Электромагнитные переходные процессы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Электромагнитные переходные процессы»

НОВОЧЕРКАССК 2011

Определить сверхпереходный ТКЗ трёхфазного КЗ при повреждении в точках 4 и 5 в именованных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации.

При повреждении в точке К-4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2 Схема участка энергосистемы

Параметры элементов схемы:

Генераторы G1-G2 ТВФ-60-2: =60 МВт; =6,3кВ; =0,8; =0,195;

Трансформатор Т1-Т2 ТДТН-80000/110-У1: =80 МВА;

= 115кВ; =38,5 кВ; =6,6 кВ; =10,5%; =17%; =6,5%;

Обобщенная нагрузка Нг1: =30 МВА; =35 кВ; =0,85; 0,35;

Автотрансформатор АТДЦТН-200000/330/110: Sн= 200 МВА; =330 кВ; = 115 кВ; = 10,5кВ; =10,5 %;=38 %; = 25%;

Двухцепная линия Л1 АСО-240: L1= 70 км, погонное сопротивление = 0,4 Ом/км;

Одноцепная линия Л2 АС-120: L2= 60 км, погонное сопротивление = 0,4 Ом/км;

Система С: Sc=6500МВА.

Составим схему замещения (рис.3). Двухцепная линия, используя принцип симметрии, изображается одним элементом, а наличие параллельного элемента учитывается при вычислении сопротивления. По реактору и обмоткам низшего напряжения автотрансформаторов ток КЗ не протекает, поэтому на схеме замещения они отсутствуют.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3 Схема замещения участка энергосистемы

В качестве основной ступени принимается та ступень, где произошло КЗ. Напряжение на этой ступени 38,5 кВ.

Сопротивления всех элементов, ЭДС генераторов и системы выразим в именованных единицах.

Сопротивления генераторов G1 и G2, приведенные к их номинальным параметрам

Ом.

Сопротивления генераторов, приведенные к ОС

Ом.

В схеме замещения участвуют все обмотки трансформаторов Т1 и Т2

%,

%,

%.

соответствующие им сопротивления

Ом,

Ом,

Ом.

Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2, приведенные к ОС

Ом,

Ом,

Ом.

Сопротивление обобщенной нагрузки Нг1, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление одной цепи двухцепной линии Л1

Ом.

Сопротивление двухцепной линии, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление одноцепной линии Л2

Ом.

Сопротивление одноцепной линии, приведенное к ОС

 Ом.

Сопротивление автотрансформатора АТ, приведенное к обмотке высокого напряжения

сверхпереходной ток короткое трёхфазное замыкание

Ом.

Сопротивление автотрансформатора, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление системы С

Ом.

Сопротивление системы, приведенное к ОС

Ом.

Преобразуем схему замещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.4 Схема замещения участка энергосистемы

Ом,

Ом,

Ом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5 Схема замещения участка энергосистемы

ЭДС генераторов G1 и G2 в относительных номинальных единицах

ЭДС генераторов в именованных единицах

кВ.

ЭДС генераторов, приведенная к ОС

кВ.

ЭДС системы С в именованных единицах

кВ.

ЭДС системы, приведенная к ОС

кВ.

кВ.

ЭДС нагрузки в именованных единицах, приведенная к ОС

кВ.

Токи в ветвях схемы

кА.

кА.

Полный ток в месте повреждения равен сумме токов всех присоединений

кА.

При повреждении в точке К-5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.6 Схема участка энергосистемы

Параметры элементов схемы такие же, что и при расчете в точке К-4, плюс дополнительные:

Двухцепная линия Л3 А-95: L3= 35 км, погонное сопротивление = 0,4 Ом/км;

Трансформатор Т3-Т4 ТДН-40000/110: =40 МВА; = 115кВ; =38,5 кВ; =10,5%.

Обобщенная нагрузка Нг2: =40 МВА; =35 кВ; =0,85; 0,35;

Напряжение на основной ступени 38,5 кВ.

Составим схему замещения (рис.7). Генераторы, трансформаторы, двухцепные линии, используя принцип симметрии, изображаются одним элементом, а наличие параллельного элемента учитывается при вычислении сопротивления. По реактору и обмоткам низшего напряжения автотрансформаторов ток КЗ не протекает, поэтому на схеме замещения они отсутствуют.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.7 Схема замещения участка энергосистемы

Сопротивление двух генераторов, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление трансформаторов Т1 и Т2, приведенное к обмотке низкого напряжения

Ом.

Сопротивление двух трансформаторов, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление двухцепной линии Л1, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление одноцепной линии Л2, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление автотрансформатора АТ, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление системы С, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление обобщенной нагрузки Нг2, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление одной цепи двухцепной линии Л3

Ом.

Сопротивление двухцепной линии, приведенное к ОС

Ом.

Сопротивление двух трансформаторов Т3 и Т4, приведенное к обмотке низкого напряжения, т.е. к ОС

Ом.

Преобразуем схему замещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.8 Схема замещения участка энергосистемы

ЭДС генераторов, приведенная к ОС

 кВ.

ЭДС системы, приведенная к ОС

кВ.

ЭДС нагрузки, приведенная к ОС

кВ.

Токи в ветвях схемы

кА.

кА.

Полный ток в месте повреждения равен сумме токов всех присоединений

 кА.

Определить сверхпереходные ТКЗ при несимметричных повреждениях в точках КЗ 1(к(1)), 2(к(1,1)), 3(к(2)) в относительных базисных единицах с приближённым приведением коэффициентов трансформации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.9 Схема участка энергосистемы для определения ТКЗ

Параметры элементов схемы такие же, что приводились ранее, плюс дополнительные:

Трансформатор Т5-Т6 ТДН-40000/110: =40 МВА; = 115кВ; =38,5 кВ; =10,5%;

Реактор СДР РБСГ 10-2?2500-0,14: Iн=2,5 кА; Хр= 0,14 Ом; =10 кВ; Кс=0,6%.

