Расчет параметров режима короткого замыкания в электрической системе

Расчет параметров режима короткого замыкания в электрической системе

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«Иркутский государственный технический университет»

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра электрических станций, сетей и систем

Расчет параметров режима короткого замыкания в электрической системе

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине:

«Переходные процессы в электроэнергетических системах»

Выполнил студент группы ЭСбзс-11-1

А.Д.Вакин

Нормоконтролёр

Н.Ю. Снопкова

Иркутск 2014

Введение

При проектировании и эксплуатации электрических установок и систем для решения многих технических вопросов и задач требуется предварительно произвести ряд расчетов, среди которых заметное место занимают расчеты электромагнитных переходных процессов и, в частности, процессов при внезапном коротком замыкании.

Под расчётом электромагнитного переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных условиях. В зависимости от назначения такого расчета находят указанные величины для заданного момента времени, или находят их изменения в течение всего переходного процесса. При этом решение обычно проводится для одной или нескольких ветвей и точек схемы.

Каждый из практических методов расчета электромагнитных переходных процессов, в частности процесса при коротком замыкании, основан на некоторых допущениях, касающихся преимущественно возможности использования упрощенных представлений об изменении свободных токов в сложных схемах с несколькими источниками, о разных способах учета автоматического регулирования возбуждения синхронных машин и т. п. Здесь же остановимся только на тех основных допущениях, которые обычно принимают при решении большинства практических задач, связанных с определением токов и напряжений при электромагнитных переходных процессах. К числу таких допущений следует отнести:

а)Отсутствие насыщения магнитных систем. При этом все схемы оказываются линейными, расчет которых значительно проще; в частности, здесь могут быть использованы любые формы принципа наложения.

б)Пренебрежение токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов. Единственным исключением из этого допущения является случай, когда трёхстержневой трансформатор с соединением обмоток Yo/Yo включен на напряжение нулевой последовательности.

в)Сохранение симметрии трехфазной системы. Она
нарушается обычно лишь для какого-либо одного элемента, что происходит в результате его повреждения, или преднамеренно по специальным соображениям.

г)Пренебрежение емкостными проводимостями. Это допущение обычно является уместным и заметно не искажает результаты решения, если в рассматриваемой схеме нет продольной компенсации индуктивности цепи, а также дальних линий передач напряжением выше 220 кВ. При рассмотрении простых замыканий на землю это допущение, разумеется, совсем непригодно, так как в данном случае ток замыкается именно через емкостные проводимости.

д)Приближенный учет нагрузок. В зависимости от стадии переходного процесса нагрузку приближенно характеризуют некоторым постоянным сопротивлением, обычно чисто индуктивным.

е)Отсутствие активных сопротивлений, Это допущение в известной мере условно. Оно приемлемо при определении начальных и конечных значений отдельных величин, характеризующих переходный процесс в основных звеньях высокого напряжения электрической системы; при этом приближенный учет активных сопротивлений находит отражение при оценке постоянных времени затухания свободных составляющих рассматриваемых величин. В тех же случаях, когда подобный расчет проводится для протяженной кабельной или воздушной сети с относительно небольшими сечениями проводников (особенно линии со стальными проводами), а также для установок и сетей напряжением до 1 кВ, данное допущение непригодно.

ж)Отсутствие качаний синхронных машин. Если задача ограничена рассмотрением лишь начальной стадии переходного процесса (т. е. в пределах 0,1-0,2 сек с момента нарушения режима до отключения повреждения), это допущение обычно не вносит заметной погрешности (особенно в токе в месте повреждения). Однако при возникновении существенных качаний или выпадении машин из синхронизма достаточно надежный результат может быть получен лишь с учетом (хотя бы приближенным) такого процесса.

1. Расчет токов при трехфазном коротком замыкании

.1 Составление схемы замещения элементов системы

Рисунок 1 - Расчётная схема электрической системы

Для нахождения значений токов трёхфазного короткого замыкания необходимо определить параметры схемы замещения системы для токов прямой последовательности.

