀=0.228

I₁₁=0.002

I₁₂=0.002

I₁₃=0.123

3.2 Напряжения в узлах в о.е., рассчитанные по программе ТКZ

U₁=1.038

U₂=0.958

U₃=1.049

U₄=1.049

U₅=0.958

U₆=0.947

U₇=0.415

U₈=0

3.3 Токи в именованных единицах

3.4 Напряжения в именованных единицах

U₁=1.038110=114.18

U₂=0.958110=105.35

U₃=1.0499.545=10.013

U₄=1.0499.545=10.013

U₅=0.958110=105.38

U₆=0.9476=5.682

U₇=0.415209.091=86.773

U₈=0

3.5 Определение периодической и апериодической составляющей в момент времени t

Расчет номинальных токов генератора

Найдем отношение периодической составляющей в начальный момент времени I_поГ к номинальному току.

Для характеристики удаленности к.з. принято действующее значение периодической составляющей тока к.з. в начальный момент времени, в относительно номинальных единицах.

t_откл=t_св+t_min,

t_откл =0.08+0.01=0.09c

Для учета изменения периодической составляющей тока к.з. используют типовые кривые,

_t=0.72 при t_откл=0.09с

тогда, I_ntГ= _tI_n0Г,

I_ntГ=0.7238.738=27.891кА

Значения полного тока к.з.

I_nt= I_ntС+ I_ntГ,

I_nt=16.996+27.891=44.887кА

Генератор:к_уд=1.975Т_аэГ=0.4

Система: к_уд=1.93Т_аэС=0.14

Найдем значение апериодической составляющей тока к.з.

Значение ударного тока,

3.6 Определение интеграла Джоуля

Исходная схема содержит источники энергии, тогда интеграл Джоуля от периодической составляющей определяется,

, где

Q_термГ - относительный интеграл от I_по тока к.з.,

t_откл=t_св+t_max=0.08+0.1=0.18c

Q_термГ=0.72

Интеграл Джоуля от апериодической составляющей,

,

В_терм=В_термП+В_термА=364.46+443.298=807.758

4. Расчет токов короткого замыкания в схеме типа «система - двигатель»

4.1 Расчет распределения токов в сети

Растет проводим по программе TKZ:

Ток в ветвях, о.е.	Напряжение в узлах, о.е.
Iп0АД=I12	0.022	U1	1.054
Iп0C=I11	0.221	U2	0.995
Iп0	0.243	U3	1.073
I1	0.038	U4	1.073
I2=I3	0.019	U5	0.994
I4=I5	0.077	U6	0
I6	0	U7	1.063
I7=I8	0.077	U8	1.133
I9	0.192
I10	0.029
I13	0.03
I14	0.059
I15	0.059

Суммарное индуктивное сопротивление: X_У=4.12

Суммарное активное сопротивление: R_У=0.141

Напряжения и токи, приведенные к своим ступеням:

Токи в именованных единицах.

Напряжения в именованных единицах, кВ:

U₁=1.054110=115.94

U₂=0.995110=109.45

U₃=1.0539.545=10.051

U₄=1.0539.545=10.051

U₅=0.994110=109.34

U₆=0

U₇=1.063209.091=222.264

U₈=1.13311.923=13.503

4.2 Сопоставление токов к.з. с номинальными токами в ветвях генераторов и асинхронного двигателя

Тип «Система»

Тип «Система»

Ток короткого замыкания в ветви двигателя больше в 2 раза номинального тока, следовательно, периодическая составляющая тока изменится по величине. Имеем схему типа «Система - Двигатель».

Для определения значения периодической составляющей в момент времени t_отк воспользуемся типовыми кривыми:

г_t,АД=I_nt,АД/I_n0,АД г_t,АД=0.3 при t_отк=t_св+t_min=0.01+0.08=0.09c

I_nt,АД= г_t,АД I_n0,АД=0.32.117=0.635kA

I_п0C=I_ntC=I_nC=21.266kA

I_nt= I_nt,C+ I_nt,АД I_nt=21.266+0.635=21.901kA

4.3 Апериодическая составляющая тока к.з.

Постоянная временя затухания апериодической составляющей

Найдем постоянную времени затухания для системы

Система: к_уд=1.93Т_аэС=0.14

Найдем постоянную времени затухания для двигателя

Найдем значение апериодической составляющей тока к.з.

