Расчет токов короткого замыкания
Содержание
Введение
1. Задание на курсовую работу
2. Расчёт токов КЗ используя точное приведение элементов
схемы замещения в именованных единицах
. Расчёт токов КЗ используя приближенное приведение
элементов схемы замещения в именованных единицах
. Расчет тока трехфазного КЗ используя типовые кривые
. Расчет тока двухфазного КЗ, построение векторных
диаграмм токов и напряжений
Заключение
Список используемых источников
Введение
В энергетической системе постоянно возникают переходные процессы,
нормальные - за счет эксплуатационных переключений и аварийные - при коротких
замыканиях, обрывах фаз и т.д. Для обеспечения надежной работы отдельных
элементов и электроэнергетической системы в целом возникает необходимость
количественной оценки электрических величин во время переходного процесса как
нормального, так и аварийного.
В системах электроснабжения электромагнитные переходные процессы
оказывают существенное влияние на выбор структуры электроэнергетической
системы, пропускной способности линий электропередачи, средств управления,
регулирования, релейной защиты и противоаварийной автоматики. Поэтому изучение
протекания переходных процессов является неотъемлемой частью фундаментальной
подготовки инженеров-электриков.
Электрическая система является совокупностью устройств, связанных
одновременностью процесса производства, распределения и потребления
электрической энергии. Это налагает на все режимы работы системы и персонал
особую ответственность по качественному управлению системой для бесперебойного
энергоснабжения потребителей в нормальных (установившихся) и переходных режимах
работы электрических систем.
1. Задание на курсовую работу по электромагнитным переходным процессам в
системах электроснабжения
При выполнении курсовой работы произвести:
1. Расчет аналитическим способом
сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя
точное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах;
2. Расчет аналитическим способом
сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя
приближенное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах;
3. Расчет периодической составляющей
тока трехфазного короткого замыкания, используя типовые кривые;
4. расчет аналитическим способом
сверхпереходного и ударного токов двухфазного короткого замыкания, построение
векторных диаграмм токов и напряжений;
ток короткое замыкание
Исходная таблица данных варианта задания
Обозначение
|
Технические данные
оборудования и линий электропередач
|
ТГ1 Рном = 63 MBт;
Uном = 10,5 кВ; cosjном = 0,85; =0,136;
= 0,166
|
|
ТГ2 Рном = 110 MBт;
Uном = 10,5 кВ; cosjном = 0,85; =0,189;
= 0,23
|
|
ТГ3
|
Рном = 32 MBт; Uном = 6,3
кВ; cosjном = 0,8; =0,143;
= 0,174
|
АТ1
|
Sном = 200 MBA; Uk(в-с) =
11 %; Uk(в-н) = 32 %; Uk(с-н) = 20 %; Кт = 11/121/230 кВ
|
Т1
|
Sном = 80 MBA; Uk = 11 %;
Кт = 10,5/242 кВ
|
Т2
|
Sном = 63 MBA; Uk = 10 %;
Кт = 230/121 кВ
|
Т3
|
Sном = 80 MBA; Uk = 11 %;
Кт = 121/6,3 кВ
|
Т4
|
Sном = 40 MBA; Uk = 10,5 %;
Кт = 115/11 кВ
|
Л1-Л4
|
L1 = 120 км; L2 = 60 км; L3
= 100 км; L4 = 70 км
|
Н1
|
Pн = 40 МВт; cosjн = 0,75; Uн=220 кВ
|
Н2
|
Pн = 20 МВт; cosjн = 0,82; Uн=110 кВ
|
Н3
|
Pн = 25 МВт; cosjн = 0,73;Uн=10 кВ
|
С
|
Sкз = 800 МВА; Uн
=110 кВ
|
Исходная схема варианта задания
По условию задания выключатели В4 и В5 отключены, точка короткого
замыкания К2.
2. РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КЗ, ИСПОЛЬЗУЯ ТОЧНОЕ ПРИВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ В ИМЕНОВАННЫХ ЕДИНИЦАХ
Составляем схему замещения для начального момента времени, отбрасывая
части расчетной схемы отделенных от места повреждения отключенными
выключателями согласно шифру схемы;
Рис.1.
Схема замещения исходной цепи.
Рассчитываем
сопративления элементов схемы замещения.
Г1:
МВА;
Ом;
Г2:
МВА;
Ом;
Г3:
МВА;
Ом;
Т1:
Ом;
Т2: Ом;
Т3: Ом;
АТ1:
Uкв=0,5(Uквн+Uквс-Uксн)=0.5(32+11-20)=11,5%
Uкс=0,5(Uксн+Uквс-Uквн)=0.5(20+11-32)=
-0,5%
Принимаем
Uкс=0%
Uкн=0,5(Uквн+Uксн-Uквс)=0.5(32+20-11)=
20,5%
Xат1(в)= Ом;
Xат1(С)=0 (UKC=0%)
Л1:
ХЛ1=X0L1= Ом;
Л3:
Ом;
Л4:
Ом;
Н1:
МВА;
ХН1=Ом;
C: XC= Ом;
Номинальные
токи генераторов:
кА;
кА.
кА.
Ом;
Ом;
Ом.
Определяем номинальные сверхпереходные ЭДС
кВ;
кВ;
кВ.
Сверхпереходные
ЭДС приведенные к основной ступени напряжения:
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
Преобразуем
схему замещения:
Х1=ХГ1+ХТ1=107,460+80,526=187,986
Ом;
X2=XC+XT2+XЛ1=54,649+83,968+48=186,617
Ом;
X3=XГ3+ХТ3+ХЛ4+ХЛ3+ХАТ1(1)=189,118+72,738+101,168+144,526+0=507,55
Ом;
X4=XГ2+ХАТ1(Н)=70,394+54,223=124,617
Ом;
Схема
принимает вид рис.2
Рис.2. Схема замещение цепи.
ХЭКВ= Ом;
ХСУМ=ХЭКВ+ХАТ1(В)=100,052+30,418=130,470
Ом;
С1= С2=
Х5= Ом;
Х6= Ом;
Схема принимает вид рис.3
Рис.3
Схема замещение цепи.
Определим токи короткого замыкания от каждой ветви:
кА;
кА;
кА.
кА.
кА.
Суммарный
ток короткого замыкания приведенный к основной ступени напряжения:
кА.
Определим
ударные токи от каждой ветви:
кА;
кА;
кА;
кА;
кА;
Суммарный
ударный ток приведенный к основной ступени напряжения:
кА.
3.РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КЗ, ИСПОЛЬЗУЯ ПРИБЛИЖЕННОЕ ПРИВЕДЕНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ В ИМЕНОВАННЫХ ЕДИНИЦАХ
Принимаем средние значения напряжений ступеней трансформации:
U1cp=10.5 кВ; U2cp=10.5 кВ. U3cp=230 кВ; U4cp=115 кВ; U5ср=6,3 кВ; U6ср=115кВ.
Рис.4
Рассчитываем сопротивления элементов схемы замещения.
Г1:
МВА;
Ом;
Г2:
МВА;
Ом;
Г3:
МВА;
Ом;
Т1:
Ом;
Т2: Ом;
Т3: Ом;
АТ1:
Xат1(в)= Ом;
Xат1(H)= Ом;
Л1:
ХЛ1=X0L1= Ом;
Л3:
Ом;
Л4:
Ом;
Н1:
МВА;
ХН1=Ом;
C: XC= Ом;
Сверхпереходные ЭДС приведенные к основной ступени напряжения:
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
Преобразуем
схему замещения:
Х1=ХГ1+ХТ1=97,067+72,738=169,805
Ом;
X2=XC+XT2+XЛ1=66,125+83,968+48=198,093
Ом;
X3=XГ3+ХТ3+ХЛ4+ХЛ3+ХАТ1(С)=189,118+72,738+112+160+0=533,856
Ом;
X4=XГ2+ХАТ1(Н)=77,258+54,223=131,481
Ом;
ХЭКВ= Ом;
ХСУМ=ХЭКВ+ХАТ1(В)=105,498+30,418=135,916
Ом;
С1= С2=
Х5= Ом;
Х6= Ом;
Определим токи короткого замыкания от каждой ветви:
кА;
кА;
кА.
