Расчёт токов симметричного и несимметричного короткого замыкания

Наименование оборудования

Ко-во, шт.

Длина линии, L, км.

Полная мощность, S, МВА.

Мощность КЗ, S_кз, МВА.

Активная мощность, Р, кВт.

Синхронный двигатель

2

-

-

-

630

Асинхронный двигатель

2

-

-

-

800

Система бесконечной мощности

1

-

-

5700

-

Турбогенератор

1

-

15

-

-

Трансформатор Т1

1

-

16

-

-

Трансформатор Т3, Т4

2

-

-

-

Трансформатор Т5

1

-

63

-

-

Линия Л-1

1

25

-

-

-

Линия Л-2

1

100

-

-

-

Наименование параметра

Т1

Т3

Т5

Един.изм

Тип трансформатора

ТДН-16000/150-70У1

ТДН-6300/35

ТДТН-63000/150-70У1

-

Полная мощность, S

16

6,3

63

МВА

Потери холостого хода, P_xx

21

12

57

кВт

Потери КЗ, ∆P_кз

88

55

285

кВт

Напряжение КЗ ВН-НН/СН-НН/ВН-СН , U_кз

10,5/-/-

7,5/16/7,5

18/6/11,5

%

Ток холостого хода, I_xx

0,8

1,2

1,2

%

Напряжение ВН/НН/СН

150/10,5

35/10,5/6,3

150/35/10,5

кВ

Праметры выбранного турбогенератора G1

Таблица 4

Параметры ЛЭП Л-1.(для линии 154кВ)

Таблица 5

Параметры ЛЭП Л-2.(для линии 37кВ)

2. Расчет симметричного короткого замыкания в заданной точке

.1 Составление схемы замещения прямой и обратной последовательностей электрической системы.

Рис. 1. - Схема замещения прямой последовательности

Нагрузки и двигателя, расположенные за трансформатором относительно точки КЗ, не учитываются, - поэтому в схеме замещения неучитывается автотрансформатор Т5 и все, что за ним расположено.

Схема замещения обратной последовательности по конфигурации аналогична схеме замещения прямой последовательности. ЭДС источников питания в схеме замещения обратной последовательности отсутствуют, а в месте повреждения прикладывается напряжение обратной последовательности .

.2 Расчёт параметров схемы замещения отдельных элементов

Сверхпереходное ЭДС турбогенератора G1:

,

где  ¾ напряжение на выводах машины в момент, предшествующий КЗ;

 ¾ ток статора в момент, предшествующий КЗ;

 ¾ угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ;

 ¾ сверхпереходное сопротивление, принимаемое равным для синхронных машин.

Индуктивное сопротивление системы бесконечной мощности

,

где - мощность трехфазного короткого замыкания в узле подключения системы, МВА.

Индуктивное сопротивление двухобмоточного трансформатора

,

где - напряжение КЗ,%

S_б - базисное напряжение , МВА.

 - номинальная мощность тр-ра, МВА.

Индуктивное сопротивление линии электропередачи Л2

,

где  ¾ базисное напряжение ступени трансформации, на которой находится линия, кВ.

,

Активное сопротивление турбогенератора G1:

,

где  ¾ сопротивление обмотки статора постоянному току при нормированной рабочей температуре этой обмотки, Ом.

Активное сопротивление системы бесконечной мощности может быть принято равным 10 % от ее реактивного сопротивления.

Активное сопротивление схемы замещения двухобмоточного трансформатора

,

где ∆Р_к - потери КЗ, кВт.

,

Активное сопротивление линии электропередачи Л2

,

где  ¾ базисное напряжение ступени трансформации, на которой находится линия, кВ.

,

.3 Преобразование схемы замещения к простейшему виду относительно точки короткого замыкания и расчёт результирующих сопротивлений

Рис. 2 - Схема замещения

Индуктивное сопротивление ветвей:

Х_экв1=Х_С1+Х_Л2=0,017+0,16=0,177

Х_экв2=Х_Т1+Х_G1=0,6875+0,131=0,81

Активное сопротивление ветвей:

R_экв1=R_С1+R_Л2=0,0017 +0,04=0,0417

R_экв2=R_Т1+R_G1=0,034+0,003=0,037

.4 Расчёт начальных значений периодической и апериодической составляющих тока короткого замыкания в заданной точке

Переодическая составляющая тока КЗ:

,

где  ¾ эквивалентная ЭДС i-ой ветви, отн. ед.

 ¾ эквивалентное сопротивление i-ой ветви, отн. ед.

 ¾ базисный ток ступени, на которой произошло КЗ, кА.

,

,

Величина тока в точке КЗ:

I_по=I_по1+ I_по2=2,09+0,49=2,58 кА,

Апериодическая составляющая тока КЗ:

,

.5 Расчёт значения периодической и апериодической составляющих тока короткого замыкания для моментов времени равных 0,1 с, 0,2 с и 0,5 с

,

где  ¾ постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.

,

где  и  ¾ результирующие индуктивное и активное сопротивления цепи;

 ¾ синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Постоянная времени затухания апереодической составляющей тока КЗ:

,

,

Апериодической составляющих тока короткого замыкания для моментов времени:

Для 0,1 с:

,

.

Для 0,2 с:

,

.

Для 0,5с:

,

.

Периодическая составляющая для моментов времени 0,1 с, 0,2 с и 0,5 с.

Если величина  менее двух, то КЗ следует считать удаленным и периодическую составляющую тока КЗ принимать неизменной по амплитуде, т.е. в этом случае:

,

где  ¾ номинальный ток турбогенератора i-ой ветви, кА.

симметричный несимметричный короткий замыкание

Для ветви, содержащей синхронные генераторы или компенсаторы, величина тока , кА, может быть определена как

,

Рисунок 1 ¾ Изменение периодической составляющей тока КЗ от синхронных машин

Для 0,1 с:

,

Для 0,2 с:

Для 0,5с:.

2.6 Определение ударного тока короткого замыкания

При определении ударного тока делаются следующие допущения:

1) считают, что ударный ток наступает через 0,01 с после начала КЗ;

2)      принимают, что амплитуда периодической составляющей тока КЗ в этот момент равна ее начальному значению.

В простых радиальных схемах ударный ток, кА, может быть определен как

,

где  ¾ ударный коэффициент, определяемый как

,

где  ¾ постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.

Ударный кофициент:

,

.

Ударный ток ветвей:

,

.

Полный ударный ток КЗ:

.

.7 Расчёт значения мощности короткого замыкания для начального момента времени и момента времени равного 0,2 с

Периодическая составляющая тока КЗ в системе бесконечной мощности будет неизменной в течении всего времени КЗ:

I_пti = I_поi ,

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени, МВА,

,

где  ¾ наибольшее рабочее напряжение ступени, для которой вычислен ток КЗ, кВ;

 ¾ значение периодической составляющей тока КЗ для момента времени , кА.

3. Расчёт несимметричного короткого замыкания в заданной точке

.1 Составление схемы замещения нулевой последовательностей электрической системы

Схема замещения нулевой последовательности, как и схема замещения обратной последовательности, не содержит ЭДС.

Схема замещения нулевой последовательности.

Схема замещения обратной последовательности.

3.2 Расчёт параметров схемы замещения обратной и нулевой последовательностей

Индуктивное сопротивление линии электропередачи нулевой последовательности:

,

где  ¾ базисное напряжение ступени трансформации, на которой находится линия, кВ.

,

Индуктивное сопротивление трехобмоточного автотрансформатора Т5:

,

,

Индуктивное сопротивление трехобмоточного трансформатора Т3:

,

Сумарное индуктивное сопротивление обратной последовательности:

Сумарное сопротивление нулевой последовательности:

Дополнительное индуктивное сопротивление

Коэффициент распределения токов:

Результирующее дополнительное сопротивление:

Индуктивные дополнительные сопротивления ветвей с учётом потокораспределения:

Согласно правилу эквивалентности прямой последовательности ток прямой последовательности в месте КЗ определяют как ток трехфазного КЗ, удаленного на дополнительное индуктивное сопротивление .

Следовательно, ток прямой последовательности особой фазы в месте КЗ, кА, при любом несимметричном КЗ может быть найден как

,

где  ¾ результирующая ЭДС всех источников электроэнергии, отн. ед.;

 ¾ результирующее индуктивное сопротивление схемы замещения прямой последовательности относительно точки КЗ, отн. ед.;

 ¾ дополнительное индуктивное сопротивление, отн. ед.;

 ¾ базисный ток для ступени, на которой произошло КЗ, кА.

От системы:

От турбогенератора:

Ток обратной последовательности особой фазы в месте несимметричного КЗ при однофазном КЗ

Ток нулевой последовательности особой фазы при однофазном КЗ:

,

Полный ток поврежденной фазы в месте КЗ, кА, От системы:

,

От турбогенератора:

Периодическая составляющая полного тока КЗ повреждённой фазы:

От системы:

От турбогенератора:

.5 Расчёт значения периодической составляющей тока короткого замыкания для моментов времени равных 0,1 с, 0,2 с и 0,5 с.

Если величина  менее двух, то КЗ следует считать удаленным и периодическую составляющую тока КЗ принимать неизменной по амплитуде, т.е. в этом случае .

,

где  ¾ номинальный ток генератора или компенсатора, подключенного к i-ой ветви, кА.

Следовательно переодическая составляющая тока КЗ в произвольный момент времени равна:

.6 Расчёт значения мощности короткого замыкания для начального момента времени и момента времени равного 0,2 с.

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени одной фазы, МВА,

,

где  ¾ наибольшее рабочее напряжение ступени, для которой вычислен ток КЗ, кВ;

 ¾ значение периодической составляющей тока КЗ для момента времени , кА.

.6 Комплексная схема замещения

При однофазном КЗ все три эквивалентные схемы обтекаются одинаковым током,напряжение прямой последовательности в месте КЗ равно сумарному падению напряжения в обратной и нулевой последовательностей.

Это даёт возможность предоставить комплексную схему однофазного КЗ как последовательную цепь всех трёх эквивалентных схем.

Напряжение обратной и нулевой последовательностей определяются относительно точек нулевого потенциала схем одноименных последовательностей, т.е. соответственно по отношению к точкам Н₂ и Н₀, которые являются началами схем этих последовательностей.

Литература

1. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник / В.Н. Винославский, Г.Г. Пивняк, Л.И. Несен и др.; Под ред. В.Н. Винославского. ¾ К.: Вища шк., 1989. ¾ 422с.

2.      Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. ¾ М.: Энергоатомиздат, 1989. ¾ 608 с.

.        Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. ¾ М.: Энергоатомиздат, 1985. ¾ 353 с.

.        Электротехнический справочник: В 3-х т. Т.3. Кн. 1. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. ¾ 6-е изд. испр. и доп. ¾ М.: Энергоиздат, 1982. ¾ 656 с.

.        Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах / С.А. Ульянов. ¾ М.: Энергия, 1970. ¾ 520 с. 56

© 2003 - 2022 «Библиофонд»

Обратная связь

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Полная версия

Помощь по учебным работам

Консультация по курсовой работе

Консультация по дипломной работе ВКР

Консультация по реферату

Консультация по отчетам о практике