Расчёт электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах

 

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный Федеральный Университет»

филиал в г. Петропавловске-Камчатском

Кафедра Промышленной Теплоэнергетики и Электроснабжения

курсовая работа

по дисциплине

Переходные процессы в системах электроснабжения

Тема работы: Расчёт электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах

Петропавловск-Камчатский 2011 г

Курсовая работа по расчёту переходных токов в электроэнергетической системе при коротком замыкании

замыкание напряжение двухфазное трехфазное ток

Исходные данные к курсовой работе (вариант 19)

1)Синхронная нагрузка

Р, кВтUн ,кВCos?Хd ,о.н.еХd ,о.н.еХd ,о.н.еХ2 ,о.н.е2000100,90,1410,2492,10,169

Х0 ,о.н.еR ,о.н.еK3Td0 ,секTd ,секTd ,секTa ,секTj ,сек0,050,0090,75,20,590,0830,15

2)Асинхронная нагрузка

Р ,кВтUн ,кВCos?KпускМпуск ,о.н.еМм ,о.н.еTj ,секR ,о.н.е800100,96,51,32,52,80,0071

3)Силовые трансформаторы

Обозначение на схемеТип трансформатораSполн ,МВ?АUвн ,кВUнн ,кВПотери Ркз ,кВтUк %Т-1, Т-2ТРДН-25000- -110/102511510,512010,5

4)Воздушные ЛЭП

Обозначение на схемеМарка проводаДлина кмRуд Ом/кмХуд Ом/кмЛ-1, Л-2ПС-95141,880,68

Список сокращений

АД - асинхронный двигатель;

ВЛЭП - воздушная линия электропередачи;

КЗ - короткое замыкание;

о.н.е - относительная единица;

ПП - переходной процесс;

СД - синхронный двигатель;

СМ - синхронная машина;

ЭДС - электродвижущая сила;

ЭУ - электроустановка;

ЭЭС - электроэнергетическая система;

РЕФЕРАТ

Курсовая работа содержит

·42 листа пояснительной записки формата А4

·4 таблицы с вариантами задания

·8 чертежей формата А4

ØПринципиальная схема электроэнергетической системы

ØЭквивалентная схема замещения при трёхфазном КЗ

ØСхема замещения прямой последовательности

ØСхема замещения обратной последовательности

ØСхема замещения нулевой последовательности

ØВекторная диаграмма токов в точке двухфазного КЗ на землю

ØВекторная диаграмма фазных напряжений в точке двухфазного КЗ

ØГрафик переходного процесса (изменения тока КЗ) при трёхфазном коротком замыкании.

Переходной процесс в электроустановке, короткое замыкание (трехфазное, трёхфазное на землю, двухфазное, двухфазное на землю, однофазное, двойное на землю), комплексная схема замещения, симметричные составляющие несимметричной трёхфазной системы токов КЗ, особая фаза электроустановки, периодическая и апериодическая составляющие тока КЗ, ударный ток КЗ, постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, фаза возникновения КЗ в электроустановке, сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси синхронной машины.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Расчет трёхфазного короткого замыкания в ЭЭС

.1 Составление схемы замещения

.2 Базисная ступень напряжения, расчёт основных параметров

.3 Приведение величин второй ступени напряжения к базисной

.4 Приведение параметров элементов схемы замещения к базисным условиям

.5 Эквивалентная схема замещения при трёхфазном КЗ

.6 Расчёт периодической составляющей сверхпереходного тока

.7 Расчёт постоянной времени цепи

.8 Определение ударного тока, и его наибольшего значения

. Расчёт двухфазного короткого замыкания на землю в ЭЭС

.1 Составление эквивалентной схемы замещения прямой последовательности, расчёт её параметров

.2 Составление эквивалентной схемы замещения обратной последовательности, расчёт её параметров

.3 Составление эквивалентной схемы замещения нулевой последовательности, расчёт её параметров

.4 Вычисление симметричных составляющих тока и напряжения в месте короткого замыкания

