Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Курсовая работа выполняется по теме «Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе»

В работе рассчитываются токи и напряжения при симметричном и несимметричном коротких замыканиях (КЗ).

В объем работы входит выполнение двух разделов на основе заданной на рис.1 схемы электрической системы. Для всех разделов полагаем, что исходным установившимся режимом станции, который предшествует рассматриваемому КЗ, является номинальный режим эквивалентного генератора с выдачей им номинальной мощности при номинальном напряжении на шинах.

Исходные данные

Рис. 1

Таблицы электрооборудования.

Параметры турбогенераторов.



Обозначение	Тип турбогенераторов	Pн, МВт	Sн, МВ*А	cos ц	U, кВ	X'd, %	Xd'', %
G1	Т3В-320	320	376,5	0,85	20	25,8	0,22
G2	Т3В-320	320	376,5	0,85	20	25,8	0,22
G3	Т3В-63	63	66,3	0,8	10,5	21,6	0,17
G4	Т3В-110	110	137,5	0,8	10,5	22,7	0,17

Параметры линий, реакторов и системы.

Линии				Реакторы	Система
W1, км	W2, км	W3, км	W4, км	L1(тип-кВ-А-Ом)	G5, Sн МВА	Х* 1.2	Х*0
30	40	54	63	РТСТДГ-10-4000-0,1	3000	1,25	3

Параметры трансформаторов и автотрансформаторов.

Обоз нач.	Тип трансформатора	Sн, МВ*А	Uн.вн, кВ	Uн.нн, кВ	Uн.сн, кВ	Uк в-н, %	Uк с-н, %	Uк в-с, %	Pк, кВт
Т1	ТДЦ-400000/220	400	242	20	-	11	-	-	880
Т2	ТДЦ-400000/500	400	525	20	-	13	-	-	800
Т3	ТРДН-63000/220	63	230	6,3	-	11,5	28	-	265
Т4	ТДЦ-125000/220	125	242	10,5	-	11	-	-	380
Т5	ТДТН-40000/220	40	230	6,6	27,5	22	9,5	12,5	220
АТ1	АОДЦТН-167000/500/220	3*167		20		35	21,5	11	325
АТ2	АОДЦТН-167000/500/220	3*167		20		35	21,5	11	325

Примечание: 1. Pном - номинальная активная мощность; Uном - номинальное напряжение статора; cosн - номинальный коэффициент мощности; x'd - переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси; Sном - номинальная полная мощность

1. Расчет симметричного КЗ в точке K1

Схема замещения

Рис. 2

1.1 Расчет реактивных сопротивлений в именованных единицах приближенным методом

Сопротивления Т5, Х1, Х5, Х21 не учитываем т.к. они не подключены к нагрузке

- это напряжение возьмем за основное



удельное индуктивное сопротивление линии электропередачи, берем из таблицы 3.1. [1,ст98]

Здесь под коэффициентом трансформации трансформатора или автотрансформатора понимается отношение междуфазного среднего номинального напряжения холостого хода его обмотки, обращенной в сторону основной ступени напряжения, к аналогичному напряжению его обмотки, находящейся ближе к ступени, элементы которой подлежат приведению. Средние номинальные напряжения выбираются из шкалы напряжения [3], стр. 61

Определяем ЭДС всех источников. Считаем, что система является источником бесконечной мощности.

[1,ст93]

где U0, I0, cos0 - напряжение на выводах машины, ток статора и коэффициент мощности в момент времени, предшествующий КЗ.

I0 и U0 принимаем равными 1.

Преобразование схемы замещения



Рис. 3



Рис. 4



Расчет начального периодического тока в месте КЗ.

1.2 Расчет активных сопротивлений в именованных единицах приближенным методом

Rпог- удельное сопротивление, берем равным 0,1 Oм/км.



где Хк, щ, Та -соответственно индуктивное сопротивление цепи КЗ, угловая частота, постоянная времени затухания КЗ.[2,ст.89]

Сопротивления Т5, R1, R5, R21,R38,R40 не учитываем т.к. они не подключены к нагрузке.

