Электромеханические переходные процесы

Таблица 9. Параметры асинхронных двигателей АД-2

1.2 Расчет параметров аварийного режима для начального момента времени t=0

Ударный ток КЗ: ,

где - ударный коэффициент, показывает превышение ударного тока над амплитудой периодической составляющей; для рассчитываемого места КЗ по [1, табл. П1.5, стр. 44] принимаем единый , . для всех источников подпитки места КЗ.

Тогда ударный ток: кА

Наибольшее действующее значение полного тока КЗ:

кА

Параметры тока КЗ, протекающего через выключатель В5 для t=0

Согласно рекомендациям [1, стр. 10] для точек КЗ, имеющих двухстороннюю подпитку, необходимо ориентироваться на большую величину периодической слагаемой тока через выключатель.

Ориентируясь на коэффициенты токораспределения, видно, что максимальное значение тока, протекающего через выключатель, будет иметь место когда через выключатель протекают токи источников ТГ2 и ТГ3.

Действующее значение периодической слагаемой тока к.з., протекающего через выключатель,

кА

Ударный ток, действующий на выключатель

кА

Распределение периодической слагаемой тока КЗ по ветвям схемы для t=0

Периодическая слагаемая тока, приведенная к U_Бi в любой ветви i схемы, определяется по выражению: .

В результате получаем для t=0:

СД-1: кА

ТГ1: кА

ТГ2; ТГ3: кА

Система: кА

Расчет остаточных напряжений в узлах схемы для t=0

Расчет остаточных напряжений основан на законах Кирхгофа. В качестве опорных точек для нахождения остаточных напряжений можно принять точки с уже известными напряжениями: U_КЗ=0 и ЭДС источников.

1) На шинах ТГ1:

кВ

2) На шинах системы:

кВ

Расчет ЭДС источников питания в именованных единицах

ЭДС источников, приведенная к U_Бi в любом i элементе питания схемы, определяется по выражению: .

В результате получаем:

ТГ1,2,3: кВ

Система: кВ

СД-1: кВ

1.3 Расчет токов КЗ для времени t=0,2 с

Для системы периодическая слагающая во времени не изменяется:

Для источников конечной мощности периодическая слагающая тока с течением времени может затухать, что определяется их удаленностью от места КЗ. Для расчета периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени t используется метод типовых кривых, персональных для синхронных генераторов [1, рис. П1.8, стр. 50], синхронных двигателей [1, рис. П1.9, П1.10, стр. 51] и асинхронных двигателей [1, рис. П1.11, стр. 52].

Для каждого источника питания определяют соотношение периодической составляющей тока КЗ источника в начальный момент времени к его номинальному току. Указанный ток должен быть рассчитан при одном и том же напряжении.

; ; .

Эти соотношения указывают на условную электрическую удаленность источника от точки КЗ. Чем больше указанное отношение, тем ближе источник к точке КЗ.

Для генерирующих источников рассчитываемой схемы имеем:

ТГ1:

ТГ2:

ТГ3:

СД-1:

По типовым кривым [1, рис. П1.8, стр. 50] для турбогенераторов для момента времени t=0,2 с. определяем соотношение: .

ТГ1:

ТГ3, ТГ2:

По типовым кривым [1, рис. П1.10, стр. 51] для СД для момента времени t=0,2 с. определяем соотношение:

Система:

Действующее значение периодической слагаемой в месте КЗ для t=0,2 с.

Действующее значение тока протекающего через выключатель В5 t=0,2 с.

Значение апериодической составляющей тока КЗ,

протекающего через выключатель В5 t=0,2 с.

кА

Действующее значение полного тока протекающего

через выключатель В5 t=0,2 с.

кА

Мощность КЗ отключаемая выключателем В1 t=0,2 с.

МВА

2. Расчет режима несимметричного к.з. в сложной электрической сети

Задание:

Для электрической схемы, исходная схема которой приведена на рис. 1, выполнить в заданной точке расчет несимметричного короткого замыкания. Точка и вид к.з. выбираются по табл. 4 в соответствии с кодовым номером №3.