.5 Расчёт фазных составляющих тока и напряжения в месте КЗ

.6 Проверка расчёта построением векторной диаграммы токов и напряжений

Приложение

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Для электроустановок характерны четыре режима работы: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причём аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные - продолжительными режимами. При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и аварийные режимы их. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание. Коротким замыканием называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или с землёй, при этом токи в аппаратах и проводниках, примыкающих к месту электрического соединения (точке КЗ), резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного (нормального) режима. В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или, напротив, могут отражаться на всей системе. Кроме теплового действия, токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начальной стадии процесса КЗ, когда ток достигает максимума. При недостаточной прочности проводников и их креплений они могут быть разрушены при КЗ. Глубокое снижение напряжения и резкое искажение его симметрии, которые возникают при КЗ, вредно отражаются на работе потребителей. Так уже при понижении напряжения на 30-40% в течение 1сек и более, достаточно загруженные двигатели промышленного предприятия могут остановиться. Оставаясь включенными в сеть, остановившиеся двигатели могут вызвать дальнейшее снижение напряжения в сети, т.е. полное нарушение нормального электроснабжения не только данного предприятия, но и за его пределами (ряд же производств вообще не допускает никаких, даже кратковременных, перерывов в подаче энергии). Наконец, при задержке отключения КЗ сверх допустимой продолжительности может произойти нарушение устойчивости электрической системы, что является в сущности одним из наиболее опасных последствий КЗ, так как оно отражается на работе всей системы.

К основным причинам возникновения коротких замыканий следует отнести:

·нарушение изоляции электрического оборудования, которые вызываются старением изоляционных материалов;

·недостаточно тщательный уход за оборудованием;

·механические повреждения изоляции (например, повреждение кабеля при выполнении земляных работ);

·ошибочные действия обслуживающего персонала с высоковольтными выключателями и разъединителями;

·перекрытие голых токоведущих частей животными и птицами.

Наряду с КЗ случайного характера в системе имеют место также преднамеренные КЗ, вызываемые действием установленных короткозамыкателей понижающих подстанций; последние создают преднамеренные КЗ с целью быстрых отключений ранее возникших повреждений.

Расчёт токов короткого замыкания необходим для выбора аппаратов и проводников, их проверки по условиям термической и электродинамической стойкости при КЗ, для определения параметров срабатывания, проверки чувствительности и согласования действия устройств релейной защиты электроустановок. В результате расчета токов короткого замыкания определяются токи, протекающих по участкам сети и остаточные напряжения в момент короткого замыкания в расчетных точках. Выбор расчётных точек производится на основе анализа схемы электроснабжения с целью нахождения наиболее неблагоприятных условий повреждений, определяющих выбор аппаратов и проводников. Учитывая дискретный характер изменения параметров электрооборудования, расчёт токов КЗ для его проверки производится приближённым практическим методом, с принятием ряда допущений, при этом погрешность расчётов токов КЗ не должна превышать 5%.

При выполнении расчётов токов КЗ практическим методом, как правило принимаются нижеследующие допущения:

1)не учитывается сдвиг по фазе ЭДС генераторов и изменение частоты вращения роторов синхронных машин;

2)считается, что все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки, работают с номинальной нагрузкой;

)считается, что все синхронные машины имеют автоматические регуляторы напряжения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения;

)считается, что короткое замыкание наступает в такой момент времени, при котором ток КЗ имеет наибольшее значение (основное допущение);

)расчетное напряжение каждой ступени принимают на 5 % выше номинального напряжения сети (515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23; 0,133 кВ - приведены все встречающиеся значения напряжения, хотя некоторые отсутствуют в ГОСТ или не рекомендованы).

)учитывают влияние на токи КЗ, присоединенных к данной сети синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей. Влияние асинхронных электродвигателей на токи КЗ не учитывают при единичной мощности электродвигателей до 100 кВт, если электродвигатели отделены от места КЗ одной ступенью трансформации, а также при любой мощности, если они отделены от места КЗ двумя или более ступенями трансформации, или если ток от них может поступать к месту КЗ только через те элементы, через которые проходит основной ток КЗ от сети и которые имеют существенное сопротивление (линии, трансформаторы и т.д.).

)не учитывается ток намагничивания трансформаторов;

)не учитывается насыщение магнитных систем генераторов, трансформаторов, электродвигателей;

)пренебрегают ёмкостной проводимостью воздушных и кабельных линий; различием значений сверхпереходных сопротивлений по продольной и поперечной осям СМ;

)не учитывается возможная несимметрия трёхфазной системы;

11)не учитывается подпитка места КЗ со стороны электродвигателей напряжением до 1кВ при расчёте токов КЗ в сети напряжением выше 1кВ.