По справочнику [4] находим необходимые для вычислений параметры оборудования, указанного в задании на курсовую работу.

Генераторы:

Г1, Г2: ТВФ-120-2УЗ;

Рном=100 МВт, cos φ = 0.8, Uном=10.5 кВ, Хd’’=0.192, X2=0.234, Ta=0.4 с;

Г3, Г4, Г5: СВ-505/190-16Т;

Рном=60 МВт, cos φ = 0.9, Uном=11 кВ, Хd’’=0.14, X2=0.222, Ta=0.4 с;

Трансформаторы и автотрансформаторы:

Т1, Т2: ТДЦ-125000-110/10,5;ном=125 МВА, Uвн=121 кВ, Uнн=10.5 кВ, Рхх=120 кВт, Рк=400 кВт, квн-нн=10.5%.

Т5: АТДЦН-250000-230/121/10,5;

,5ном=250 МВА, Uвн=230 кВ, Uсн=121, Uнн=10.5 кВ, Рхх=200 кВт, Рк=690кВт, квн-сн=11%, uквн-нн=32%, uксн-нн=20%.

Т3: ТДЦ-80000-110/10.5;ном=80 МВА, Uвн=121 кВ, Uнн=10.5 кВ, uквн-нн=11%.

Реактор:

РБ-10-1000-0.143;=10 кВ, Iном=1000 A, Xр=0.143 Ом, ∆Pк=8.3 кВт.

Обобщённые нагрузки:

Н1: Рн1=40 МВт, cosφ= 0.8; 10

Н2: Рн2=100 МВт, cosφ= 0.8; 25

Н3: Рн3=10 МВт, cosφ= 0.8. 4

Воздушные линии электропередач:

Л1: =110 кВ, x0=0.444 Ом/км, r0=0.135 Ом/км., l=110 км, Х0/Х1=4;

Л2:=110 кВ, x0=0.431 Ом/км, r0=0.129 Ом/км., l=50 км, Х0/Х1=3.5;

Л3: =110 кВ, x0=0.427 Ом/км, r0=0.14 Ом/км., l=80 км, Х0/Х1=3.5.

Л1: =110 кВ, x0=0.431 Ом/км, r0=0.129 Ом/км., l=80 км, Х0/Х1=2,5;

Л2:=110 кВ, x0=0.427 Ом/км, r0=0.14 Ом/км., l=75 км, Х0/Х1=3.5;

Л3: =110 кВ, x0=0.444 Ом/км, r0=0.135 Ом/км., l=50 км, Х0/Х1=3.0.

Составляем исходную схему замещения, учитывающую только индуктивные сопротивления элементов сети. Поскольку в схеме задан источник бесконечной мощности, то его сопротивление принимаем равным нулю.

Рисунок 1 - Расчётная схема электрической системы Рисунок 2 - Исходная схема замещения системы

Расчёт токов короткого замыкания будем производить в относительных единицах с учётом действительных коэффициентов трансформации трансформаторов.

За базисное напряжение основной ступени примем среднее номинальное напряжение той ступени, где произошло КЗ, т. е. UбI=121 кВ.

Базисные напряжения остальных ступеней находятся с учётом коэффициентов трансформации трансформаторов, находящихся между основной ступенью напряжения и той, для которой находится базисное напряжение:

Выбираем базисные условия:

Б = 1000 МВА;

Uб1=121 кВ ;

I БI =  =  = 4.771кА;БII =  =  = 54.986 кА;БII = кВ;БIII =  = 38.5 кВ;

U БIIII =  = 230 кВ.

Определяем параметры элементов в схеме замещения.

Определяем индуктивные сопротивления элементов в схеме замещения для начального момента короткого замыкания.

Автотрансформатор АТ-5:

X Т5В*(Б) =  =  = 0.46 (о.е.); КВ = 0.5∙(U К ВH + U К ВC - U К СН) = 0.5∙(32 + 11 - 20) = 11.5%;Т5С*(Б) =  =  = 0 (о.е.); КC = 0.5∙(U К ВС + U К CН - U К ВН) = 0.5∙(11 + 20 - 32) ≈ 0%;Т5Н*(Б) =  =  = 0.82 (о.е.);КН = 0.5∙(U К СН + U К ВН - U К ВС) = 0.5∙(20 + 32 - 11) = 20.5%.

