КУРСОВАЯ РАБОТА

По предмету: Переходные процессы в электрических системах.

Задание на выполнение курсовой работы

Для начального момента времени (t = 0), аналитическим методом расчета в системе относительных единиц требуется:

1. Рассчитать сверхпереходные токи для трехфазного и всех видов несимметричных к.з: двухфазного, однофазного и двухфазного на землю.

2. Построить векторные диаграммы токов и напряжений для несимметричных к.з. в месте возникновения несимметрии.

Выбор точки короткого замыкания - К-4.

Вариант схем электрической системы.

Параметры элементов электрической системы.

Система S к.з МВА

Элемент № 1

Элемент № 2

Г-1,2,3

Т-1,2

Н-1

Г-4,5

Т-3

S н мВА

Uн кВ

Хd//

S н мВА

Ном.напр.

Uк%

S н мВА

S н мВА

Uн кВ

Хd//

S н мВА

Ном.напр.

Uк%

Uвн кВ

Uнн кВ

Uвн кВ

Uнн кВ

4000

117,5

10,5

0,183

125

121

10,5

10,5

50

50

15,75

0,23

125

121

15,75

10,5

Элемент № 4

Элемент № 6

Г-8

Автотрансформатор АТ-1

Т-6

Н-2

S н мВА

Хd//

Uн кВ

S н мВА

Ном.напр. Uвн кВ

Ном напряжение

Напряжение к.з.

S н мВА

Uк %

Ном.напр.

S н мВА

Uвн кВ

Uсн кВ

Uнн кВ

в-с %

в-н %

с-н %

Uвн кВ

Uнн кВ

62,5

0,134

6,3

125

121

230

121

6,6

11

31

19

80

11

242

6,3

60

Элемент № 8

Элемент № 7

Автотрансформатор АТ-2

Н-4

Т-7

Н-3

Ном. напр. Uвн кВ

Ном.напряжение

Напряжение к.з.

S н мВА

S н мВА

Uк %

Ном.напр.

S н мВА

Uвн кВ

Uсн кВ

Uсн кВ

в-с %

в-н %

с-н %

Uвн кВ

Uнн кВ

250

230

121

38,5

11

32

20

120

80

10,5

115

6,3/6,3

60



Воздушные линии
Л-1	Л-2	Л-3	Л-4	Л-5
L км	Х0/Х1	L км	Х0/Х1	L км	Х0/Х1	L км	Х0/Х1	L км	Х0/Х1
120	5,5	60	2,0	65	5,5	65	4,7	130	3,5

1.1 Составляем схему замещения прямой последовательности

Схема замещения прямой последовательности.

1.2 Расчет параметров элементов схемы замещения в относительных единицах.

Генераторы вводим в схему замещения своими переходными э.д.с. Е ^//_(Н) и сопротивлениями Х_d^//.

Так, как по заданию известно, что все генераторы до возникновения к.з. работали с номинальной нагрузкой (Iо = 1, Uо = 1) и соs ?о = 0,8.



Е//1?Е//6 == =1,1

Е//7=1, так как система является источником неограниченной мощности с неизменным напряжением.

Е//8=

Е//9=Е//10 = Е//11 ===1,14

За базисную мощность примем Sб = 1000 МВА, а за базисное напряжение на I ступени UбI=121кВ. Соответственно этому базисные напряжения на других ступенях схемы будут:

, , UбIV = 6,63, UбV = 38,5, UбVI = 230.

А базисные токи на ступенях:

,

IбII =55,05, IбIII=36,7, IбIV = 87,18, IбV=15,01, IбVI =2,51.

Сопротивления элементов схемы замещения в относительных единицах, при базисных условиях:

Для генераторов Г-4, Г-5:

генератора Г-8:

генераторов Г-1,Г-2,Г-3:

Для системы:

Для двухобмоточного трансформатора Т-3:

Трансформаторов Т-1,Т-2:

трансформатора Т-6:

трансформатора Т-7:

Для автотрансформатора АТ-1:

Uтв% = 0,5?(Uk в-с% + Uk в-н% - Uk с-н%) = 0,5?(11+31-19) = 11,5

Uтс% = 0,5?(Uk в-с% + Uk с-н% - Uk в-н%) = 0,5?(11+19-31) = -0,5 < 0

Uтн% = 0,5?(Uk в-н% + Uk с-н% - Uk в-с%) = 0,5?(31+19-11) = 19,5

, Х20 = 0,

Для автотрансформатора АТ-2:

Uтв% = 0,5?(Uk в-с% + Uk в-н% - Uk с-н%) = 0,5?(11+32-20) = 11,5

Uтс% = 0,5?(Uk в-с% + Uk с-н% - Uk в-н%) = 0,5?(11+20-32) = -0,5 < 0

Uтн% = 0,5?(Uk в-н% + Uk с-н% - Uk в-с%) = 0,5?(32+20-11) = 20,5

, Х23 = 0,

Воздушные линии:

Нагрузки вводим в схему замещения в точках их действительного присоединения: при этом их относительная реактивность принимается Х^//_нагр=0,35, а э.д.с. Е^//_нагр =0,85 при их заданной полной рабочей мощности и среднем напряжении той ступени, где эти нагрузки присоединены.