12)для электроустановок напряжением выше 1 кВ учитывают индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий, токопроводов. Активное сопротивление следует учитывать только для воздушных линий с проводами малых плошадей сечений и стальными проводами, а также для протяженных кабельных сетей малых сечений с большим активным сопротивлением.

В трёхфазных системах с заземлённой нейтралью различают следующие основные виды КЗ в одной точке (в скобках условное обозначение КЗ и многолетняя аварийная статистика по отечественным и зарубежным системам при глухозаземлённой нейтрали):

) трёхфазное (обозначение: К(3), относительная вероятность 5%);

) двухфазное (обозначение: К(2), вероятность 10%);

)однофазное на землю (обозначение: К(1), вероятность 65%), (в системах с глухозаземлённой нейтралью);

)двухфазное на землю, т.е. замыкание между двумя фазами с одновременным замыканием той же точки на землю (К(1,1), вероятность 20%).

Трёхфазное КЗ является симметричным, т.к. при нём все фазы остаются в одинаковых условиях. Напротив, все другие КЗ являются несимметричными.

Ток КЗ представляется суммой периодической и апериодической слагающих. В большинстве случаев принимается, что периодическая составляющая тока КЗ (iпt) от источника не изменяется во времени, а апериодическая составляющая (iаt) всегда затухает по экспоненте с постоянной времени Та.

1.Расчет трёхфазного короткого замыкания в ЭЭС

.1 Составление схемы замещения

.1.1 Расчётная схема для определения токов

КЗ представляет собой схему в однолинейном исполнении, в которую введены генераторы, компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели, оказывающие влияние на ток КЗ, а также элементы систем электроснабжения (линии, трансформаторы, реакторы и т. Д.), связывающие источники электроэнергии с местом КЗ. На расчётной схеме показывают расчётные точки КЗ, выбор которых зависит от цели расчётов токов КЗ. На схеме замещения все элементы цепи КЗ заменены индуктивными сопротивлениями (в сетях до 1000В - индуктивными и активными) и соединены в той последовательности, которая имеется на расчётной схеме, при этом трансформаторные связи заменяются электрическими. Элементы систем электроснабжения, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ, вводят в схему замещения сопротивлениями, а источники электроэнергии - сопротивлениями и ЭДС. Сопротивления и ЭДС схемы замещения должны быть приведены к одной ступени напряжения (основная ступень). В практических расчётах за основную ступень удобно принимать ступень, где определяются токи КЗ. На схеме замещения каждое сопротивление имеет цифровое обозначение в виде дроби: в числителе - порядковый номер сопротивления, а в знаменателе - расчётное значение его. Параметры элементов схемы замещения можно выражать в именованных или относительных единицах. Обычно в сетях напряжением выше 1кВ применяют для расчёта токов КЗ относительные единицы, а в сетях до 1000В - именованные единицы. При составлении схемы замещения в относительных единицах значения ЭДС и сопротивлений элементов схемы выражают в долях выбранных значений базисных величин (Е* , Х*).

Схема замещения имеет вид:

.1.2 Составляется таблица параметров элементов схемы, согласно варианта 19

№п/пНаименование параметраЗначение параметраПриведенное значение1Синхронная нагрузкаАктивная мощность, Р (кВт)2000Номинальное напряжение, Uном (кВ)10Коэффициент мощности, cos?0,9Сверхпереходное реактивное сопротивление по продольной оси ротора, Хd» (о.н.е)0,1416,35Переходное реактивное сопротивление по продольной оси ротора, Хd' (о.н.е)0,24911.2Реактивное сопротивление по продольной оси ротора, Хd (о.н.е)2,194,5Реактивное сопротивление обратной последовательности обмоток, Х2 (о.н.е)0,1697,61Реактивное сопротивление нулевой последовательности, Х0 (о.н.е)0,05Активное сопротивление обмоток, R(о.н.е)0,0090,41Коэффициент короткого замыкания, Кз0,7Постоянная времени затухания по продольной оси для нулевой последовательности, Td0 (сек)5,2Переходная постоянная времени по продольной оси при замыкании накоротко обмоток ротора Td' (сек)0,59Сверхпереходная постоянная времени по продольной оси при разомкнутой обмотке якоря Td (сек)0,083Постоянная времени затухания апериодической составляющей к.з. тока якоря на выводах машины, Та (сек)0,1Постоянная времени затухания демпферных обмоток прямой последовательности Тj (сек)52Асинхронная нагрузкаАктивная мощность, Р (кВт)800Номинальное напряжение, Uном (кВ)10Коэффициент мощности, cos?0,9Пусковой коэффициент, Кпуск6,5Кратность пускового момента по отношению к номинальному, Мпуск (о.н.е)1.3Максимальный момент, Мм (о.н.е)2,5Постоянная времени затухания тока КЗ прямой последовательности демпферных обмоток, Тj (сек)2,8Активное сопротивление обмоток статора, R (о.н.е)0,00710,83Силовые трансформаторы Т-1 и Т-2: ТРДН-25000-110/10Полная мощность, S(МВА)25Номинальное высшее напряжение трансформатора, Uвн (кВ)115Номинальное низшее напряжение трансформатора, Uнн (кВ)10,5Потери мощности при КЗ, Ркз (кВт)120Напряжение короткого замыкания, Uк (%)10,54Воздушные линии электропередачи Л-1 и Л-2Марка проводаПС-95Длина линии, L(км)14Удельное реактивное сопротивление провода, Xуд (Ом/км)0,68Удельное активное сопротивление провода, Rуд (Ом/км)1,88