кА.
кА.
Суммарный
ток короткого замыкания приведенный к основной ступени напряжения:
кА.
Определим
ударные токи от каждой ветви:
кА;
кА;
кА;
кА;
кА;
Суммарный
ударный ток приведенный к основной ступени напряжения:
кА.
4. РАСЧЕТ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЯ ТИПОВЫЕ КРИВЫЕ
Опускаем нагрузочные ветви сети.
Схема принимает вид рис.5.
Рис.5.
Схема замещения.
Используем
расчёты пункта 2.
SHГ1=74,118 МВА;
SHГ2=129.412 МВА; SHГ3=40 МВА;
X1=187,986 Ом; X2=
186,617Ом; X5=662,284 Ом; X5=662,284 Ом;
X6= 162,478Ом;
E’’нг1=259.309кВ;
E’’нг2=241.416кВ; E’’нг3=249.751кВ;
E’’c=209.091кВ;
Так
как в схеме имеются источники конечной мощности Г1-Г3, а также система
неизменного напряжения С, то все источники разбиваем на две группы. В одну
генераторы Г1-Г3, а в другую систему неизменного напряжения С.
Ом;
кВ;
Суммарное
сопротивление схемы замещения.
Х∑= Ом;
Е∑= Кв
Начальное
действующее значение периодической составляющей в токе КЗ.
Ik(0)=кА;
Находим
номинальные токи каждой ветви.
IНГ1= кА;
IНГ2= кА;
IНГ3= кА;
Суммарный
номинальный ток генераторной ветви.
Iнг= Iнг1+
Iнг2+Iнг3=0,186+0,325+0,100=0,611 кА;
Периодическая
составляющая тока в начальный момент времени.
IГ(0)=кА;
Для
генераторной ветви находим отношение.
По
типовым кривым для времени t=0.2c при определяем
отношение К(0,2)=
Далее
пользуясь вспомогательными кривыми при известном отношении ; Определим
Определим
искомый ток вместе КЗ.
5.
РАСЧЕТ ТОКОВ ДВУХФАЗНОГО КЗ, ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ
Для
расчёта тока двухфазного короткого замыкания схему на рис.1. приведём к виду
рис.6.
Схема
замещения прямой последовательности.
Схема
замещения обратной последовательности.
Рис.6.
Преобразованная схема
Используя
расчеты трехфазного тока короткого замыкания параметры схемы замещения прямой
последовательности будут равны.
Г1:
=107,460 Ом;
Г2:
=70,394 Ом;
Г3:
=189,118Ом;
Т1:
=80,526 Ом;
Т2:=83,968 Ом;
Т3:
=72,738 Ом;
АТ1:
Xат1(в)(1)=ХАТ1(В)=30,418 Ом;
Xат1(С)(1)=0
Xат1(H)(1)=
ХАТ1(Н)=54,223 Ом;
Л1:
ХЛ1(1)=ХЛ1=48 Ом;
Л3
ХЛ3(1)=ХЛ3=144,526 Ом;
Л4:
ХЛ4(1)=ХЛ4=101,168 Ом;
Н1:
ХН1(1)=ХН1=317,627 Ом;
C: XC(1)=Хс=54,649
Ом;
ЭДС
генераторов и системы.
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
Параметры схемы замещения обратной последовательности.
