Расчет режимов короткого замыкания в электроэнергетической системе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Кафедра «Электрические системы»

Курсовая работа

по дисциплине «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах»

на тему: «Расчет режимов короткого замыкания в электроэнергетической системе»

Выполнил:

Мулин А.В.

Проверил:

Мартиросян А. А.

Иваново 2016

Содержание

Введение

1. Расчет начальной стадии переходного процесса при трехфазном коротком замыкании

1.1 Преобразование схемы замещения

1.2 Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в месте повреждения

1.3 Определение значений токов короткого замыкания в ветвях источников

1.4 Проверка баланса токов короткого замыкания

1.5 Приведение токов короткого замыкания к своим ступеням трансформации

2. Расчет начальной стадии переходного процесса при несимметричном коротком замыкании

2.1 Составление схем замещения

2.2 Определение параметров схем замещения

2.3 Приведение схем замещения к простейшему виду

2.4 Расчет шунта короткого замыкания и построение эквивалентной схемы прямой последовательности

2.5 Расчет составляющих токов и напряжений в месте повреждения и построение векторных диаграмм

2.6 Графическое определение фазных токов и напряжений

2.7 Расчет полного тока поврежденной фазы и сопоставление его с графически найденным

2.8 Расчет тока трехфазного короткого замыкания

2.9 Построение для сечения векторных диаграмм токов и напряжений

3. Расчет изменения во времени тока трехфазного короткого замыкания в месте повреждения на шинах низшего напряжения электростанции

3.1 Расчет по составляющим от отдельных типов источников

3.2 Расчет апериодической слагающей

3.3 Определение значения ударного тока

3.4 Построение графической зависимости изменения мгновенных значений полного тока короткого замыкания

Заключение

Список литературы

Аннотация

Введение

Исходные данные

Таблица 2. Данные вводимой электростанции

Вариант	Параметры синхронного генератора	Параметры реактора
	Sном, МВА	Хd”, о.е.	Х2, о.е.	Та, с	режим	секционного
					Ро, МВт	Qо, Мвар	Uо, кВ	Iном, кА	Хр, Ом	ДРн, кВт (на фазу)
26	3.125	0,144	0,176	0,073	1.75	1.31	9.7	400	0,45	1.9

Общие параметры:

для генераторов: Ег” = 1,08 о.е., Хd” = 0,125 о.е., Х2 = 0,2 о.е.;

для двухобмоточных трансформаторов: Uном вн = 110 кВ, Uк % = 10,5 %;

для линий электропередач: х1 = 0,4 Ом/км, х0-I = 3,5х1, x0-II=2x1.

1. Расчет начальной стадии переходного процесса при трехфазном коротком замыкании

Составление схемы замещения

Рис. 1.1. Исходная схема системы

Рис. 1.2. Схема замещения системы

Определение параметров схемы замещения

Расчет ведется в системе относительных единиц, поэтому принимаем базисные значения мощности и напряжения:

МВ·А

 кА

кА

Э.Д.С. эквивалентной системы принимается:

Примечание: Расчёты ведутся в базисных значения, но для простоты записи формулы записываться без *

Сопротивление системы:

Сопротивления линий электропередач:

Сопротивления трансформаторов:

Трехобмоточные:

Сопротивления генераторов вводимой электростанции:

Сопротивление секционного реактора:

Сопротивление двигателей на низшем напряжении электростанции:

Сопротивления нагрузок подстанций:



Э.Д.С. генераторов и двигателей на шинах генераторного напряжения:

1.1 Преобразование схемы замещения

Преобразуем треугольник в звезду



Рис. 1.3 Первый этап приведения схемы.

Рис. 1.4. Второй этап приведения схемы.

Вторая цепь у нас такая же то:



Рис. 1.6. Четвертый этап приведения схемы



Рис. 1.7. Пятый этап приведения схемы

Рис. 1.8. Шестой этап приведения схемы

Рис. 1.9. Седьмой этап приведения схемы



Рис. 1.10. Восьмой этап приведения схемы

Рис. 1.11. Приведенная схема системы

1.2 Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в месте повреждения

кА

1.3 Определение значений токов короткого замыкания в ветвях источников



1.4 Проверка баланса токов короткого замыкания

1.5 Приведение токов короткого замыкания к своим ступеням трансформации

кА;

кА;

кА;

кА;

кА;

кА.

кА.

2. Расчет начальной стадии переходного процесса при несимметричном коротком замыкании

Токи несимметричного короткого замыкания считаются с применением метода симметричных составляющих. Для этого составляются три схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательности. Затем токи по каждой из них рассчитываются отдельно, а полученные составляющие реального тока короткого замыкания суммируются с учетом фазовых сдвигов между ними. Величина полного тока несимметричного короткого замыкания может быть определена при составлении и расчете эквивалентной схемы прямой последовательности, построенной с учетом граничных условий для данного вида несимметричного режима.