Расчет результирующего активного сопротивления.



1.3 Расчет апериодической составляющей тока

трехфазного КЗ. Расчет ударного тока. Расчет полного тока КЗ при помощи типовых кривых для моментов времени t = 0; 0,1; 0,2; 0,3 с.

Источники		Система+	3G3
Номинальная мощность источников, МВА	137,5		189
Результирующее реактивное сопротивление Xрез, Ом	111,96	18,71	101,52
Результирующее активное сопротивление Rрез, Ом	201,63	3,32	2,405
Е, кВ	147,44	143,42	147,44
	1,31	7,66	1,45
	0.34	15,09	0,47
	3,85	0,5	3,08
	0,77	1	0,88
	1	7,66	1,276
	0,002	0,018	0,13
	1,006	1,57	1,93
	1,86	17	3,96

Сводная таблица результатов расчета тока КЗ в точке К1



Источники	Точки трехфазного КЗ, кА
			t=0	t=0,1	t=0,2	t=0,3		t=0	t=0,1	t=0,2	t=0,3
G4	1,31	1	1,85	0	0	0	1,86
	7,66	7,66	10,83	6,21	0,0002	0	17
3G3	1,45	1,276	2,05	0,95	0,44	0,2	3,96
Суммарное значение	10,42	9,936	14,73	7,16	0,4402	0,2		17,76	12,24	9,93	9,93

Векторная диаграмма токов и напряжений для места КЗ

Рис. 5

2. Расчет симметричное КЗ в точке K2

Схема замещения

Рис.6

2.1 Расчет реактивных сопротивлений в относительных единицах точным методом

- это напряжение возьмем за основное

Выбираем Sб = 1000 МВА

Здесь под коэффициентом трансформации трансформатора или автотрансформатора понимается отношение междуфазного напряжения холостого хода его обмотки, обращенной в сторону основной ступени напряжения, к аналогичному напряжению его обмотки, находящейся ближе к ступени, элементы которой подлежат приведению.



Расчет ЭДС всех источников. Считаем, что система является источником бесконечной мощности.

[1,ст93]

где U0, I0, cos0 - напряжение на выводах машины, ток статора и коэффициент мощности в момент времени, предшествующий КЗ.

I0 и U0 принимаем равными 1.

Расчет результирующего реактивного сопротивления.



Рис. 7



Рис. 8



Расчет начального периодического тока в месте КЗ.

Значение тока КЗ в именованных единицах

2.2 Расчет активных сопротивлений в относительных единицах точным методом

Rпог- удельное сопротивление, берем равным 0,1 Oм/км.

где Хк , щ,Та(3) -соответственно индуктивное сопротивление цепи КЗ, угловая частота, постоянная времени затухания КЗ.[2,ст.89]

Сопротивления Т5, R38, R40, R1,R5,R21,R4 не учитываем т.к. они не подключены к нагрузке

Расчет результирующего активного сопротивления.

2.3 Расчет апериодической составляющей тока трехфазного КЗ. Расчет ударного тока. Расчет полного тока КЗ при помощи типовых кривых для моментов времени t = 0; 0,1; 0,2; 0,3 с.

Составим расчетную таблицу

Источники	Система+
Номинальная мощность источников, МВА
Результирующее реактивное сопротивление Xрез, о.е.	0,25	0,41
Результирующее активное сопротивление Rрез, о.е.	0,062	5,02
Базовый ток,	2,51
Е, о.е.	1,15	1,18
,	6,06	7,69
	10,26	5,67
	0,59	1,35
	1	1
	6,06	7,69
	0,036	0,0002
	1,75	1
	14,99	10,87
	t=0 t=0,1 t=0,2 t=0,3	t=0 t=0,1 t=0,2 t=0,3

Сводная таблица результатов расчета тока КЗ в точке К2

Источники	Точки трехфазного КЗ, кА
			t=0	t=0,1	t=0,2	t=0,3		t=0	t=0,1	t=0,2	t=0,3
G4	7,69	7,69	10,87	0	0	0	14,99
	6,06	6,06	8,57	0,53	0,033	0,002	10,87
Суммарное значение	13,75	13,75	19,44	0,53	0,033	0,002		23,81	13,76	13,76	13,75

3. Расчет несимметричного тока КЗ для т. К1

Схеме замещения для прямой последовательности

Рис. 9

Расчет ведем в относительных единицах с точным приведением. Схема замещения аналогична схеме замещения при симметричном КЗ

Расчет будет аналогичен симметричному КЗ, и поэтому запишем сразу конечный результат.