Хнагр =

Х30=

Х31= Х32 =

Х33 =



Схема замещения прямой последовательности.

1.3 Преобразование схемы замещения

Преобразование схемы замещения выполняем в направлении от источников питания к месту короткого замыкания К-4.

Для параллельного соединения ветвей Е₁х₁ и Е₂х_{2 ,} а так же равным и аналогичным им Е₃х₃ и Е₄х₄, Е₅х₅ и Е₆х₆:

Е₁₂ = Е₁₃ = Е₁₄ =

Х₃₄ = Х₃₅ = Х₃₆ =

Для последовательного соединения Х₃₄ и Х₁₂, а так же равным и аналогичным им Х₃₅ и Х₁₃ и Х₃₆ и Х₁₄:

Х₃₇ = Х₃₈ = Х₃₉ = Х₃₄ + Х₁₂=2,29 + 0,84 = 3,13;

Для последовательного соединения Х₇ и Х₁₉:

Х₄₀ = Х₃₇ + Х₁₉=0,25 + 0,92 = 1,67;

Для последовательного соединения Х₈ и Х₂₁:

Х₄₁ = Х₈ + Х₂₁=2,14 + 1,56 = 3,7;

Для параллельного соединения равных Х₁₅ и Х₁₆:

Х₄₂ =

Для параллельного соединения ветвей Е_Н1х₃₀ , Е₉х_{9 ,} Е₁₀х₁₀ и Е₁₁х₁₁::

Е₁₂=

Х₄₃ =

Для соединенных последовательно Х₂₂, Х₂₉, Х₁₇, Х₃₁:

Х₄₄ = Х₂₂ + Х₂₉ + Х₁₇ + Х₃₁ = 0,46 + 0,98 + 1,28 + 5,8 = 8,52;

Для последовательного соединения Х₂₄ и Х₃₃:

Х₄₅ = Х₂₄ + Х₃₃ = 0,82 + 2,9 = 3,72;

Для последовательного соединения Х₂₄ и Х₃₃:

Х₄₆ = Х₁₈ + Х₃₂ = 1,28 + 5,8 = 7,08;

Для параллельного соединения ветвей Е₁₂х₃₄ , Е₁₃х₃₅ и Е₁₄х₃₆ :

Е₁₆=

Х₄₇ =

Для параллельного соединения ветвей Е₇х₄₀ и Е₈х₄₁

Е₁₇ =

Х₄₇ =

Для последовательного соединения Х₂₀ и Х₄₇:

Х₄₈ = Х₂₀ + Х₄₇ = 0 + 1,15 = 1,15;

Для последовательного соединения Х₄₂ и Х₄₃:

Х₄₉ = Х₄₂ + Х₄₃ = 0,42 + 0,49 = 0,91;

Для параллельного соединения ветвей Е_Н2х₄₄ и Е_Н4х₄₅

Е₁₈ =

Х₅₀ =



Для параллельного соединения ветвей Е₁₇х₄₈ и Е₁₅х₄₉

Е₁₉ =

Х₅₁ =

Преобразуем треугольник сопротивлений Х_25, Х₂₆, Х₂₇ в звезду:

Х₅₂ =

Х₅₃ =

Х₅₄ =

Для последовательного соединения Х₄₇ и Х₅₄:

Х₅₅ = Х₄₇ + Х₅₄ = 0,76 + 0,81 = 1,57

Для последовательного соединения Х₅₁ и Х₅₃:

Х₅₆ = Х₅₁ + Х₅₃ = 0,51 + 0,88= 1,39;

Для параллельного соединения ветвей Е₁₆х₅₅ и Е₁₉х₅₆

Е₂₀ =

Х₅₇ =

Для последовательного соединения Х₅₇ и Х₅₂:

Х₅₈ = Х₅₇ + Х₅₂ = 0,74 + 0,44= 1,18;



Для параллельного соединения ветвей Е₂₀х₅₈ и Е₁₈х₅₀

Е₂₁ =

Х₅₉ =

Для последовательного соединения Х₅₉ и Х₂₈:

Х₆₀ = Х₅₉ + Х₂₈ = 0,81 + 1,8= 2,61;

Находим результирующую Э.Д.С. и реактивность схемы прямой последовательности.