Линии электропередачи:

. Трансформаторы:

Т1*(Б) = X Т2*(Б) =  =  = 0.84 (о.е.);Т3*(Б) =  =  = 0.88 (о.е.).

.Реактор:

Х Р*(Б) =  =  = 13 (о.е.).

.Генераторы:Г1*(Б) = X Г2*(Б) = = = 1.536 (о.е.);Г3*(Б) = X Г4*(Б) = X Г5*(Б) = = = 2.3(о.е.).

. Обобщенные нагрузки:

Нагрузку в начальный момент КЗ учтём приближённо, считая её сопротивление .

н1*(Б)=  =  = 7 (о.е.);н2*(Б)=  =  = 2.8 (о.е.);н3*(Б)=  =  = 28 (о.е.).

Расчёт сверхпереходных ЭДС источников, питающих точку короткого замыкания

Определяем значения сверхпереходных ЭДС источников, питающих точку КЗ. До аварийный режим работы генераторов и асинхронных двигателей неизвестен, поэтому значения ЭДС генераторов определяем из предположения, что до КЗ все машины работали в номинальном режиме.

В общем виде формула для определения сверхпереходной ЭДС генератора в относительных единицах при приведении к базисным условиям имеет вид:

Г’’ = ;Г1 = IHГ2 =  =  = 6.87 (кА);Г1’’ = EГ2’’ =  = 12.01 (кВ);Г1*(Б)’’ = EГ2*(Б)’’ =  =  = 1.14 (о.е.);Г3 = IHГ4 = IHГ5 =  =  = 3.5 (кА);Г3’’ = EГ4’’ = EГ5’’ =  = 11.289 (кВ);Г3*(Б)’’ = EГ4*(Б)’’ = EГ5*(Б)’’ =  =  = 1.075 (о.е.).

Обобщённые нагрузки:

Н1:

Нагрузку в начальный момент КЗ учтём приближённо, считая её ЭДС равной . Тогда:

EН1*(Б)’’ = EН2*(Б)’’ = EН3*(Б)’’ = 0.85 (о.е.).

Система:

с*(Б)’’ =  =  = 1 (о.е.).

Эквивалентирование схемы замещения относительно точки короткого замыкания

Рисунок 3 - Схема замещения с новыми обозначениями

Сворачиваем схему замещения относительно точки КЗ. Для схемы замещения на рисунке 3 проведём преобразования для сопротивлений, соединённых последовательно:

E1” =  =  = 1.058 (о.е.).1 =  =  = 2.129 (о.е.);’’= = 1.075(о.е.);2 =  =  = 1.592 (о.е.);’’ =  =  = 1.069 (о.е.);3 =  =  = 1.041 (о.е.);’’ =  =  = 1.01 (о.е.);4 =  =  = 0.759 (о.е.);

” =  =  = 1.091 (о.е.);5 =  =  = 0.63 (о.е.);=  =  = 0.417 (о.е.);=  =  = 0.006 (о.е.);=  =  = 0.006 (о.е.);10 = ==1.05 (о.е.);

X11 =  =  = 0.321 (о.е.);=  =  = 0.357 (о.е.);=  =  = 0.215 (о.е.);14 = ==0.742 (о.е.);= = = 1.006 (о.е.);

Закончив эквивалентирование к точке короткого замыкания получилась двухлучевая звезда.

Рисунок 4 - Схема замещения системы после окончания эквивалентирования

Определим действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени.

IПО =  =  = 11.43 (кА).

.2 Расчёт ударного тока трёхфазного короткого замыкания

Для определения ударного тока в ТКЗ необходимо оценить влияние источников разного типа . Для расчета нужно найти коэффициенты токораспределения и взаимные сопротивления.

С0 = 1;

С1=== 0.626;

С’1 = = = 0.374;

С’4 = = = 0.272;

С2 = = = 0.103.

= 1;

С’7 = = = 0.181;

С’9 = = = 0.819.

Сопротивление системы относительно точки КЗ:

ВЗс =  =  = 1.188 (о.е.).

Сопротивление генераторов относительно точки КЗ:

ВЗГ1,2 =  =  = 1.282 (о.е.);ВЗГ3,4,5 =  =  = 1.985 (о.е.).

Сопротивление нагрузок относительно точки КЗ:

ВЗН1 =  =  = 5.82 (о.е.);ВЗН2 =  =  = 7.22 (о.е.).

Для определения ударного тока вначале необходимо определять активные сопротивления элементов схемы замещения и таким же образом, как мы это делали с индуктивными сопротивлениями, производить эквивалентирование полученной схемы.

Сначала находим все активные сопротивления.

. Автотрансформатор:

в =  =  = 0.006 (о.е.);

=0.5 = 5000.5 = 250 кВт.

2. Воздушные линии:

rл1 = = = 0.242 (о.е.);л2 = =  = 0.239 (о.е.);л3 = =  = 0.369 (о.е.).

. Трансформаторы:

т1 = rт2 =  =  = 0.026 (о.е.);т3 =  =  = 0.023 (о.е.).

. Реактор:

Сопротивлением реактора пренебрегаем .

. Нагрузка:

Сопротивление нагрузки не учитываем, т.к. она далеко от точки короткого замыкания, поэтому kуд=1.

. Генераторы:

г2 = rг1 =  =  = 0.002 (о.е.);г3 = rг4 = rг5 =  =  = 0.001 (о.е.).

Рисунок 5 - Схема замещения системы

Сворачиваем схему замещения относительно точки КЗ. Для схемы замещения на рисунке 8 проведём преобразования для сопротивлений, соединённых в треугольник:

= rТ3+ rг5= 0.023+ 0.001= 0.022 (о.е.);=r1:3= 0.022 : 3= 0.007 (о.е);

r’2 =  =  = 0.008 (о.е.).=  =  = 0.104 (о.е.);=  =  = 0.068 (о.е.);=  =  = 0.105 (о.е.).

Рисунок 6 - Эквивалентная схема замещения

Находим коэффициенты токораспределения.

С0 = 1;

С1 =0.0005;

С2 = 0.9995;

С3 = =  = 0.606;

С4 = =  = 0.394;

С5 = =  = 0.392;

С6 = = 0.394-0.392=0.002.

Сопротивление системы относительно точки КЗ:

ВЗс =  =  = 0.245 (о.е.).

Сопротивление генераторов относительно точки КЗ:

rВЗГ1,2 =  =  = 0.014 (о.е.);ВЗГ3 = rВЗГ4 = rВЗГ5 =  =  = 0.376 (о.е.).

Сопротивление нагрузок относительно точки КЗ:

ВЗН =  =  = 52.691 (о.е.);

Определим эквивалентная постоянная времени:

Для системы:

э С =  =  = 0.015 (с).

Для генераторов:э Г1 = Taэ Г2 =  =  = 0.301 (с).э Г3,4,5 =  =  = 0.023 (с).

Итак, определим значение ударного коэффициента для каждой ветви.

Для ветви с генераторами ударный коэффициент равен:

КУДГ1 = КУДГ2 = 1 +  = 1 +  = 1.967.

КУДГ3,4,5 = 1 +  = 1 +  = 1.648.

Для системы ударный коэффициент равен:

КУДC = 1 +  = 1 +  = 1.524.

Для ветви с обобщённой нагрузкой примем ударный коэффициент равным единице:

.

Таким образом, ударные токи короткого замыкания:

ПОГ1,2 =  =  = 0.892 (о.е); ПОГ3,4,5 =  =  = 0.393 (о.е);ПОН1=  =  = 0.146 (о.е);ПОН2=  =  = 0.118 (о.е);ПОС =  =  = 0.841 (о.е).

от генератора Г1,2 и Г3,4,5:

УГ1,2 =  ∙ IПОГ1 ∙ КУДГ1 =  ∙0.447 ∙ 1.954 = 2.483 (о.е); УГ3,4,5 =  ∙ IПОГ3 ∙ КУДГ3 =  ∙0.114 ∙ 1.658 = 0.915 (о.е).

от нагрузки:

УН1 =  ∙ IПОН1 ∙ КУДН1= ∙1∙ 0.068 =0.207 (о.е);УН2 =  ∙ IПОН2 ∙ КУДН2 = ∙1∙ 0.114 =0.166 (о.е).

от системы:УC =  ∙ IПОC ∙ КУДC =  ∙0.73 ∙ 1.4513 =1.813 (о.е).

Ударный ток в месте короткого замыкания в именованных единицах:

У∑ = (iУГ1,2 + iУГ3,4,5 + iУГН1 + iУН2 + iУГС) ∙ Iб = (1.813+ 0.207 + 0.166 + 0.915+0.207+2.483) ∙ 4.77 = 26.644 (кА).

.3Расчёт полного тока трёхфазного короткого замыкания через 0,2 с после возникновения короткого замыкания методом расчётных кривых

Данный метод основан на применении специальных кривых, которые дают для произвольного момента переходного процесса значение периодической составляющей тока в месте КЗ в функции от расчётного индуктивного сопротивления.

В общем случае для расчёта полного тока методом расчётных кривых необходимо составить схему замещения. Исключение составляют крупные синхронные компенсаторы и двигатели, находящиеся вблизи точки КЗ, которые в таком случае рассматриваются как генераторы равновеликой мощности, а так же нагрузка равновеликой мощности как у генератора. В результате получается схема замещения с данными как и для трехфазного КЗ, без учета нагрузки 1 и 3 ( данные расчета приведены в пунктах 1.1 и 1.2 ).

Определим расчетные сопротивления генераторов:

ХРАСЧ Г1,2= =  = 0.32 (о.е.);

ХРАСЧ Г3,4,5 = = = 0.547 (о.е.).

Относительные значения периодической составляющей тока КЗ через 0,2 секунды после его возникновения определяем по расчётным кривым:

для ветви с генераторами Г1, Г2 I *Пτ Г1 = 2.7 (по расчетным кривым);

для ветви с генератором Г3, Г4, Г5 I *Пτ Г2 = 1.8 (по расчетным кривым).

Ток от источника бесконечной мощности определится следующим образом:

Ic =  =  = 4.015 (кА).

Ток от нагрузки найдем как периодическую составляющую ТКЗ :

н2 =  =  = 0.108 (кА).

Теперь найдём искомую величину периодической слагающей тока короткого замыкания для заданного момента времени 0,2 с в именованных единицах. Напряжение берется средненоминальное для данного участка, равное 115 кВ:

I пτ = I *Пτ Г1-2  + I *Пτ Г3-4-5  + I *Пτ Н2  + Ic =2.7+ 1.8 +0.108 + 4.015= 9.285 (кА).

Теперь рассчитаем значения апериодической составляющей тока КЗ к моменту времени 0,2 с для каждой ветви.

Iaτ =  ∙ IПО ∙ e-t/Ta .

Апериодическая составляющая тока КЗ в ветви с генератором Г1 и Г2:

IaτГ1-2 =  ∙ IПОГ1 ∙ e -t/Taг1 = ∙ 0.892∙  = 0.649 (о.е).

Апериодическая составляющая тока КЗ в ветви с генератором Г3,4,5:

IaτГ3 =  ∙ IПОГ3 ∙ e -t/Taг2 = ∙ 0.393∙  = 0.000152 (о.е).

Апериодическая составляющая тока КЗ в ветви с нагрузкой 2:

Iaτн2 =  ∙ IПОГ4 ∙ e -t/Taг2 = ∙ 0.108∙  = 0 (о.е).

Апериодическая составляющая тока КЗ от системы:

IaτС =  ∙ IПОС ∙ e -t/Taс = ∙ 0.841 ∙  = 0 (о.е).

Апериодическая составляющая тока через 0.2 с в точке КЗ в именнованных единицах:

Iaτ∑ = IaτГ1,2∙Iб = 0.649 ∙4.77 = 3.096 (кА).

Полный ток в месте КЗ через 0.2 с в именованных единицах:

I kτ =  = 9.788 (кА).

2. Расчёт токов несимметричных коротких замыканий

.1 Составление схем замещения отдельных последовательностей

Для определения токов и напряжений при несимметричных КЗ используется метод симметричных составляющих и уравнения второго закона Кирхгофа. Полученные на этой основе формулы приводят к правилу эквивалентности прямой последовательности, показывающему, что ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ может быть определён как ток при трёхфазном КЗ в точке, удалённой от действительной точки КЗ на дополнительное сопротивление, определяемое видом КЗ.

Схема замещения прямой последовательности идентична схеме, составленной для расчёта токов трёхфазного короткого замыкания. Отличие только в том, что в точке КЗ подключен условный источник с напряжением, равным напряжению прямой последовательности в точке КЗ.

Исключим для ,определения нулевой последовательности ,из исходной схемы замещения нагрузку Н1 и Н2 и вновь свернём её относительно точки КЗ.

Рисунок 7 - Схема замещения системы для токов прямой последовательности

Сворачиваем схему замещения относительно точки КЗ. Данная схема замещения совпадает со схемой замещения для трехфазного тока короткого замыкания:

X 14 = 0.742 (о.е.); X 10=1.05 (о.е.);= 1.006 (о.е.); E5 = 1.091 (о.е.);

Рисунок 8 - Эквивалентная схема замещения

Эквивалентная ЭДС:

Eэкв =  =  = 1.041 (о.е.).

Эквивалентная сопротивление:

экв =  =  = 0.435 (о.е.).

Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности, но ЭДС генерирующих элементов в ней отсутствуют; к точке КЗ подключен условный источник с напряжением, равным напряжению обратной последовательности в точке КЗ.

Принципиально сопротивления обратной и прямой последовательностей элементов с вращающимися магнитосвязанными цепями (синхронные и асинхронные машины) не равны. Однако поскольку это неравенство само по себе незначительно, мало влияет на результирующее сопротивление схемы, им в практических расчётах часто пренебрегают. Так поступим и в данной работе. Следовательно, сопротивления всех элементов схем прямой и обратной последовательностей будут равны, значит X1∑ = X2∑ = 0.435 (о.е.),и рассчитывать результирующее сопротивление схемы обратной последовательности не нужно.

Рисунок 9 - Эквивалентная схема замещения системы для токов обратной последовательности

Схема нулевой последовательности отличается от схем прямой и обратной последовательностей. Ток нулевой последовательности, по существу, является однофазным током, разветвлённым между тремя фазами и возвращающимся через землю и параллельные ей цепи. Поэтому путь токов нулевой последовательности резко отличается от пути токов прямой и обратной последовательности. Конфигурация схемы нулевой последовательности определяется соединением обмоток трансформаторов и режимом работы их нейтралей (заземлённая или изолированная нейтраль). При отсутствии емкостной проводимости (этой проводимостью в схемах, рассматриваемых в данной работе, можно пренебречь) токи нулевой последовательности потекут лишь в сторону элементов, электрически связанных с точкой КЗ, обмотки фаз которых соединены в звезду с заземлённой нейтралью. Следовательно, только эти элементы войдут в схему нулевой последовательности. Протекая по обмоткам трансформаторов, соединённым в звезду с заземлённой нейтралью, токи нулевой последовательности наводят в других обмотках трансформаторов ЭДС нулевой последовательности. Но ток нулевой последовательности возникает в этих обмотках, если они соединены в треугольник (при этом ток будет циркулировать по треугольнику, не выходя из него) или в звезду с заземлённой нейтралью, к которой подключен элемент, также имеющий заземлённую нейтраль.

В данной работе принимается, что обмотки генераторов, обобщённой нагрузки соединены в треугольник или в звезду с изолированной нейтралью. Поэтому эти элементы в схему замещения нулевой последовательности входить не будут. Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов определяются их конструкцией и соединением обмоток.

Таким образом, составим схему замещения нашей системы без учёта генераторов и нагрузки. На схеме опустим индексы *0(б), указывающие на то, что это сопротивления нулевой последовательности, выраженные в относительных единицах с приведением к базисным условиям схемы

Проведём пересчёт сопротивлений линий для нулевой последовательности:Л1 = 0.81∙ 4 = 3.238 (о.е.);Л2 = 0.729∙ 3.5 = 2.552 (о.е.);Л3= 1.213∙ 3.5 = 4.246 (о.е.;)

Рисунок 10 - Исходная схема замещения системы для токов нулевой последовательности

Сворачиваем данную схему относительно точки возникшей несимметрии. В расчётах будем опускать индекс 0, подразумевая, что все расчёты ведутся для сопротивлений нулевой последовательности.

Вычислим сопротивление обмоток ВН и НН автотрансформатора Т-4 и трансформаторов Т1 и Т2 включенных на параллельную работу:

X1=  =  = 0.295 (о.е.);=  =  = 0.293 (о.е.);=  =  = 0.42 (о.е.).

Треугольник преобразуем в звезду:

=  =  = 1.221 (о.е.);=  =  = 0.823 (о.е.);=  =  = 1.88 (о.е.);

Сопротивления Х1, Х5 и Х2, Х6 соединены последовательно:

‘5 = X 5 + X 1 = 0.823 + 0.295 = 1.118 (о.е.);’6 = X 2 + X 6 = 0.397 + 1.37= 1.663 (о.е.).

Сопротивление Х’5 параллельно Х’6 и последовательно Х4.

=  = = 1.748 (о.е.).

Находим эквивалентное сопротивление:

X экв0 = =  = 0.339 (о.е.).

Рисунок 11 - Эквивалентная схема замещения для нулевой последовательности

.2 Однофазное короткое замыкание

Рассчитаем дополнительное сопротивление для однофазного КЗ:

∆ = x2∑ + x0∑ = 0.435+ 0.339 = 0.773 (о.е.).

Коэффициент для однофазного КЗ .

Таким образом, ток прямой последовательности в месте однофазного КЗ:

П0А1 =  =  = 4.113 (кА).А1 =  =  = 12.339 (кА).

Двухфазное короткое замыкание на землю

Рассчитаем дополнительное сопротивление для двухфазного КЗ на землю:

∆ =  =  = 0.19 (о.е.).

Коэффициент для двухфазного КЗ на землю:

= = 1.504.

Таким образом, ток прямой последовательности в месте двухфазного КЗ на землю:

П0А1 = = = 7.949 (кА).= IC= = = 11.954 (кА).

Двухфазное короткое замыкание

Рассчитаем дополнительное сопротивление для двухфазного КЗ:

∆ = x2∑ = 0.435 (о.е.).

Коэффициент для двухфазного КЗ : m = .

Таким образом, ток прямой последовательности в месте двухфазного КЗ на землю:

П0А1 = = = 5.715 (кА).= IC= = = 9.899 (кА).

.2 Построение векторных диаграмм токов и напряжений в точке КЗ

ток замыкание трёхфазный сопротивление

Точка M отмечена на схеме электрической системы (рисунок 1).

Расчёт симметричных составляющих тока и напряжения в точке короткого замыкания.

Расчёт тока прямой последовательности в месте КЗ для заданного момента времени методом расчётных кривых производится аналогично расчёту трёхфазного КЗ, но с учётом дополнительного сопротивления .

Однофазное короткое замыкание

Токи прямой, обратной и нулевой последовательности одинаковы и равны:

I КА1 = I КА2 = I КА0 = 4.113 (кА).КА = 3 ∙ I КА1 = 3 ∙ 4.113 = 12.339 (кА).КB = I КC = 0 (кА).

Напряжения обратной, нулевой и прямой последовательности:

КА2 =  ∙ X2∑ ∙ UБ1 =  ∙ 0.435∙ 121 = 44.46 (кВ);КА0 =  ∙ X0∑ ∙ UБ1 = ∙ 0.339∙ 121 = 36.85 (кВ);КА1 = - (U КА2 + U КА0) = - (44.46+36.8) = - 81.31 (кВ).

По результатам расчётов строится векторная диаграмма токов:

Двухфазное короткое замыкание на землю

Токи прямой, обратной и нулевой последовательности равны:

I КА1 = 7.949 (кА);КА2 = - I КА1 ∙  = - 7.949∙  = - 3.776 (кА); КА0 = - I КА1 ∙  = - 7.949∙  = - 4.565 (кА);КА = 0 (кА);КB = m ∙ I КА1 = 1.504∙ 7.949 = 11.954 (кА);КC = m ∙ I КА1 = 1.504∙ 7.949 = 11.954 (кА).

Напряжения обратной, прямой и нулевой последовательности одинаковы и равны:

Двухфазное короткое замыкание

Токи прямой, обратной и нулевой последовательности равны:

I КА1 =- I КА2;КА1 = 5.715 (кА);КА0 =0;КА = I КА1+ I КА2+ I КА0=0;КB = m ∙ I КА1 = 1.732∙ 5.715= 9.899 (кА);КC = m ∙ I КА1 = 1.732∙ 5.715= 9.899 (кА).

Напряжения обратной, прямой и нулевой последовательности одинаковы и равны:

КА1 = UКА2=  ∙  ∙ UБII =  ∙  ∙ 121 = 62.852 (кВ);КА = 2 ∙ 62.852= 125.704 (кВ);КВ = UКС =- UА1= -62.852 (кВ).

.3 Построение векторных диаграмм напряжения КЗ в точке М

Точка М находится за трансформатором относительно точки КЗ.

Однофазное короткое замыкание

При переходе через трансформатор с нечетной группой (11) соединений со стороны обмотки соединений в звезду на сторону обмотки, соединенной в треугольник, векторы симметричных составляющих прямой последовательности смещаются на угол 30º∙N по часовой стрелке; обратной последовательности - на угол 30º∙N против часовой стрелки, т.е.

 = ∙∙;

 = ∙∙;

 = nл∙∙;

 = nл∙∙.

где nл -линейный коэффициент трансформации, равный отношению номинальных линейных напряжений трансформатора.

Нулевая последовательность при переходе через трансформатор не идет.

Заключение

При выполнении курсовой работы по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах. Электромагнитные переходные процессы» были рассчитаны значения токов короткого замыкания в электроэнергетической системе: действующее значение периодической составляющей IПО = 11.43 (кА), ударный ток iУ∑= 26.644 (кА), значение полного тока в заданный момент времени в режиме трехфазного короткого замыкания I kτ = 9.788 (кА).

Для режима несимметричного короткого замыкания рассчитаны величины токов и напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей и построены векторные диаграммы токов и напряжений фаз в месте короткого замыкания и точке удаленной от места КЗ.

Результаты расчета приведены в таблице - 1 :

Таблица - 1

Результаты расчета токов коротких замыканий

В ходе расчета и построения векторных диаграмм видно , что токи и напряжения при переходе через трансформатор меняют свое значение по значению и фазе. Так же отбрасывается нулевая последовательность из за того , что используется схема соединения трансформатора звезда/треугольник.

В ходе работы были отработаны навыки использования расчетных методов, применяемых для расчетов параметров режимов короткого замыкания: метод коэффициентов токораспределения, расчетных кривых, симметричных составляющих.

Список используемых источников

1. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Учебник для электротехнических и энергетических вузов и факультетов / С.А. Ульянов. - Изд. 2-е, стер. - М.: ООО «ТИД «АРИС», 2010. - 520 с.: с илл.

. МУ по выполнению курсовой работы по электромагнитным переходным процессам. Электронный ресурс. Снопкова Н.Ю. - 2012 г.

. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования.

.Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей : Учебник для электротехнических и энергетических вузов и факультетов : Москва « Издательство НЦ ЭНАС», 2006 г.