Рис. 10

Схема замещения обратной последовательности аналогична схеме замещения прямой последовательности, но в ней отсутствуют источники ЭДС. Результирующие сопротивления прямой и обратной последовательностей относительно рассматриваемой точки КЗ можно принять равными друг другу, т.е.

.[2,cт 119]

Рис. 11

Схема замещения для нулевой последовательности:

Рис. 12

Определение сопротивлений:

Для трансформатора Т5:



Величины сопротивлений трансформаторов в схеме замещения нулевой последовательности не изменились и соответствуют тем, что были в схеме замещения прямой последовательности. Сопротивление системы необходимо пересчитать:

[2], стр. 135

Линии W1 и W2 принимаем как одноцепные без заземленных тросов:

[2], стр. 135

Линии W3 и W4 принимаем как двухцепные без заземленных тросов:

Схема замещения сворачивается относительно т.К1, где произошло КЗ на землю



Рис. 13



Ток прямой последовательности при однофазном КЗ:

[3], стр. 52

X(n) - дополнительное индуктивное сопротивление, которое определяется видом несимметричного КЗ (n) и параметрами схем замещения обратной и нулевой (при однофазном и двухфазном КЗ на землю) последовательностей [3], т.5.4, стр. 53.

X(n)= Х2 + Х0

Модуль полного (суммарного) тока поврежденной фазы в месте несимметричного КЗ связан с модулем соответствующего тока прямой последовательности следующим соотношением:

,

где т(n) - коэффициент, показывающий, во сколько раз модуль полного (суммарного) тока поврежденной фазы при n-м виде несимметричного КЗ в расчетной точке КЗ превышает ток прямой последовательности при этом же виде КЗ и в той же точке.

m(1)=3; [3], т.5.4, стр. 53

симметричное несимметричное двухфазное короткое замыкание

Определяем напряжение прямой последовательности:

Определяем напряжение обратной последовательности:

Определяем напряжение нулевой последовательности:

3.1 Векторные диаграммы токов и напряжений

Рис. 14

4. Двухфазное КЗ на землю для точки К2

Воспользуемся результатами полученными для расчета симметричного КЗ в точке К2

Схема замещения обратной последовательности аналогична схеме замещения прямой последовательности, но в ней отсутствуют источники ЭДС. Результирующие сопротивления прямой и обратной последовательностей относительно рассматриваемой точки КЗ можно принять равными друг другу, т.е.

.[4], cтр. 119

Рис.15

Схема замещения нулевой последовательности двухфазного КЗ в точке К2 аналогична схеме однофазного КЗ в точке К1, рассмотренного выше.

Преобразуем данную схему относительно точки К2:

Рис. 16



Ток в месте КЗ:

[3], т.5.4, стр. 53

Ток прямой последовательности:



Ток обратной последовательности:

Ток нулевой последовательности:

Ток в месте КЗ:

m(1,1)= ; [3], т.5.4, стр. 53

Напряжение прямой последовательности:

4.1 Векторные диаграммы токов и напряжений

Рис. 17



Рис. 18

Список использованной литература

Волкова Т.Ю., Юлукова Г.М.. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроэнергетика» / Уфимск. авиац. техн. ун-т.

Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. - Новосибирск: НГТУ, М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003.

Неклепаева Б.Н., Крючков И.П., Жуков В.В., Кузнецов Ю.П. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РД 153-34.0-20.527-98 - Московский энергетический институт (технический университет), 1998.

Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования - М.: Издательство центр «Академия», 2004.

Размещено на Allbest.ru