.2 Базисная ступень напряжения, расчёт основных параметров

.2.1 Применение системы относительных единиц часто существенно упрощает расчетные выражения, описывающие процессы в различных элементах электроэнергетической системы, облегчает контроль расчетных данных и сопоставление результатов расчетов для установок различной мощности, поскольку для таких установок относительные значения расчетных величин часто имеют одинаковый порядок. Чтобы получить относительные значения различных физических величин, необходимо предварительно выбрать значения соответствующих величин, принимаемые за базисные, т.е. в качестве единиц измерения. В частности, чтобы выразить параметры различных элементов схемы замещения электрической цепи и параметры режима в системе относительных единиц, необходимо иметь четыре базисные единицы: базисное напряжение Uб базисный ток Iб базисную мощность (трехфазной системы) Sб и базисное сопротивление Zб. Две из них выбирают произвольно, а две другие определяют из соотношения для мощности трехфазной системы:

и формулы, выражающей закон Ома:

В качестве базовых величин принимаются базовая (базисная) мощность Sб и базовое (базисное) напряжение Uб. За базисную мощность принимается суммарная мощность генераторов (если мощности генераторов известны), или принимается Sб=100МВА (Sб=1000МВА). Для основной ступени, для которой производится расчёт токов короткого замыкания принимается Uб = Uср. Среднее значение напряжения ступени электрической цепи Uср берётся на 5% выше номинального напряжения сети:

ср = 0,23кВ; 0,4; 0,525; 0,69; 3.15кВ; 6,3кВ; 10,5кВ; 15,75кВ; 21кВ; 37кВ, и т.д.

В данной курсовой работе, исходя из параметров установленных трансформаторов, принимается Sб=100МВА, Uб=110кВ. Напряжение второй ступени UII=10кВ.

.2.2 Рассчитываются базисный ток и сопротивление, исходя из принятых базисной мощности и напряжения:

(1)

(2)

1.3 Приведение величин второй ступени напряжения к базисной

(3)

(4)

(5)

.4 Приведение параметров элементов схемы замещения к базисным условиям

Определяются параметры элементов схемы замещения в о.н.е с точным приведением к базисной ступени напряжения

.4.1 Параметры синхронной нагрузки

Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси ротора

(6)

Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси ротора

(7)

Реактивное сопротивление по продольной оси ротора

(8)

Реактивное сопротивление обратной последовательности обмоток статора

(9)

Активное сопротивление обмоток статора

(10)

Рассчитывается номинальная реактивная мощность синхронной нагрузки

(11)

Для синхронных генераторов и электродвигателей сверхпереходную ЭДС следует рассчитывать по формуле (5.3), приведённой в п. 5.2.2 РД153-34.0-20.527-98 (Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования):

(12)

либо по формуле для сверхпереходной поперечной ЭДС, в о.н.е:

(13)

(14)

.4.2 Параметры асинхронной нагрузки

Активные и реактивные сопротивления АД приводятся к базисным условиям второй ступени, рассчитывается сверхпереходная ЭДС АД.