Обобщенная нагрузка Нг4: =20 МВА; =10 кВ; =0,85; 0,35;

При однофазном повреждении в точке К-1

Составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей (рис.10, рис.11, рис.12).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.10 СЗПП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.11 СЗОП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.12 СЗНП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-1

Выбираем базисные условия: базисная мощность Sб =1000 МВА и базисные напряжения ступеней, которые принимаем равными средним напряжениям UбI =115кВ; UбII =340кВ; UбIII =6,3кВ; UбIV =10,5кВ.

Сопротивления элементов схемы замещения прямой последовательности выражаем в относительных единицах и приводим их к принятым базисным условиям.

;

;

;

;

;

.

Сворачивая СЗПП, найдем эквивалентное сопротивление прямой последовательности



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.13

При приближенном приведении ЭДС генераторов и системы в относительных единицах равны 1.

В СЗОП величина сопротивления генератора в общем случае отличается от сопротивления прямой последовательности прямой последовательности (поэтому использован другой порядковый номер). Однако КЗ электрически удалено от генератора, поэтому будем считать сопротивление генератора обратной последовательности равным прямой. Так как все остальные элементы схем замещения прямой и обратной последовательностей одинаковы, то их эквивалентные сопротивления равны между собой

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.14

В СЗНП сопротивления линий и системы отличаются от сопротивлений прямой (обратной) последовательностей. Для заданных линий:

- для двухцепной линии,

- для одноцепной линии, поэтому

,

,

,

,

,

.

В СЗНП участвуют все обмотки автотрансформатора:

,

,

.

соответствующие им сопротивления

,

.

Так как представляет собой небольшую отрицательную величину, то сопротивление принимается равным нулю.

Преобразуем СЗНП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/



Вычисляем ток однофазного КЗ на землю в месте повреждения

При двухфазном повреждении в точке К-2

Составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей (рис.18, рис.19, рис.20).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.18 СЗПП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.19 СЗОП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.20 СЗНП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-2

Сворачивая СЗПП, найдем эквивалентное сопротивление прямой последовательности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.20

В СЗОП эквивалентное сопротивление равно:

.

Преобразуем СЗНП

,

,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.21

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.22

Вычисляем ток двухфазного КЗ на землю

При двухфазном повреждении на землю в точке К-3

Составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей (рис.23, рис.24, рис.25).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.23 СЗПП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.24 СЗОП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.25 СЗНП участка энергосистемы для определения ТКЗ в т. К-3

,

,

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.26

Сворачиваем СЗПП

В СЗОП эквивалентное сопротивление равно

Сворачиваем СЗНП

,

,

,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.27

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.28

Вычисляем ток двухфазного КЗ

кА.

Произвести расчёт и зменения во времени периодической слагающей ТКЗ при трёхфазном КЗ в точке К3 с помощью типовых кривых при отключённой системе. Расчёт выполнить в относительных базисных единицах с приближённым приведением коэффициентов трансформации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.29 Схема участка энергосистемы

Схема замещения для расчета сверхпереходного тока приведена на рис.30 . Здесь указаны только элементы, по которым протекает ток КЗ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.30 Схема замещения участка энергосистемы

Сопротивление обмоток НН и СН автотрансформатора

Расчет с использованием типовых кривых проводится с приближённым приведением коэффициентов трансформации.

Преобразуем схему замещения

При приближенном приведении коэффициентов трансформации ЭДС эквивалентная всех источников тока КЗ равна 1. Базисное напряжение ступени Uб=10,5.

Сверхпереходный ток КЗ

кА.

Номинальный ток объединенного генератора электростанции

кА.

Относительные значения тока генератора

определяем по кривым. Действующие значения периодической составляющей тока

.

Кривая тока показана на рис. 31.

Кривая изменения действующего значения тока КЗ

4. Вычислить ударный ток КЗ при трёхфазном КЗ в точке К2 и отключённой системе. Расчёт выполнить в относительных базисных единицах с приближённым приведением коэффициентов трансформации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.32 Схема замещения для индуктивных сопротивлений

Суммарное индуктивное сопротивление цепи

Сверхпереходной ток КЗ

кА.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.33 Схема замещения для активных сопротивлений

Определяем активные сопротивления элементов схемы замещения

,

,

.

Так как активное сопротивление линии значительно превышает активные сопротивления других элементов схемы, то его расчет выполняем более точно с использованием реального значения из приложения.

Находим суммарное активное сопротивление заданного участка цепи

и эквивалентную постоянную времени

Определяем ударный коэффициент

и ударный ток

кА.

Построить векторные диаграммы для токов КЗ при однофазном КЗ в точке К1 (в месте повреждения и в ветви генератора ЭС). Система отключена. Расчёт в относительных базисных единицах с приближённым приведением коэффициентов трансформации.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.34 СЗПП участка энергосистемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.35 СЗОП участка энергосистемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.36 СЗНП участка энергосистемы

Преобразуем СЗНП



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.37

Вычисляем ток однофазного КЗ на землю в месте повреждения

кА.

Граничные условия при однофазном замыкании

Из граничных условий для токов получим

кА

Из граничного условия для напряжения

Найдем значения симметричных составляющих напряжения

,

,

Строим векторные диаграммы напряжений и токов в месте повреждения

Векторные диаграммы напряжений и токов при однофазном КЗ в месте КЗ

Строим векторные диаграммы напряжений и токов в ветви генератора ЭС

Векторные диаграммы напряжений и токов при однофазном КЗ в ветви генератора.

Размещено на Allbest.ru