Расчет токов трехфазного короткого замыкания в сетях напряжением свыше 1 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Псковский государственный университет»

Факультет Вычислительной техники и Электроэнергетики

Кафедра: Электроэнергетики и электротехники

Курсовая работа

Расчет токов трехфазного короткого замыкания в сетях напряжением свыше 1 кВ

Работу выполнил

студент группы 0023-01

Иванов С.В.

Проверил преподаватель:

Бандурин И.И.

Псков

2016



Задание:

По приведенным ниже расчетным схемам и исходным данным к ним, в соответствии с вариантом задания, необходимо:

рассчитать начальное значение периодической составляющей тока КЗ в заданной точке расчетной схемы;

рассчитать ударный ток и наибольшее действующее значение тока КЗ в заданной точке расчетной схемы;

рассчитать значение апериодической составляющей тока КЗ для моментов времени, равных 0,01 с, 0,05 с и 0,1 с.

Расчет выполнить в относительных единицах с точным приведением параметров элементов схемы замещения к основной ступени напряжения.

Расчетная схема № 2, точка КЗ № 2

Исходные данные и схема

Рисунок 1. Расчетная схема

Исходные данные к расчетной схеме

система С: S_ном = 4000 МВ А; Х_*С(ном) =1,0.

генератор G1: S_ном =40 МВ А; U_ном =10,5 кВ; cos_ном = 0,8; X_{*d (ном)} =0,153; Х_*2(ном) = 0,187; 0,212 c.

генератор G2: S_ном = 25 МВ А; U_ном = 6,3кВ; cos_ном = 0,8;

X_{*d (ном)} =0,131; Х_*2(ном) =0,16; =1,171 c.

трансформатор Т1: S_ном =63 МВ А; UВ /UН = 243/115 кВ; U_к=10,5%; Р_к =170 кВт.

трансформатор Т2: S_ном =40 МВ А; UВ /UC /UН=115/38,5/10,5кВ; U_кВ-С =11%; U_кВ-Н = 32%; U_кС-Н = 20%; Р_кВ-С= 430 кВт; Р_кВ-Н =660 кВт; Р_кС-Н =130кВт.

трансформатор Т3: S_ном= 40 МВ А; UВ /UН = 38,5 / 6,3кВ; U_к =12,5%; Р_к=125 кВт.

асинхронный двигатель М: Р_ном = 8000 кВт; U_ном = 6кВ; cos_ном = 0,917; I_*пуск = 7,43; М_*пуск =1,43.

синхронный двигатель МS: Р_ном=12500 кВт; U_ном =10кВ; = 0,2с; cos_ном= 0,88; I_*пуск = 8,86; М_*пуск = 2,24; Х_*2(ном)= Х ^//_*d(ном).

обобщенная нагрузка SН : S_ном =12 МВ А; R_*Н(ном) = 0,06.

линия W1: l =150км; Х _пог = 0,4 Ом / км; R_пог = 4,25 Ом / км.

линия W2: l =20км; Х _пог = 0,4 Ом / км; R_пог = 4,25 Ом / км.

линия W3: l = 3км; Х _пог = 0,071 Ом / км; R_пог = 0,129 Ом / км.

линия W4: l =10км; Х _пог= 0,4 Ом / км; R_пог = 4,25 Ом / км.

линия W5 : l = 6км; Х _пог= 0,071 Ом / км; R_пог = 0,129 Ом / км.

Решение

Находим I_ПО

Составим схему замещения и обозначим ступени напряжения

Рисунок 2. Схема замещения



Рассчитаем параметры схемы (E_i,X_j)

Находим параметры эквивалентного источника энергии:

E_c=U_{ср. ном}=230 кВ

X_c=X_*c(ном)=1=13,225 Ом

Найдем параметры для двухобмоточного трансформатора:

X_Т1==22,04 Ом

Находим параметры воздушной (кабельной) линии W1:

X_W1=lX_пог=30 Ом

Найдем параметры для трехобмоточного трансформатора:

X_Т2В=X_{*ТВ(ном)}

X_{*ТВ(ном)}=0,5(U_кВ-С +U_кВ-Н -U_кС-Н)=0,115

X_Т2В=0,115=1=38,02 Ом

X_Т2С=X_{*ТС(ном)}

X_{*ТС(ном)}=0,5(U_кВ-С -U_кВ-Н +U_кС-Н)=0

X_Т2С=0=0=0 Ом

X_Т2НX_{*ТВ(ном)}

X_{*ТН(ном)}=0,5(-U_кВ-С +U_кВ-Н +U_кС-Н)=0,205

X_Т2Н=0,205=0,205=0,565 Ом



Находим параметры синхронного генератора G1:

X^//_dG1= X^//_{* dG1 (ном)}=0.421 Ом

I_ном==2,199 А

Е^//_1G==11,08 кВ

Находим параметры воздушной (кабельной) линии W3:

X_W3=lX_пог=0,213 Ом

Найдем параметры синхронного электродвигателя

X^//_dMS= X^//_{* dMS (ном)}=1.126 Ом

I_ном==0,82 А

Е^//_dMS==10.47кВ

Находим параметры воздушной (кабельной) линии W2:

X_W2=lX_пог=8 Ом

Найдем параметры для двухобмоточного трансформатора:

X_Т1==4,63 Ом



Находим параметры синхронного генератора G2:

X^//_dG2= X^//_{* dG2 (ном)}=0.207 Ом

I_ном==2,29 А

Е^//_2G== 6,59 кВ

Находим параметры воздушной (кабельной) линии W4:

X_W4=lX_пог=4 Ом

Найдем параметры обобщенной нагрузки:

Е^//_н= Е^//_{* н (ном)}=5,355 кВ

Е^//_{* н (ном)}=0,85, о.е.

X^//_н= X^//_{* н (ном)}=1,157 Ом

_Х^//_{* н (ном)}=0,35, о.е.

Находим параметры воздушной (кабельной) линии W5:

X_W5=lX_пог=0,426 Ом

Найдем параметры асинхронного электродвигателя:

X^//_dM==0.00055 Ом

I_ном==840.47 A

Е^//_0M== 5.825 кВ

Определим базовые условия

U_б1=10кВ; S_б1=125МВА

I_б1==7,22 кА; Z_б1==0,799 Ом

Определим коэффициенты трансформации для расчета базовых условий:

k_2-1= =10,95

k_3-1= =2,98

k_4-3= =6,1

k_5-1= =0,473

U_б2==0,913 кВ

U_б3==3,35 кВ

U_б4==0,55 кВ

U_б5==21,14 кВ

I_б2==79,1 кА

I_б3= I_б1k_3-1=21,51 кА

I_б4= I_б1k_3-1=21,51 кА

I_б5= I_б1k_5-1=3,41 кА

Z_б2==0,00666 Ом

Z_б3==0,0899 Ом

Z_б4==0,002419 Ом

Z_б5==3,579 Ом

Приведем к основной ступени напряжения

Е_*С= Е_С/U_б5=10,87

Х_*С= Х_С/Z_б5=3,69

Х_*T1= Х_T1/Z_б1=27.58

Х_*W1= Х_W1/Z_б1=37,54

Х_*TВ2= Х_TВ2/Z_б1=47,58

Х_*TН2= Х_TН2/Z_б2=84,83

Х_*TС2= Х_TС2/Z_б3=0

Х_*dG1 = Х_dG1 /Z_б2=63,21

Е_*dG1 = Е_dG1/U_б2=12,13

Х_*W3= Х_W3/Z_б2=31,98

Х_{* dMS} = Х _dMS /Z_б2=169,06

Е_*dMS = Е_dMS /U_б2=11,46

Х_*W2= Х_W2/Z_б3=88,98

Х_*T3= Х_T3/Z_б3=51,5

Х_*dG2 = Х_dG2 /Z_б4=85,57

Е_{* dG2} = Е _dG2/U_б4=11,98

Х_*W4= Х_W4/Z_б4=1653,57

Х_*Н= Х_Н/Z_б4=478,29

Е_*Н=Е_Н/U_б4=9,73

Х_*W5= Х_W5/Z_б4=176,1

Х_{* dM} = Х _dM /Z_б4=0,22

Е_*dM=Е _dM /U_б4=10,59



Составим схему замещения с приведением к основной ступени напряжения в программе Micro Cap 9:

Рисунок 3. Схема замещения, приведенная к основной ступени напряжения

Определим начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:

I^//_ПО=I_L*I_б1+ I_P*I_б1=347.68*10^-3*7.22*10³+72.06*10^-3*7.22*10³ =3.03 кА

Находим X_экв слева и справа



Рисунок 4. Схема замещения, приведенная к основной ступени напряжения, в месте КЗ делим схему и ставим источник 1 А X_L=31.27 и X_R=164.419

Определяем параметры R в схеме:

R_C===0.935 Ом

R_G1===2.8 mОм

R_G2===0.43 mОм

R_T1=R_*T1(ном)==564 Ом

R_*T1(ном)==2,69

R_W1=R_1погl=316.77 Ом

R_W2=R_2погl=85 Ом

R_W3=R_3погl=0.387 Ом

R_W4=R_4погl=42.5 Ом

R_W5=R_5погl=0.774 Ом

R_ТВ2= R_*ТВ2=12=3,69 кОм

R_*ТВ2=(0,5(P_кВ-С +P_кВ-Н -P_кС-Н)10^-3)/=12 Ом

R_ТС2= R_*ТС2=-1.25=-46,32 Ом

R_*ТС2=(0,5(P_кВ-С P_кВ-Н +P_кС-Н)10^-3)/=-1.25 Ом

R_ТН2= R_*ТН2=4.5=12,4 Ом

R_*ТН2=(0,5(-P_кВ-С +P_кВ-Н +P_кС-Н)10^-3)/=4.5 Ом

R_T3=R_*T3(ном)==115.8 Ом

R_*T3(ном)==3.125

R_M==0.0979 Ом

R_MS===2.5 mОм

R_Н= R_*Н=0.06=0,198 Ом

Приведем к основной ступени напряжения

R_*C=R_Ck_5-1²=0.209 Ом

R_*Т1=R_Т1=564 Ом

R_*W1=R_W1=316.77 Ом

R_*ВТ2=R_ВТ2=3690Ом

R_*НТ2=R_НТ2k_2-1²=1486.7 Ом

R_*G1=R_G1k_2-1²=0.335 Ом

R_*W3=R_W3k_2-1²=46.40 Ом

R_*MS=R_MSk_2-1²=0.299 Ом

R_*W2=R_W2k_3-1²=754.834 Ом

R_*СТ2=R_СТ2k_3-1²=-411.34 Ом

R_*Т3=R_Т3k_3-1²=1028.35 Ом

R_*G2=R_G2(k_4-3 k_3-1)²=0.142 Ом

R_*W4=R_W4(k_4-3k_3-1)²=14043.68 Ом

R_*Н=R_Н(k_4-3k_3-1)²=65.42 Ом

R_*W5=R_W5(k_4-3k_3-1)²=255.75 Ом

R_*М=R_М(k_4-3k_3-1)²=32.349 Ом

Составим схему замещения с приведением к основной ступени напряжения в программе Micro Cap 9:

Рисунок 5. Схема замещения приведенная к основной ступени напряжения, в месте КЗ делим схему и ставим источник 1 А

Находим R_экв слева и справа из рисунка 5

R_L=564.209 Ом и R_R=4.817 кОм

Находим Т_а слева и справа

Т_аL=X_L/(R_L)=31.27/(314564.209)=0.000176 c

Т_аR=X_R/(R_R)=164.419/(3144.81710³)=0.000108 c



Определим ударный коэффициент

k_удL=1+exp((-0.01*(0.5+1.256/3.14))/ Т_аL=1, т.к. X_L/ R_L=0.0555

k_удR=1+exp((-0.01*(0.5+1.256/3.14))/ Т_аR=1, т.к. X_R/ R_R=0.0345

k_{уд. общ.} = k_удL+ k_удR = 2

Находим ударный ток

I_уд=I^//_поk_{уд. общ.}=8,57 кА

Наибольшее значение полного тока КЗ

I_д= I^//_по =5.248кА

ток короткий замыкание трансформатор

Размещено на Allbest.ru