2.1 Составление схем замещения

Рис. 2.1. Исходная схема электрической системы

Рис. 2.2. Схема замещения прямой последовательности

Схема замещения обратной последовательности

Рис. 2.3. Схема замещения обратной последовательности

Схема замещения нулевой последовательности

Рис. 2.4. Схема замещения нулевой последовательности

2.2 Определение параметров схем замещения

Расчет ведется в системе относительных единиц, поэтому принимаем базисные значения мощности и напряжения:

МВ·А

 кВ

кА

Ом.

Определение параметров схемы прямой последовательности

Схема замещения и все значения будут идентичны семеричному короткому замыканию(1 раздел), к схеме замещения добавиться только ЭДС Uk1,в точке КЗ.

Определение параметров схемы обратной последовательности

Все сопротивления, указанные на схеме замещения прямой последовательности, для одноименных элементов схемы обратной последовательности останутся прежними. Изменятся только сопротивления генераторов электростанции и нагрузок подстанций. Э.Д.С. будут равны нулю. замыкание ток трансформация апериодический

Сопротивления генераторов электростанции:

Сопротивления нагрузок подстанций:

Определение параметров схемы нулевой последовательности

В схеме замещения нулевой последовательности изменятся значения сопротивлений систем и линий электропередачи. Это изменение связано с тем, что токи нулевой последовательности не различаются по фазе в разных проводах. Кроме того в линиях учитывается увеличение сопротивления за счет взаимного индуктивного влияния проводов двухпроводной линии.

Сопротивление системы:

Сопротивления линий:

2.3 Приведение схем замещения к простейшему виду

Приведение схемы прямой последовательности

Преобразуем треугольник в звезду



Вторая цепь у нас такая же то:

Рис. 2.6. Второй этап приведения схемы прямой последовательности



Рис. 2.7. Третий этап приведения схемы прямой последовательности



Рис. 2.8. Четвертый этап приведения схемы прямой последовательности

Рис. 2.9. Пятый этап приведения схемы прямой последовательности

Рис. 2.10. Приведенная схема прямой последовательности

Приведение схемы обратной последовательности

Некоторые значения сопротивлений не будут отличатся от полученных для схемы замещения прямой последовательности. Поэтому можно воспользоваться результатами предыдущего расчета.

Преобразуем треугольник в звезду:



Рис. 2.15. Пятый этап приведения схемы обратной последовательности

 Шестой этап приведения схемы обратной последовательности

Приведение схемы нулевой последовательности

Рис. Первый этап приведения схемы нулевой последовательности

Преобразуем звезду в треугольник:



Рис. 2.19. Второй этап приведения схемы нулевой последовательности

Преобразуем звезду в треугольник:

Рис. 2.20. Третий этап приведения схемы нулевой последовательности



Рис. Четвертый этап приведения схемы нулевой последовательности

Рис. Пятый этап приведения схемы нулевой последовательности

2.4 Расчет шунта короткого замыкания и построение эквивалентной схемы прямой последовательности

Рис. 2.22. Эквивалентная схема прямой последовательности

2.5 Расчет составляющих токов и напряжений в месте повреждения и построение векторных диаграмм

Для расчета несимметричного короткого замыкания и составления эквивалентной схемы прямой последовательности приняли, что “особой” будет фаза - С, поскольку, согласно заданию, двухфазное короткое замыкание на землю произойдет в фазах А и В, фаза С будет находиться в отличных условиях. Граничные условия записываются для “особой” фазы.

Граничные условия для двухфазного короткого замыкания на землю:

Напряжение прямой последовательности определиться как падение напряжения на дополнительном сопротивлении :



По граничным условиям для составляющих напряжений:

; ; ;

2.6 Графическое определение фазных токов и напряжений

Рис. Векторная диаграмма токов в месте повреждения

Рис. 2.24. Векторная диаграмма напряжений в месте повреждения

; ;

; ;

кА

кВ.

2.7 Расчет полного тока поврежденной фазы и сопоставление его с графически найденным

кА

2.8 Расчет тока трехфазного короткого замыкания

кА

Расчёт распределения симметричных составляющих токов и напряжений в схемах замещения отдельных последовательностей и определение их значений в заданном сечении (при несимметричном КЗ).

Схема замещения прямой последовательности:



Рис. Схема замещения прямой последовательности для сечения

Рис. 2.25. Преобразованная схема замещения прямой последовательности для сечения

о.е.

о.е.

Схема замещения обратной последовательности:



Рис. Схема замещения обратной последовательности для сечения

о.е.

о.е.

о.е.

о.е.

о.е.