Реактивное сопротивление обмоток статора

(15)

Активное сопротивление обмоток статора

(16)

Величина сверхпереходной ЭДС двигателя, приведённая к второй ступени

(17)

где по (14) , а

.4.3 Параметры силовых трансформаторов

Совокупная нагрузка (SНтр-ра) на трансформатор составит

Величина относительного реактивного сопротивления трансформатора, приведённого к базисной ступени составит

(18)

Величина относительного активного сопротивления трансформатора, приведённого к базисной ступени составит

(19)

.4.4 Параметры ВЛЭП

Для определения относительной реактивной составляющей сопротивления линии ХЛ*, ХЛ0*, и активной составляющей, приведенных к базовым условиям первой ступени, используются табличные данные: Х0/Х1 = 4,7, а также параметры ЛЭП: Худ, Rуд и длина L

Величина относительной реактивной составляющей сопротивления ВЛЭП, приведённой к базисной ступени

(20)

Величина относительной активной составляющей сопротивления ВЛЭП

(21)

Величина относительной реактивной составляющей нулевой последовательности

где (22)

.4.5 Система электроснабжения

Система представлена шинами бесконечной мощности, для которой определена относительная, приведенная к базовым условиям первой ступени величина ЭДС

(23)

.5 Эквивалентная схема замещения при трёхфазном КЗ

.5.1 Здесь представлена расчетная схема замещения для расчета трехфазного короткого замыкания. Для точки КЗ на линии, принято что оно произошло на шинах генератора. Сопротивление генератора принимается равным нулю. Сопротивления и ЭДС для данной схемы, согласно выполненного предварительного расчета в относительных единицах и приведенных к базисным условиям соответственно равны:

.5.2 Схема замещения приводится к более простой, содержащей две параллельные ветви с одинаковыми параметрами.

.5.3 По известным законам из курса ТОЭ рассчитываются эквивалентные сопротивления ветвей промежуточной схемы:

(24)

.5.4 По методу двух узлов вычисляются эквивалентные ЭДС промежуточной схемы:

(25)

.6 Рассчитывается периодическая составляющая сверхпереходного тока КЗ в именованных единицах (для получения размерной величины её численного значения, необходимо умножить относительную величину на базовый ток):

(26)

где I1 и I2 - токи КЗ ветвей промежуточной схемы замещения. Они рассчитываются как:

(27)

Тогда

.7 Расчёт постоянной времени ветвей эквивалентной промежуточной схемы замещения производится по формуле:

(28)

.7.1 Для расчёта постоянной времени необходимо вычислить активное сопротивление ветвей схемы замещения. Для этого составляется эквивалентная схема замещения системы, в которую включаются только активные сопротивления элементов:

.7.2 Схема преобразуется в промежуточную, рассчитываются значения R1 и R2:

(29)

.7.3 Рассчитываются постоянные времени затухания ветвей схемы замещения, согласно (28), при ?=314рад/сек; Х1 =8,43о.н.е; R2 =1,861о.н.е:

.8 Расчёт ударного тока и его наибольшего значения

.8.1 Определение ударного тока

(30)

.8.2 Нахождение наибольшего действующего значения ударного тока КЗ:

(31)

2. Расчёт двухфазного короткого замыкания на землю в ЭЭС

Для расчета несимметричных коротких замыканий в трехфазных электрических цепях обычно используют метод симметричных составляющих. В соответствии с этим методом, для расчета двухфазного КЗ по заданной исходной расчетной схеме, предварительно должны быть составлены эквивалентные схемы замещения прямой и обратной последовательностей, а для расчета однофазного и двухфазного КЗ на землю - также схема нулевой последовательности.

В эквивалентной схеме замещения прямой последовательности учитывают все элементы исходной расчетной схемы, причем генераторы, синхронные компенсаторы, электродвигатели и нагрузки вводят в схему замещения соответствующими ЭДС и индуктивными сопротивлениями, значения которых зависят от применяемого метода расчета и момента времени (от начала КЗ), для которого производится расчет.

Схема замещения обратной последовательности отличается от схемы замещения прямой последовательности только тем, что генераторы, синхронные компенсаторы, электродвигатели и нагрузки вводят в схему соответствующими индуктивными сопротивлениями обратной последовательности, а ЭДС этих элементов принимают равными нулю.