При расчете для момента t=0 определить:

· - действующее значение периодической составляющей тока к.з.;

· - ударный ток к.з.;

· фазные токи (кА) для ВЛ, связывающей точку к.з. с узлом схемы, обозначенного символом с номером N, равным номеру точки к.з. (для двухцепной ВЛ - на одну цепь);

· фазные и линейные напряжения (кВ) для точки к.з. и узла с символом с номером N, равным номеру точки к.з.;

· построить векторные диаграммы токов (в точке к.з. и ВЛ) и напряжений (в точке и узле ).

В практических расчетах несимметричных режимов используются те же допущения, что и при анализе симметричного трехфазного КЗ.

Расчет проводим в системе относительных единиц при тех же базисных условиях.

Используем те же исходные данные, что и при симметричном режиме. Нагрузку не учитываем, т.к. она находится вдалеке от места КЗ и не оказывает существенного влияния на ток КЗ.

Сопротивления системы для всех последовательностей принимаем одинаковыми и равными сопротивлению прямой последовательности.

Таблица 11

Сопротивление элементов и ЭДС источников питания в относительных единицах для исходной схемы представлены на рис. 12.

Определим результирующее сопротивление и результирующую ЭДС относительно точки КЗ.

Рис. 11

Рис. 12. Схема замещения прямой последовательности

Рис. 13

Преобразуем «треугольник» сопротивлений в «звезду»:

Преобразуем «звезду» сопротивлений в «треугольник»:

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

Рис. 19

Определим периодическую слагающую для фиктивного трехфазного замыкания:

Расчет коэффициентов токораспределения

Для решения задач, сформулированных в задании 2, требуется знать коэффициент токораспределения ветви С_9:

1) за основу С₀:

Проверка: С₄₀+С₄₁=С₀ 0,7+0,3=1 - проверка выполняется

2) за основу С₄₀:

Проверка: С₃₇+С₃₆=С₄₀ 0,2+0,5=0,7 - проверка выполняется

3) за основу С₄₁:

Проверка: С₉+С₃₈=С₄₁ 0,251+0,049=0,3 - проверка выполняется

2.2 Схема замещения обратной последовательности

Схема обратной последовательности по структуре полностью совпадает со схемой прямой последовательности. Отличие схемы обратной последовательности состоит в том, что в ней ЭДС всех генерирующих источников питания принимаются равными нулю, а в месте КЗ приложено напряжение обратной последовательности U_2К.

Принимаем, что схема обратной последовательности и её сопротивления совпадают со схемой прямой последовательности (но в реальности это не так, сопротивления генераторов не равны), реактивности обратной последовательности синхронных машин и нагрузка практически постоянны и не зависят от вида и условий возникновения несимметрии, а также от продолжительности переходного процесса.

,

Рис. 20. Схема замещения обратной последовательности

Вследствие того, что ЭДС источников питания не одинаковы, коэффициенты токораспределения прямой и обратной последовательностей, строго говоря, не равны. Однако, учитывая незначительный разброс значений ЭДС, допустимо принять .

2.3 Схема замещения нулевой последовательности

Схема нулевой последовательности существенно отличается от схемы прямой последовательности и в значительной мере определяется соединением обмоток трансформаторов. Началом схемы нулевой последовательности считают точку, в которой объединены ветви с нулевым потенциалом. А её концом - место КЗ, в которой приложено U_0К.

Схема нулевой последовательности представлена на рис. 19.

Для автотрансформаторов АТ4, АТ5, трансформаторов Т1, Т2, Т3 и системы сопротивления нулевой последовательности равны сопротивлениям прямой последовательности.

В упрощенных практических расчетах сопротивление нулевой последовательности Х₀ воздушных линий электропередач допускается определять через коэффициент К=Х₀/Х₁, значение которого зависит от конструктивного исполнения ЛЭП.