Значение ударного тока,

4.4 Определение интеграла Джоуля

Исходная схема содержит источники энергии, тогда интеграл Джоуля от периодической составляющей определяется,

, где

Q_терм,д - относительный интеграл от I_по тока к.з.,

t_откл=t_св+t_max=0.08+0.1=0.18c

Q_термГ=0.35

В_терм,д=0.19

Интеграл Джоуля от апериодической составляющей,

,

В_терм=В_термП+В_термА=86.913+43.183=130.096

5. Расчет переходного процесса трехфазного короткого замыкания в цепи изолированного генератора

5.1 Исходные данные генератора

Генератор ТВ2-100-2

Sном=117.5 МВА	Ufном=219 В
Рном=100 МВт	Ifx=268 А
Uном=13.8 кВ
cosн=0.85
Iном=4955 А

Сопротивление генератора в относительных единицах.

x”_d=0.14 o.e. - сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси;

x'_d=0.2 o.e. - переходное сопротивление;

x_d=0.18 o.e. - синхронное сопротивление генератора;

x=0.113 o.e. - индуктивное сопротивление фазы статора генератора.

Для неявнополюсного генератора (турбогенератор) значение индуктивных сопротивлений по поперечной оси определяется из соотношения:

x_d=x_q,

x”_d=x”_q,

R_ст=0.00145 Ом,

R_рот=0.335 Ом.

Постоянные времени.

T'_d0=13 c - постоянная времени магнитного потока машины при замкнутых обмотках возбуждения и демпферных контурах и разомкнутых обмотках статора;

T'_d⁽³⁾=1.46 c - переходная постоянная времени;

T”_d⁽³⁾=0.192 c - сверхпереходная постоянная времени.

5.2 Определение исходного режима генератора

Будем считать, что короткое замыкание возникло за внешним сопротивлением x_вн=0.3x'_d и r_вн=0 в момент, когда ₀=0.

Базисные условия для статора:

S_б=S_ном=117.5 МВА,

U_б=U_ном=13.8 кВ,

I_б=I_ном=4955 А.

Базисные условия для ротора:

S_fб=S_б=S_ном=117.5 МВА,

I_fб=I_fxx_ad,

где x_ad=x_d-x - взаимное индуктивное сопротивление по продольной оси,

x_ad=1.8-0.113=1.687 о.е.

I_fб=2681.687=452.116 А

Параметры исходного режима в относительных единицах:

,

Внешнее сопротивление:

x_вн=0.3x'_d,

x_вн=0.30.2=0.06

5.3 Определение расчетных констант переходного режима

Для определения констант воспользуемся векторной диаграммой неявнополюсного генератора.

Векторная диаграмма неявнополюсного генератора в установившемся режиме работы.

Угол между э.д.с. Е_q0 и вектором напряжения на выводах генератора - ₀

Угол между осью q и током I,

₀=₀+₀, ₀=arcos(0.85)+38.14=69.93

Составляющая тока I,

I_q0=I₀cos₀,I_q0=1cos69.93=0.343

I_d0=I₀sin₀,I_d0=1sin69.93=0.939

Синхронная, переходная и сверхпереходная э.д.с. по поперечной оси в момент короткого замыкания:

E”_q0=U_q0+I_q0x”_d,E”_q0=0.787+0.3430.14=0.835

E'_q0= U_q0+I_q0x'_d,E'_q0=0.787+0.3430.2=0.856

E_q0= U_q0+I_q0x_d,E_q0=0.787+0.3431.8=1.404

5.4 Определение начальных значений периодического тока статора

I_d - вынужденная составляющая тока статора основной частоты (установившееся значение тока короткого замыкания в статоре генератора при t=).

I'_d0 - начальное значение периодической составляющей тока статора основной частоты в момент t=0 при разомкнутых демпферных контурах,

I”_d0 - начальное значение периодической составляющей тока статора основной частоты в момент t=0 c учетом демпферных контуров,

I'_d0св - начальное значение свободной переходной составляющей тока статора основной частоты,

I'_d0св=I'_d0-I_d0,I'_d0св=3.292-0.755=2.537

I”_d0св - начальное значение свободной сверхпереходной составляющей тока статора основной частоты,

I”_d0св=I”_d0-I'_d0,I”_d0св=4.175-3.292=0.883

5.5 Определение постоянных времени

- постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутых демпферных контурах и обмотках статора,

где x_f и r_f индуктивное и активное сопротивление обмотки возбуждения,

x_f=x_f+x_ad,

где - индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения.

x_f=0.092+1.687=1.779

с

T_1do=T'_d0-T_f0 - постоянная времени продольных демпферных контуров при разомкнутой обмотке возбуждения и обмотках статора.

T_1do=13-2.833=10.167 с



- постоянная времени продольных демпферных контуров при разомкнутой обмотке возбуждения и замкнутых обмотках статора.

x_1d - индуктивное сопротивление продольных демпферных контуров,

x_1d=x_1d+x_ad,

x_1d=0.039+1.687=1.726

тогда

T'_d=T'_f+T'_1d - переходная постоянная времени

- постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутых демпферных и закороченных обмотках статора.

тогда T'_d=0.315+0.854=1.169 c

C учетом внешних сопротивлений переходная постоянная времени будет равна:

C учетом внешних сопротивлений сверхпереходная постоянная времени будет равна:

Уравнение периодической составляющей тока статора:

Постоянная времени апериодической составляющей тока статора и составляющей двойной частоты будет равна:

5.6 Составляющая тока короткого замыкания

Закон изменения апериодической составляющей тока статора:

где I_a0 - начальное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания в статоре в начальный момент времени t=0

тогда

Закон изменения составляющей тока статора двойной частоты:

- амплитуда начального значения составляющей тока статора двойной частоты.

тогда

Таким образом, для изменения тока короткого замыкания в фазе статора генератора получим:

i_A(t)=i_nt+i_at+i_2t,

Ударный ток и его действующее значение.

Ударный ток в именованных единицах, кА,

Ударный коэффициент,

Действующее значение ударного тока,

Закон изменения периодической составляющей тока статора основной частоты по продольной оси.

5.7 Закон изменения напряжения на выводах генератора и его э.д.с.

Сопротивление r_ст и r_вн мало, тогда

u_qt=-x_внi_dt

u_qt=-x_внi_dtsin(₀t+₀)

Закон изменения синхронной, переходной и сверхпереходной э.д.с. генератора по поперечной оси.

E_qt=u_qt+x_di_dt,

E'_qt=u_qt+x'_di_dt,

E”_qt=u_qt+x”_di_dt.

5.8 Амплитуды составляющих тока возбуждения генератора (приведенные к статору)

i_f0св - начальная амплитуда свободной периодической составляющей в обмотке возбуждения.



i'_f0св - начальная значение переходной апериодической составляющей тока в обмотке возбуждения.

i”_f0св - начальная значение сверхпереходной составляющей тока в обмотке возбуждения.

Закон изменения тока возбуждения генератора.

5.9 Закон изменения тока в цепях продольных демпферных контуров

где i_1d0св - начальная амплитуда свободной периодической составляющей тока в продольных демпферных контурах.

i'_1d0св - начальная значение свободной переходной составляющей тока.

i”_1d0св - начальная значение сверхпереходной составляющей тока.

Осциллограмма изменения тока короткого замыкания в фазе А статора.

Осциллограмма изменения тока возбуждения генератора.

Осциллограмма изменения тока в цепях продольных демпферных контуров.

Осциллограмма изменения напряжения на выводах генератора.

Осциллограмма изменения синхронной э.д.с. по поперечной оси.

Осциллограмма изменения переходной э.д.с. по поперечной оси.

Осциллограмма изменения сверхпереходной э.д.с. по поперечной оси.

6. Расчет несимметричного короткого замыкания в точке к₄ по расширенной схеме замещения

6.1 Расчет однофазного короткого замыкания

Найдем эквивалентные э.д.с. Е_1? , x_1? и r_1?:



Е_1?=1.132 о.е.

x_1?=1.09 о.е.

r_1?=0.037 о.е.

Схема замещения обратной последовательности по своей конфигурации подобна схеме прямой последовательности, но все э.д.с. будут равны нулю.

Найдем эквивалентное x_2? и r_2?:

x_2?=1.09 о.е.

r_2?=0.037 о.е.

Схему соединения нулевой последовательности составим с учетом того, что за обмотки трансформаторов, соединенных в ?, токи нулевой последовательности не циркулируют.

Сопротивление системы:

x_0с=3x_1с

x_0с=31.21=3.63

Сопротивление линии:

x_0l=3x_1l

x_0с=33.091=9.273

Найдем эквивалентное x_0? и r_0?:

x_0?=0.712 о.е.

r_0?=0.027 о.е.

Дополнительное сопротивление:

?x⁽¹⁾= x_2?+ x_0? ?x⁽¹⁾= 1.09+0.712=1.802 о.е.

Ток прямой последовательности:

Ток обратной и нулевой последовательности:

I_kA2⁽¹⁾= I_kA0⁽¹⁾= I_kA1⁽¹⁾=-j0.391

Полный ток поврежденной фазы:

I_kA⁽¹⁾= 3 I_kA1⁽¹⁾ I_kA⁽¹⁾= 3 (-j0.391)=-j1.173

Симметричные составляющие напряжений:

U_kA1⁽¹⁾=j(x_2?+ x_0?)I_kA1⁽¹⁾U_kA1⁽¹⁾=j(1.09+0.712)(-j0.391)=0.705

U_kA2⁽¹⁾=-jx_2?I_kA1⁽¹⁾U_kA2⁽¹⁾=-j1.09(-j0.391)=-0.426

U_kA0⁽¹⁾=-jx_0?I_kA1⁽¹⁾U_kA0⁽¹⁾=-j0.712(-j0.391)=-0.278

U_kA1(им)⁽¹⁾= U_kA1⁽¹⁾ U_б(220)U_kA1(им)⁽¹⁾= 0.705 209.091=147.409 (кВ)

Напряжение в не поврежденной фазе:

U_kВ⁽¹⁾=j(x_2?(a²-a)+ x_0?( a²-1)) I_kA1⁽¹⁾

U_kB(им)⁽¹⁾= 1.065 209.091=222.682 (кВ)

U_kC⁽¹⁾=j(x_2?( a- a²)+ x_0?(a-1)) I_kA1⁽¹⁾

Получим значения тока однофазного короткого замыкания в именованных единицах:

I_kA(им)⁽¹⁾= I_kA⁽¹⁾ I_б(220) I_kA(им)⁽¹⁾= 1.173 2.761=3.239 (кA)

Ток трехфазного короткого замыкания:

Поскольку ток однофазного короткого замыкания больше трехфазного, то проверка выключателя должно осуществляться по однофазному току.

Эквивалентные сопротивления r₁ и r₂ для элементов схемы определены в предыдущих задачах. В схеме замещения нулевой последовательности нужно учесть:

r_0л=r_1л+r_з, r_з=0.05 Ом/км

Для всех остальных элементов r₀=r₁=r₂ и r_м0=0.

r_1?= r_2?=0.037, r_0?=0.027

Дr⁽¹⁾= r_1?+ r_0? Дr⁽¹⁾= 0.037+0.027=0.064

Ударный коэффициент:

Ударный ток:

Для определения периодической составляющей тока однофазного короткого замыкания к моменту расхождения контактов выключателя оценим удаленность короткого замыкания от генераторов. Выполним расчет прямой последовательности.



Поскольку ток прямой последовательности генератора менее чем в два раза превышает номинальный ток, то к.з. можно считать удаленным от генератора G3.

Найдем ток I_1G1=I₆

I₃=I_kA1-I₁-I₂

U₅=U_kA1+I₃2.382=0.705+(-j0.146)j2.382=1.053

I₅=I₃+I₄=-j0.146+j0.005=-j0.141

I_nt⁽¹⁾=I_n0⁽¹⁾=I_kA⁽¹⁾=3.239 (kA)

Интеграл Джоуля за время отключения короткого замыкания рассчитывается с учетом t_max:

t_откmax=t_рзmax+t_{отк в} t_откmax=0.1+0.08=0.18 c



По данным построим векторную диаграмму токов и напряжений (рисунок 11).

6.2 Расчет двухфазного короткого замыкания

Граничные условия: U_kB⁽²⁾=U_kC⁽²⁾

I_kB⁽²⁾=-I_kC⁽²⁾

I_kA⁽²⁾=0

Дополнительное сопротивление:

?x⁽²⁾= x_2? ?x⁽²⁾= 1.09 о.е.

Ток прямой последовательности:

Ток обратной последовательности:

I_kA1⁽²⁾=- I_kA2⁽²⁾=-j0.519

Полный ток в фазе А:

I_kA⁽²⁾=I_kA1⁽²⁾+ I_kA2⁽²⁾=0

Ток в поврежденной фазе В:

I_kВ⁽²⁾=-jI_kA1⁽²⁾ I_kВ⁽²⁾=-j(-j0.519)=-0.899

Ток в поврежденной фазе C:

I_kC⁽²⁾=jI_kA1⁽²⁾ I_kВ⁽²⁾=j(-j0.519)=0.899

Симметричные составляющие напряжений в точке короткого замыкания:

U_kA1⁽²⁾= U_kA2⁽²⁾=jx_2?I_kA1⁽²⁾

U_kA1⁽²⁾= U_kA2⁽²⁾=j1.09(-j0.519)=0.566

U_kA⁽²⁾=2 U_kA1⁽²⁾

U_kA⁽²⁾=20.566=1.131

U_kВ⁽²⁾= U_kС⁽²⁾=- U_kA1⁽²⁾=0.566

U_kA(им)⁽²⁾= 1.131 209.091=236.57 (кВ)

Ток короткого замыкания в именованных единицах:

I_kВ(им)⁽²⁾= I_kС(им)⁽²⁾= 0.899 2.761=2.482 (кA)

Двухфазный ток короткого замыкания меньше 3-х фазного. Определим T⁽²⁾_аэк и к⁽²⁾_уд :

I_nВ⁽²⁾=I_n0⁽²⁾=2.482 (kA)

Поскольку ток прямой последовательности генератора менее чем в два раза превышает номинальный ток, то к.з. можно считать удаленным от генератора G3.

Найдем ток I_1G1=I₆

I₃=I_kA1-I₁-I₂

U₅=U_kA1+I₃2.382=0.566+(-j0.189)j2.382=1.016

I₅=I₃+I₄=-j0.146+j0.004=-j0.142

Найдем постоянную времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток двухфазного короткого замыкания:

Интеграл Джоуля:

По данным построим векторную диаграмму токов и напряжений (рисунок 12).

6.3 Двухфазное короткое замыкание на землю

Дополнительное сопротивление:

Коэффициенты взаимосвязи токов:

Ток прямой последовательности:

Ток обратной последовательности:

Ток нулевой последовательности:

Полный ток в фазе А:

I_kA^(1.1)=I_kA1^(1.1)+ I_kA2^(1.1) + I_kA0^(1.1)=0 I_kA^(1.1)=-j0.744+j0.294 + j0.45=0

Полный ток в фазе В:



Полный ток в фазе C:

Симметричные составляющие напряжений в точке короткого замыкания:

U_kA1^(1.1)=jДxI_kA1^(1.1)

U_kA1^(1.1)=j0.431(-j0.744)=0.321

U_kA1^(1.1)= U_kA2^(1.1)= U_kA0^(1.1)=0.321

U_kA^(1.1)=3 U_kA1^(1.1)

U_kA^(1.1)=30.321=0.963

U_kВ^(1.1)= U_kС^(1.1)=0

Ток в земле в точке короткого замыкания:

Ток короткого замыкания в именованных единицах:

I_kВ(им)^(1.1)= I_kB(им)^(1.1)I_б(220)= 0.754 2.761=2.082 (кA)

Напряжения в именованных единицах:

U^(1.1)_kA(им)=0.963209.091=201.355 (кВ)

U^(1.1)_kA1(им)=0.321209.091=67.118 (кВ)

Поскольку ток прямой последовательности генератора менее чем в два раза не превышает номинальный ток, то к.з. нельзя считать удаленным от генератора G3.

Найдем ток I_1G1=I₆

I₃=I_kA1-I₁-I₂

U₅=U_kA1+I₃2.382=0.321+(-j0.226)j2.382=0.859

I₅=I₃+I₄=-j0.226

Найдем постоянную времени:

Ударный коэффициент:

Ударный ток двухфазного короткого замыкания:

Интеграл Джоуля:

По данным построим векторную диаграмму токов и напряжений (рисунок 13).

Определим коэффициент замыкания сети.

Практический интерес представляет сравнение значений токов в земле при однофазном к.з., двухфазном к.з. и двухфазном к.з на землю.

где б=x_0У/x_1У,

б=0.712/1.09=0.653

При x_0У<x_1У (0.712Б1.09) ток в земле при двухфазном коротком замыкании больше чем при однофазном.

Найдем отношение токов однофазного и трехфазного к.з.:

ток однофазного больше тока трехфазного.

где к₃⁽¹⁾ - отношение модулей напряжения на неповрежденных фазах в точке однофазного к.з. к модулю напряжения в этой точке в предшествующем режиме.

Для двухфазного короткого замыкания:

Для проверки сети по условию работы, должно:

что выполняется при 1<б<5, б зависит от x_0У, которое определяется сопротивлением цепей, по которым циркулируют токи нулевой последовательности. Изменяя способ заземления нейтрали можно регулировать x_0У. Наиболее просто снизить токи можно разземлив нейтраль части трансформаторов.

7. Расчет сети методом комплексных схем замещения

Токи в ветвях и напряжения в узлах схемы, определены по программе «TKZ-3» представлены в таблице 15.

Для двухфазного короткого замыкания на землю запишем граничные условия:

U_kB^(1.1)=0

U_kC^(1.1)=0

I_kA^(1.1)=0

В записи через симметричные составляющие эти граничные условия дают:

I_kA1^(1.1)+I_kA2^(1.1)+ I_kA0^(1.1)=0

U_kA1^(1.1)=U_kA2^(1.1)=U_kA0^(1.1)=1/3U_kA^(1.1)

U_kA1^(1.1)=U_kA2^(1.1)=U_kA0^(1.1)=0.359

что соответствует напряжению в узле 2

I_kA1^(1.1)=-j1.058

I_kA2^(1.1)=j0.474

I_kA0^(1.1)=j0.584

что соответствует токам в ветвях 40, 41 и 42.

Найдем величины токов и напряжений на зажимах генератора G1, учитывая изменение фаз и величин векторов прямой, обратной и прямой последовательности при переходе через трансформатор Т1 со схемой соединения

Y/-11.

I_1G1=-j0.296I_2G1=j0.124

U_1G1=0.66U_2G1=0.233

Построим векторную диаграмму в цепи блока системы и ток короткого замыкания к₅^(1.1)_.

8. Расчет сети при продольной двухфазной несимметрии

Расчет продольной несимметрии производится в установившемся режиме , то есть в схеме замещения двигатели не учитываются, для нагрузки Е_н=0 и х_н=1.2, а для генераторов Е_г=Е_q и x_г=x_d.

Генератор 1,2:

Генератор 3:

Нагрузка:

Токи в ветвях и напряжения в узлах схемы, определены по программе «TKZ-3» представлены в таблице 16.

Для двухфазной продольной несимметрии запишем граничные условия:

I_LB=0

I_LC=0

U_LA=0

Напряжения обратной и нулевой последовательностей должны определятся относительно точек нулевого потенциала схем одноименных последовательностей.

Таким образом, напряжения в точках L и L' составит:

U'_L=U'_L1+U'_L2+U'_L0

U'_L=1.576-0.122-0.029=1.425

U_L=U_L1+U_L2+U_L0

U_L=0.475+0.475+0.475=1.425

Следовательно падения напряжения между точками L и L' в фазе А равно нулю.

Найдем величины токов и напряжений на зажимах генератора G1, учитывая изменение фаз и величин векторов прямой, обратной и прямой последовательности при переходе через трансформатор Т1 со схемой соединения

Y/-11.

I_1G1=-j0.062I_2G1=-j0.003

Построим векторную диаграмму в цепи блока системы.

Заключение

В дипломном проекте был проведен расчет токов короткого замыкания в различных точках сети. Научились определять периодическую составляющую тока короткого замыкания в любой момент времени и переходный процесс затухания апериодической составляющей.

Короткое замыкание в близи двигателя приводит к снижению напряжения на его зажимах, что ведет к остановке асинхронных двигателей. По типовым кривым было определено изменение периодической составляющей во времени, определение ударного тока и тепловой импульс, что в свою очередь определяют выбор электрооборудования для отключения токов к.з.

Наиболее важным является расчет несимметричных коротких замыканий, т.к. при однофазном коротком замыкании ток больше трехфазного короткого замыкания, а при проектировании сети электрооборудование выбирается по трехфазному короткому замыканию то необходимо предусмотреть мероприятия по уменьшению однофазного тока короткого замыкания: необходимо разземлить часть нейтралей трансформаторов для уменьшения токов нулевой последовательности.

Для турбогенераторов возможна работа при несимметрии токов в фазах при 12%. Ток при однофазном коротком замыкании и , то несимметрия составит 100%. При Продольной несимметрии (обрыв двух фаз) несимметрия составит %.

данная несимметрия является допустимым режимом работы турбогенератора.

Размещено на Allbest.ru