Схема замещения нулевой последовательности существенно отличается от схем замещения прямой и обратной последовательностей и в основном определяется схемами соединения обмоток трансформаторов исходной расчетной схемы. Это объясняется тем, что сопротивление нулевой последовательности трехфазной цепи по существу представляет собой сопротивление одной фазы параллельно соединенных между собой проводников всех трех фаз этой цепи при наличии условий для возврата обратного тока по земле (имеются в виду КЗ на землю). Очевидно, такие условия могут быть обеспечены только в том случае, когда точка КЗ имеет электрическую связь с одной или несколькими заземленными нейтралями. Таким образом, сопротивление нулевой последовательности трансформаторов со стороны обмотки, соединенной в треугольник или в звезду с изолированной нейтралью, бесконечно велико. Поэтому такие трансформаторы и присоединенные к другим их обмоткам различные элементы электрической цепи в схему замещения нулевой последовательности не входят. Сопротивление нулевой последовательности может иметь конечное значение только в том случае, когда обмотка трансформатора, обращенная в сторону КЗ, соединена в звезду с заземленной нейтралью.

Исходя из сказанного, при составлении схемы замещения нулевой последовательности следует положить, что в месте КЗ на землю все три фазы электрической цепи соединены между собой и между полученной при этом общей точкой (она является концом схемы нулевой последовательности) и землей подключен источник напряжения нулевой последовательности Uк0. Затем необходимо выявить возможные пути циркуляции токов нулевой последовательности, исходя из имеющихся в расчетной схеме трансформаторов, обмотки которых соединены в звезду с заземленной нейтралью. Те элементы исходной расчетной схемы, по которым циркуляция токов нулевой последовательности невозможна, в схему замещения нулевой последовательности не вводят.

Полученные схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей путем последовательных преобразований относительно точки КЗ приводят к простейшему виду и находят эквивалентную ЭДС E? и эквивалентные результирующие сопротивления Х2?, Х1?, Х0?. Затем определяют ток прямой последовательности в месте КЗ, используя выражение:

Iк1(n) = E?/(X1?+?X(n)),

где ?X(n) - дополнительное сопротивление, зависящее от суммарных эквивалентных сопротивлений обратной и нулевой последовательностей и вида КЗ.

Для определения тока в какой-либо ветви (или напряжения в произвольной точке) расчетной схемы следует, используя схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей, найти токи (напряжения) разных последовательностей в этой ветви (точке) и затем найденные токи (напряжения) сложить геометрически. При этом необходимо иметь в виду следующее:

схема прямой последовательности, в отличие от схем обратной и нулевой последовательностей, является активной, поэтому при определении токов (напряжений) прямой последовательности в разных ветвях (точках) следует учитывать ЭДС источников энергии;

если точка КЗ и ветвь (точка), в которой определяется ток (напряжение), находятся на разных ступенях напряжения, то при определении результирующего тока (напряжения) необходимо учитывать группу соединения обмоток трансформатора (трансформаторов), связывающего (связывающих) эти ступени напряжения.

Расчет тока в точке несимметричного КЗ можно разбить на несколько основных этапов:

1.Составляются схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.

.Производятся расчет и приведение параметров схемы замещения. При этом учитываются различия параметров прямой, обратной и нулевой последовательностей отдельных элементов схемы.

3.Определяются суммарные сопротивления схем прямой, обратной и нулевой последовательностей. Преобразования осуществляются относительно начала и конца схемы каждой последовательности.

4.Находится результирующая ЭДС схемы прямой последовательности. Если схема замещения прямой последовательности содержит более одной ЭДС, то их эквивалентирование производится относительно начала и конца схемы.

5.Рассчитывается полный ток в месте КЗ.

.1 Составление эквивалентной схемы замещения прямой последовательности, расчёт её параметров.

.1.1 Схема замещения прямой последовательности имеет вид:

Параметры элементов схемы замещения прямой последовательности:

.1.2 Схема преобразуется в промежуточную эквивалентную, и рассчитываются параметры её элементов:

По (24) рассчитываются значения ХПРОМ 11 и ХПРОМ 12:

По (25) рассчитываются значения ЕПРОМ 11 и ЕПРОМ 12:

.1.3 Промежуточная схема упрощается опять, рассчитываются параметры эквивалентной схемы замещения прямой последовательности:

Суммарная ЭДС прямой последовательности, согласно (25):

Суммарное реактивное сопротивление прямой последовательности:

(32)

.2 Составление эквивалентной схемы замещения обратной последовательности, расчёт её параметров

.2.1 Схема замещения обратной последовательности имеет вид:

Параметры элементов схемы замещения обратной последовательности:

.2.2 Схема преобразуется в промежуточную эквивалентную, и рассчитываются параметры её элементов:

По (24) рассчитываются значения ХПРОМ 21 и ХПРОМ 22:

2.2.3 Промежуточная схема упрощается опять, рассчитываются параметры эквивалентной схемы замещения обратной последовательности:

Суммарное реактивное сопротивление обратной последовательности, согласно (32)

.3 Составление эквивалентной схемы замещения нулевой последовательности, расчёт её параметров.