Е_1? =

Х_1? =

Составляем схему замещения обратной последовательности.

Схема замещения обратной последовательности.

Схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие состоит в том, что в схеме обратной последовательности э.д.с. всех генерирующих ветвей принимают равным нулю. Началом схемы обратной последовательности является точка, объединяющая начала всех генераторных и нагрузочных ветвей. В конце схемы - точке К-4, приложено напряжение U_К2.

Результирующее сопротивление обратной последовательности получается равным результирующему сопротивлению прямой последовательности:

Х2? = Х1? = 1,92

Составляем схему нулевой последовательности. Начинаем составление с точки к.з., для того, чтобы проследить возможные пути протекания токов нулевой последовательности. Циркуляция токов нулевой последовательности имеет место только в том случае, если есть хотя бы одна заземленная нейтраль электрически связанная с точкой несимметрии. Обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, соединенные в ? или Y без заземленной нейтрали ограничивают пути циркуляции токов нулевой последовательности, поэтому элементы сети, присоединенные к этим обмоткам, в схеме замещения отсутствуют.

При протекании тока прямой последовательности в фазе воздушной линии взаимоиндукция с другими фазами уменьшает сопротивление фазы, а при протекании тока нулевой последовательности увеличивает его. По этой причине Х₁ и Х₀ воздушной линии резко различаются между собой. В задании заданы значения отношения Х₀/Х₁, по которому по известной величине Х₁ определяем сопротивление нулевой последовательности Х₀ воздушной линии.

Х₂₅ = 5,5·3,3 = 18,15

Х₂₆ = 2·1,65 = 3,3

Х₂₇ = 5,5·1,8 = 9,9

Х₂₈ = 4,7·1,8 = 8,46

Х₂₉ = 3,5·0,98 = 3,43



Схема замещения нулевой последовательности.

Находим результирующее сопротивление нулевой последовательности Х_0?. Для этого преобразуем схему замещения нулевой последовательности относительно точки возникновения несимметрии (короткого замыкания).

Для параллельного соединения равных сопротивления Х12, Х13, Х14

Для параллельного соединения равных сопротивления Х15, Х16

Для последовательного соединения сопротивления Х7 и Х19 и Х20

Х32 = Х7 + Х32 +Х32= 0,25+0,92 +0 = 1,67

Для последовательного соединения сопротивления Х23 и Х22 и Х29 и Х17

Х33 = Х23 + Х22 +Х29 +Х17 = 0 + 0,46 + 3,33 + 1,45 = 5,24

Преобразуем треугольник сопротивлений Х_25, Х₂₆, Х₂₇ в звезду:

Х₃₃ =

Х₃₄ =

Х₃₅ =

Для последовательного соединения Х₃₂ и Х₃₄:

Х₃₆ = Х₃₂ + Х₃₄ = 1,67+ 5,73 = 7,4

Для последовательного соединения Х₃₀ и Х₃₅:

Х₃₇ = Х₃₀ + Х₃₅ = 0,28 + 5,73= 6,01

Для параллельного соединения Х₃₆ и Х₃₇

Х₃₈ =

Для последовательного соединения Х₃₈ и Х₃₃:

Х₃₉ = Х₃₈ + Х₃₃ = 3,32+ 1,04 = 4,36

Для параллельного соединения Х₃₉ и Х₃₃

Х₄₀ =

Для последовательного соединения Х₂₈ и Х₄₀:

Х₄₁ = Х₂₈ + Х₄₀ = 8,46+ 2,36 = 10,82

Сопротивление Х₄₁ параллельно Х₁₈, заменим его Х_1?:

Х_0? =

1.4 Расчет токов и напряжений в точке короткого замыкания К-4

Трехфазное к.з.

Ток прямой последовательности:

Где - результирующая э.д.с. схемы прямой последовательности,

- результирующее сопротивление схемы прямой последовательности относительно точки к.з.

 - дополнительное сопротивление, зависящее от вида к.з. и результирующих сопротивлений схем обратной и нулевой последовательности.

Периодическая составляющая тока поврежденной фазы в месте к.з.:

,

Где m⁽ⁿ⁾ - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида к.з.

Для трехфазного к.з. = 0 и m⁽³⁾ = 1.

Векторные диаграммы токов и напряжений при разных видах короткого замыкания

Двухфазное короткое замыкание



Однофазное короткое замыкание

Двухфазное короткое замыкание на землю

Масштабы для всех видов короткого замыкания одинаковы.