Определим сопротивления нулевой последовательности ВЛЭП, К определим в соответствии с заданным в исходных данных конструктивным исполнением по [1, табл. П2.1, стр. 58]:

Рис. 21. Схема замещения нулевой последовательности

Рис. 22

Рис. 23

Преобразуем «треугольник» сопротивлений в «звезду»:

Рис. 23

Рис. 24

Расчет коэффициентов токораспределения

Для решения задач, сформулированных в задании 2, требуется знать коэффициент токораспределения ветви С_9:

1) за основу С₃₃:

Проверка: С₃₀+С₃₁=С₃₃ 0,544+0,456=1 - проверка выполняется

2.4 Расчет параметров аварийного режима для начального момента t=0

Согласно метода симметричных составляющих, расчет несимметричных КЗ приводит к правилу эквивалентности тока прямой последовательности, в соответствии с которым ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ в реальной точке численно равен току трехфазного КЗ в некоторой фиктивной точке, удаленной от реальной точки на дополнительный реактанс . Дополнительный реактанс для двухфазного короткого замыкания на землю вычисляется по формуле [1, табл. П2.2, стр. 62]:

Коэффициент пропорциональности:

Примем фазу ЭДС

Действующее значение периодической слагаемой тока прямой последовательности особой фазы А:

Токи обратной и нулевой последовательностей:

Из граничных условий:

Модуль периодической слагаемой тока поврежденных фаз (В, С):

В именованных единицах:

Ударный ток КЗ:

где ; поданным [1, табл. П 1.5, стр. 44] позиция 11.

Для построения векторной диаграммы токов по месту КЗ находим

симметричные составляющие тока фазы А в именованных единицах:

Расчет фазных токов, протекающих в Л4

Для ВЛ4 имеем коэффициенты токораспределения:

Симметричные составляющие токов фазы А для Л4 в расчете на одну цепь

Для построения векторной диаграммы токов в Л4 находим симметричные составляющие тока фазы А в именованных единицах:

Фазные токи для Л4:

Расчет остаточных напряжений в месте к.з

Симметричные составляющие напряжения в месте КЗ особой фазы А:

- в относительных единицах:

- в именованных единицах

Остаточные фазные напряжения в точке КЗ в именованных единицах:

2.5 Расчет остаточных напряжений в узле 11

Расчет остаточных напряжений в узле(№11) схемы:

Фазные остаточные напряжения в узле(№11) схемы:

Линейные остаточные напряжения в узле(№11) схемы:

Построение векторных диаграмм

Векторные диаграммы приведены на рис. 25, 26, 27.

Заключение

В ходе проведения данной курсовой работы были изучены и усвоены сущности явлений, сопровождающих электромагнитные переходные процессы в электрической системе. Были рассчитаны трехфазное и несимметричное К.З. в сложной электрической системе. По результатам расчета несимметричного двухфазного К.З. на землю были построены векторные диаграммы и проверка граничных условий для данного типа К.З. с результатами расчетов.

Расчеты режимов КЗ трехфазных симметричных схем производятся на одну фазу вследствие подобия явлений, происходящих в каждой из фаз, и равенства значений одноименных величин.

При несимметрии в произвольной точке системы, которая может быть поперечной при коротком замыкании между фазами или между фазой и землей, или продольной - при неодинаковых сопротивлениях в фазах и обрывах, явления по фазам различны. Неодинаковы в том случае величины токов и напряжений, а также узлы сдвига между ними. Для нахождения токов и напряжения в любой фазе несимметричной системы необходимо составить трехфазную схему замещения и написать необходимое число уравнений с учетом взаимоиндукции, что сильно усложняет решение задачи, особенно для синхронных генераторов.

Сравнительно прост расчет несимметричных режимов в трехфазных схемах с помощью метода симметричных составляющих. Вычисление токов и напряжений при несимметричных КЗ сводится к вычислению этих величин при некотором фиктивном трехфазном КЗ. А это предоставляет возможность воспользоваться однолинейной схемой замещения и производить расчет на одну фазу. В этом состоит одно из достоинств метода симметричных составляющих.

Список используемых источников

1. Готман В.И., Хрущёв Ю.В. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Учебное пособие по курсовому проектированию по дисциплине «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах», Томск: изд-во ТПУ, 2002, - 68 с.

2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: «Энергия», 1970 - 420 с.

Размещено на Allbest.ru