Г1:
Ом;
Г2:
Ом;
Г3:
Ом;
Т1:
=80,526 Ом;
Т2:=83,968 Ом;
Т3:
=72,738 Ом;
АТ1:
Xат1(в)(2)=ХАТ1(В)(1)=30,418 Ом;
Xат1(С)(2)=0
Xат1(H)(2)=
ХАТ1(Н)(1)=54,223 Ом;
Л1:
ХЛ1(2)=ХЛ1(1)=48 Ом;
Л3
ХЛ3(2)=ХЛ3(1)=144,526 Ом;
Л4:
ХЛ4(2)=ХЛ4(1)=101,168 Ом;
Н1:
ХН1(2)=ХН1(1)=317,627 Ом;
C: XC(2)=Хс(1)=54,649
Ом;
Схему
приведенную на рис.6. приведем к виду рис.7.
Рис.7.Преобразованная схема сети.
Определим величины сопротивлений Х1-Х4 для всех последовательностей.
Прямая последовательность.
=187,986
Ом;
=186,61
Ом;
=507,55
Ом;
=124,617
Ом;
Обратная последовательность.
Х1(2)=Хг1(2)+Хт1(2)=131,164+80,526=211,69 Ом;
Х2(2)=Хс(2)+Хт2(2)+Хл1(2)=54,649+83,968+48=186,617 Ом;
Х3(2)=Хг3(2)+Хт3(2)+Хл4(2)+Хл3(2)+Хат1(с)(2)=230,115+72,738+101,168+144,526+0=
548,547 Ом;
Х4(2)=Хг2(2)+ХАТ1(Н)(2)=85,665+54,223=139,888 Ом;
Схему приведенную на рис.7. приведем к виду рис.8.
Рис.8.Преобразованная
схема сети.
Определим
параметры схемы замещения.
Прямая
последовательность.
Х5(1)=ХАТ1(В)(1)+Ом;
Е1=кВ;
Обратная
последовательность.
Х5(2)=ХАТ1(В)(2)+Ом;
Схему приведенную на рис.8. приведем к виду рис.9.
Рис.9.Преобразованная
схема сети.
Определим
параметры схемы замещения.
Х6(1)=Ом;
Х7(1)=Ом;
Е2=кВ;
Е3=кВ;
Обратная
последовательность.
Х6(2)=Ом;
Х7(2)=Ом;
Определим
суммарное сопротивление последовательностей.
Прямая
последовательность.
Х∑(1)=Ом;
Е∑1=кВ;
Обратная
последовательность.
Х∑(2)=Ом;
Определяем
ток прямой последовательности.
кА;
∆Х(2)=Х∑2=45,040
Ом;
Определяем
ток протекающий в аварийных фазах.
кА;
Ударный
ток короткого замыкания.
кА;
Граничные
условия.
КА=0,,
Откуда ,
, ,
Векторные диаграммы напряжений и токов при двухфазном коротком замыкании
представлены на рисунке 10 и 11.
mu=10 kB/см
Рис.10.
mi=0.25 кА/см
Рис.11.
Заключение
При
выполнении курсовой работы мы самостоятельно рассчитали электромагнитные
переходные процессы, происходящие в электрической системе варианта задания. При
этом нам пришлось использовать для решения тех или иных вопросов комплекс
знаний, полученных из курса “Электромагнитные переходные процессы в системах
электроснабжения”.
В
процессе проектирования рассчитали переходный процесс при трехфазном коротком
замыкании в именованных единицах (точное и приближённое приведение). А также
рассчитали периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания с
помощью типовых кривых, построили векторные диаграммы токов и напряжений.
Список используемой литературы
1. Электромагнитные переходные процессы в системах
электроснабжения. Практическое пособие. М/УК. Авт. Л. И. Евминов, Н. В.
Токочакова, Гомель, 2002г.
2. Переходные процессы. Авт. Я.С.Кублановский, Изд.
Энергия, 1974 г.
. Электромагнитные переходные процессы. Авт: Ульянов
С.А. Издательство: Энергия, 1970 г.