.3.1 Параметры элементов схемы замещения нулевой последовательности:

Схема имеет вид:

.3.2 Рассчитывается суммарное сопротивление схемы нулевой последовательности Х0?:

(33)

Эквивалентная схема замещения имеет вид:

.4 Расчёт симметричных составляющих тока и напряжения в месте короткого замыкания

Симметричные составляющие напряжения и тока КЗ, при коротком замыкании двух фаз на землю, определяются при условии IА=0; UB=0; UC=0 из соотношений:

.4.1 Ток прямой последовательности фазы А:

(34)

.4.2 Ток нулевой последовательности:

(35)

.4.3 Ток обратной последовательности фазы А:

(36)

.4.4 Напряжение прямой последовательности особой фазы (фаза А):

(37)

.4.5 Величина тока КЗ на землю:

(38)

.5 Расчёт фазных составляющих тока и напряжения в месте КЗ:

.5.1 Ток КЗ фазы А:

(39)

.5.2 Ток КЗ фазы В:

(40)

.5.3 Ток КЗ фазы С:

(41)

.5.4 Напряжение КЗ фазы А:

(42)

2.5.5 При двухфазном КЗ на землю, напряжения обратной и нулевой последовательностей особой фазы в точке КЗ:

.5.6 Напряжение КЗ фазы В:

(43)

.5.7 Напряжение КЗ фазы С:

(44)

.6 Проверка расчёта симметричных составляющих тока КЗ построением векторной диаграммы:

Масштаб диаграммы: 1 см=15А

Приложение 1

График изменения переходного тока в точке КЗ при трёхфазном замыкании

Заключение

Курсовая работа выполняется с целью закрепления теоретических знаний, полученных при изучении предмета «Электромагнитные переходные процессы», и представляет собой пример практического расчёта двух видов замыканий в электроэнергетической системе: трёхфазного, и двухфазного на землю.

В ходе выполнения работы определена базисная ступень напряжения, рассчитаны базисные величины, составлена эквивалентная схема замещения при трёхфазном замыкании, параметры элементов которой приведены к базисной ступени напряжения, рассчитаны основные величины второй ступени напряжения. Схема замещения заменена эквивалентной упрощённой, учитывающей последовательное и параллельное соединение элементов. Произведён расчёт периодической составляющей сверхпереходного тока КЗ, рассчитан ударный ток и его наибольшее действующее значение. Рассчитана постоянная времени затухания переходного процесса. В программной среде MathCAD 14 построен график переходного процесса с функцией по времени.При расчёте несимметричного короткого замыкания использован метод симметричных составляющих, для чего составлены три эквивалентных схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательности. Схемы преобразованы в эквивалентные упрощённые, рассчитаны их суммарные эквивалентные реактивные сопротивления и суммарные сверхпереходные ЭДС. Вычислены симметричные составляющие тока и напряжения в месте короткого замыкания. На основании расчётов токов и напряжений строятся векторные диаграммы. В процессе выполнения курсовой работы получены практические навыки по выполнению расчётов параметров схемы при переходных процессах, происходящих в энергосистеме при различных видах короткого замыкания.

замыкание напряжение двухфазное трехфазное ток

Список литературы

1. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. - Новосибирск; Изд-во НГТУ, 2006.

. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы. - М.: Энергия, 1970.

. Расчёт коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учебное пособие для студентов энергетических ВУЗ/И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев, В.А. Старшинов и др.; Под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. - М.: Академия, 2005.

. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования (РД153-34.0-20.527-98)/Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: НЦ ЭНАС, 2006.

. Методы расчета токов короткого замыкания. Сборник задач: Учебное пособие по курсу "Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах"/Под ред. И.П. Крючкова. М.: Издательство МЭИ, 2000.

. Крючков И.П. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах: Учебное пособие для ВУЗ. - М.: Изд-во МЭИ, 2000.

. Вагнер К.Ф., Эванс Р.Д. Метод симметричных составляющих. - М.; Л.: Знергоиздат, 1993.

. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические .цепи. Учебник для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1978.

. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: Интермет Инжиниринг, 2006.

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Д

Больше работ по теме: