 |
III. Расчет трехфазного КЗ и двухфазного КЗ на землю.
|
|
|
|
I. Реферат.
Целью курсовой работы является приобретение навыков расчета токов и напряжений при коротких замыканиях в любой точке системы электроснабжения сложной конфигурации.
В данной курсовой работе составлены схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей, рассчитаны параметры элементов схем замещения в относительных единицах с приближенным приведением к выбранным базисным величинам. Сделаны преобразования, необходимые для упрощения расчетов, рассчитан ток симметричного и несимметричного (по заданию двухфазного короткого замыкания на землю) КЗ методом расчетных кривых. Определены также ударный ток и мощность КЗ для t=0,1 с, произведен анализ полученных величин с учетом влияния АРВ, рассчитаны фазные значения токов и напряжений в точке К-32 и построены векторные диаграммы токов и напряжений в этой точке.
 |
II. Система электроснабжения.
Исходная схема системы электроснабжения.
Рис.1
III. Исходные данные:
Мощность выключателя системы 
Генераторы
Трансформаторы (все они имеют коэффициент трансформации 
):
Нагрузка:
;
;
Воздушные линии:
;
Кабельные линии:
;
;
Реакторы:
III. Расчет трехфазного КЗ и двухфазного КЗ на землю.
1. Составление схемы замещения прямой последовательности и расчет результирующего сопротивления этой схемы.
На основании исходных данных составляем схему замещения прямой последовательности (рис.2). Расчет параметров произведем в относительных единицах с приближенным приведением. За базисные условия примем: 
.
Схема замещения прямой последовательности.
Рис.2
|
|
|
,где 
=0,4 Ом/км – удельное индуктивное сопротивление 1 км воздушной линии [Л-1];
=0,08 Ом/км – удельное индуктивное сопротивление 1 км кабельной линии [Л-1];
=37 кВ – напряжение ступени, где рассматривается данный элемент;
,
где =37 кВ – напряжение ступени, где рассматривается данный элемент;
- ток ступени, где рассматривается данный элемент;
Отбросим холостые ветви и ветви с нагрузками, так как нагрузки были косвенно учтены при построении расчетных кривых и получим расчетную схему для расчета тока при трехфазном коротком замыкании (рис.3).
Рис.3
преобразуем схему далее:
Рис.4
Рис.5
Рис.6
2. Определение коэффициентов токораспределения для выбранных групп источников.
Коэффициенты токораспределения С показывают долю участия каждого источника в общем токе КЗ. Ток КЗ необходимо определить по расчетным кривым, составленным для турбогенераторов и гидрогенераторов для различных моментов времени t; ток КЗ будем определять для системы С и для турбогенераторов ТЭЦ и гидрогенераторов ГЭС.
3. Определение расчетных сопротивлений для трехфазного КЗ.
Система С: 
Источники:
ГЭС: 
ТЭЦ: 
4. Определение периодических составляющих тока трехфазного КЗ для t=0;0,1;1 и 
с.
Для системы С и ТЭЦ (так как у него 
)периодическая составляющая тока трехфазного КЗ определяется аналитическим методом по формуле:
- для всех моментов времени;
С: 
;
ТЭЦ: 
;
для гидрогенераторов ГЭС – по расчетным кривым, представляющим собой заранее рассчитанные графические зависимости, позволяющие получить для любого момента времени периодическую составляющую тока в месте КЗ при различных удалениях источников на рис.5.5 и 5.6 [Л-1];
ГЭС: для t=0 
для t=1 
для t=0,1 для t= 
Для определения периодической составляющей тока КЗ в именованных единицах, необходимо рассчитать суммарный номинальный ток источников, приведенный к ступени напряжения, где рассматривается КЗ.
|
|
|
ГЭС: 
ТЭЦ: 
Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ в именованных единицах:
С: 
- для всех моментов времени;
ГЭС и ТЭЦ: 
.
Результаты расчетов сводим в таблицу 1.
Таблица 1
| Трехфазное КЗ | ||||||||
| Время,с | 0,1 |
| ||||||
| Ток |  ,о.е.
|  ,кА
| ,о.е.
| ,кА
| ,о.е.
| ,кА
| ,о.е.
| ,кА
|
| С | 1,468 | 2,29 | 1,468 | 2,29 | 1,468 | 2,29 | 1,468 | 2,29 |
| ГЭС | 0,86 | 1,678 | 0,85 | 1,658 | 0,85 | 1,658 | 1,951 | |
| ТЭЦ | 0,027 | 0,149 | 0,027 | 0,149 | 0,027 | 0,149 | 0,027 | 0,149 |
| 4,117 | 4,097 | 4,097 | 4,39 |
5. Определение ударного тока трехфазного КЗ.
;
где 
- ударный коэффициент;
=1,8 – для источников, удаленных от места КЗ хотя бы на одну трансформацию;
кА.
6. Определение мощности трехфазного КЗ для момента времени t=0,1 с.
;
где 
- номинальное напряжение ступени, для которой находился ток КЗ;
МВА.
7. Составление схемы замещения обратной последовательности и расчет результирующего сопротивления этой схемы.
Составляем схему замещения обратной последовательности с учетом нагрузок (рис.7) и определяем сопротивления генераторов, так как в этой схеме изменяются только они. Кроме того, в этой схеме ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю, а к точке КЗ приложено напряжение обратной последовательности 
.
Схема замещения обратной последовательности.
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
8. Составление схемы замещения нулевой последовательности и расчет результирующего сопротивления этой схемы.
Составляем схему замещения нулевой последовательности (рис.11): ее начинаем составлять от точки К-32, считая, что в ней все фазы замкнуты накоротко между собой и к ней приложено напряжение нулевой последовательности 
при наличии путей для протекания токов нулевой последовательности.
где 
=0,3 – 1 – сопротивление намагничивания трансформаторов [Л-1], примем =0,3
где 
=3 – для одноцепной воздушной линии со стальным тросом [Л-1],
=3,5-4,6 – для кабельных линий [Л-1], принимаем =4,
Схема замещения нулевой последовательности.
Рис.11
преобразуем схему далее:
Рис.12
Рис.13
Рис.14
9. Определение расчетных сопротивлений для двухфазного КЗ на землю.
|
|
|
Расчетные сопротивления для 
определяется по формуле:
;
где 
– дополнительное сопротивление для двухфазного КЗ на землю;
Система С: 
Источники:
ГЭС: 
ТЭЦ: 
10. Определение периодических составляющих тока двухфазного КЗ на землю для t=0;0,1;1 и с.
С: 
- для всех моментов времени;
ГЭС: для t=0 
для t=1
для t=0,1 
для t= 
ТЭЦ: 
- для всех моментов времени.
В именованных единицах периодическая составляющая тока двухфазного КЗ на землю будет определяться по формулам:
- для системы;
- для остальных источников;
где 
- коэффициент пропорциональности для 
;
произведем необходимые расчеты и результаты занесем в таблицу 2.
Таблица 2
| двухфазное КЗ на землю | ||||||||
| Время,с. | 0,1 |
| ||||||
| Ток |  ,о.е
| ,кА
| ,о.е
|  ,кА
| ,о.е
| ,кА
| ,о.е
| ,кА
|
| С | 0,982 | 2,298 | 0,982 | 2,298 | 0,982 | 2,298 | 0,982 | 2,298 |
| ГЭС | 0,67 | 1,961 | 0,665 | 1,946 | 0,67 | 1,961 | 0,74 | 2,166 |
| ТЭЦ | 0,018 | 0,149 | 0,018 | 0,149 | 0,018 | 0,149 | 0,018 | 0,149 |
|
| 4,408 | 4,393 | 4,408 | 4,613 |
11. Определение ударного тока двухфазного КЗ на землю.
кА.
12. Определение мощности двухфазного КЗ на землю для момента времени t=0,1 с.
МВА.
13. Определение фазных токов и напряжений в точке К-32 при двухфазном КЗ на землю в этой точке.
При двухфазном КЗ на землю составляющая тока прямой последовательности для момента времени t=0 в именованных единицах составляет: 
кА;
ток обратной последовательности: 
кА;
где 
Ом;
Ом;
кА;
ток нулевой последовательности: 
кА;
напряжение прямой последовательности: 
;
напряжение обратной последовательности:
кВ;
напряжение нулевой последовательности:
кВ.
Токи в фазах:
напряжения в фазах:
,
где 
,- оператор поворота трехфазной системы;
Построим векторную диаграмму токов (рис.15) и напряжений (рис.16) в точке К-32 при . Выбираем масштаб тока 
и масштаб напряжения 
.
14. Анализ полученных результатов.
Анализируя поведение системы электроснабжения при симметричном и несимметричном (двухфазном на землю) КЗ, можно сделать следующий выводы:
токи от системы С и турбогенераторов ТЭЦ, подпитывающие точку КЗ, в течение всего переходного процесса не изменяется.;
|
|
|
увеличение тока КЗ в момент времени 
от гидрогенераторов ГЭС симметричном и несимметричном КЗ происходит за счет действия АРВ.
Назначение АРВ состоит в том, чтобы поддерживать номинальное напряжение на шинах генераторов при всех возможных режимах работы генераторов. В случае понижения напряжения, обусловленного коротким замыканием, АРВ увеличивает ток возбуждения генератора, а, следовательно, увеличивается и напряжение на различных элементах сети. Повышение напряжения начинается через время, необходимое для срабатывания АРВ. Ток КЗ до вступления в действие АРВ уменьшается, так же как и при отсутствии АРВ, а затем начинает увеличиваться и достигнет установившегося значения, соответствующего возросшему напряжению генераторов за счет действия АРВ.
Векторная диаграмма токов в точке К-32 при .
Рис.15
Векторная диаграмма напряжений в точке К-32 при .
Рис.16
V. Используемая литература.
1. Переходные процессы в системах электроснабжения./Под ред.В.Н.Винославского.-К.:Высшая школа. Головное издательство,1989.
2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы.-М.:Энергия,1970.
3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем./Под ред.С.С.Рокотяна, И.М.Шапиро.-М.:Энергия,1977.
4. Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам.-М.:Энергия, 1968.
5. Расчет токов симметричных и несимметричных коротких замыканий: методические указания и задания к курсовой работе №1/В.Н.Серебряков. Саратов: СГТУ, 2005.
|
|
|