Токи нулевой последовательности отсутствуют, т.к. перед сечением имеется трансформатор с группой соединения .

2.9 Построение для сечения векторных диаграмм токов и напряжений

Рис. 2.28. Векторная диаграмма напряжений в месте сечения

Векторная диаграмма токов в сечении:



Рис. Векторная диаграмма токов в месте сечения

3. Расчет изменения во времени тока трехфазного короткого замыкания в месте повреждения на шинах низшего напряжения электростанции

3.1 Расчет по составляющим от отдельных типов источников

Для расчетов используются начальные значения периодических токов трехфазного короткого замыкания, полученные в первой части данной работы.

Рис. 3.1. Схема системы

кА;

кА;

кА;

кА.

Номинальные токи машин:

кА;

кА.

Удаленность машины от точки короткого замыкания характеризуется отношением тока короткого замыкания к номинальному току машины.

Используя типовые кривые П1.1 [1] стр. 43 и П1.2 [1] стр. 45 определяем коэффициент гt, показывающий изменение периодической составляющей тока во времени. Данные заносятся в таблицу.

Таблица 3.1 - Изменение периодических составляющих токов

t, с	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125	0,15	0,175	0,2
гtG1	1	0,86	0,79	0,75	0,73	0,695	0,68	0,665	0,655
IПG1(t)	1.185	1,019	0.936	0.889	0.865	0.824	0.806	0.788	0.776
гtG2	1	0,93	0,845	0,79	0,765	0,75	0,725	0,71	0,7
IПG2(t)	0.955	0.888	0.807	0,754	0,731	0,716	0,692	0,678	0,668
гtМ	1	0,72	0,55	0,44	0,36	0,29	0,24	0,2	0,18
IПМ(t)	0,119	0,086	0,065	0,052	0,043	0,035	0,029	0,024	0,021

Рис. 3.2. Графики изменения периодических слагающих тока

3.2 Расчет апериодической слагающей

кА;

кА;

кА;

кА.

Рис. 3.3. Графики апериодической слагающей тока короткого замыкания

3.3 Определение значения ударного тока

 кА;

кА;

кА;

кА;

кА.

3.4 Построение графической зависимости изменения мгновенных значений полного тока короткого замыкания

Рис. 3.4. Графики изменения тока короткого замыкания.



Заключение

В результате расчетов получили:

1) первая часть - ток трёхфазного короткого замыкания на шинах низшего напряжения (точка К1) - I(3)К1 = 6.013 кА;

2) вторая часть - ток однофазного короткого замыкания (точка К2) -

I(1,1)К2 = 15,669 кА;

3) ток трёхфазного короткого замыкания (точка К2) - I(3)К2 = 17.22 кА;

4) третья часть - ударный ток короткого замыкания (точка К1) - iу = 15.995 кА.

Были построены графики изменения периодической, апериодической составляющих тока трехфазного короткого замыкания на шинах низшего напряжения электростанции, и график изменения полного тока короткого замыкания.

Список литературы

1. Расчёт режимов короткого замыкания в электроэнергетической системе. Сборник заданий для курсовой работы. /ИГЭУ; Сост.А.А. Братолюбов., А.Е. Аржанникова. - Иваново. 2001.

2. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.-М.-Л.: Энергия, 1964.

3. Расчёт режима симметричного короткого замыкания в электрической системе. Методические указания для самостоятельной работы студентов./ИГЭУ; Сост.А.А. Братолюбов. - Иваново. 1989

Аннотация

Расчет режимов короткого замыкания в электроэнергетической системе требуется производить как при эксплуатации, так и при развитии энергосистемы, в частности, при вводе новых объектов: электрических станций и подстанций. При этом для проверки электрооборудования, настройки устройств защиты и других целей рассматриваются различные виды коротких замыканий в различных расчетных точках. В данной курсовой работе задания по расчету режимов короткого замыкания также связываются с вводом того или иного объекта, задаваемого условно по вариантам в реальных, но достаточно упрощенных схемах действующих энергосистем. Расчетная точка КЗ при этом задается на вновь вводимом объекте. Решение поставленной задачи возможно различными путями. Один из них предполагает наличие или составление полной расчетной схемы электроэнергетической системы с дальнейшим применением ЭВМ и специальных программ автоматизированного расчета короткого замыкания. Другой способ состоит в эквивалентировании части рассматриваемых систем, то есть в упрощении схем до обозримых размеров. При этом если известен ток короткого замыкания на шинах примыкания системы, то можно заменить всю сложную схему системы одним эквивалентным источником.

В качестве вновь вводимого объекта в заданную схему электроэнергетической системы рассматривается электростанция, работающая с местной двигательной нагрузкой на шинах генераторного напряжения.

За исходную принята схема Ярославской электроэнергетической схемы.

Размещено на Allbest.ru