 |
Использование типовых кривых для определения токов при симметричных и несимметричных КЗ в сложных электрических системах
|
|
|
|
Порядок расчета следующий [1,3, 5-8].
1. Составляются схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Обобщенные нагрузки в схемы не вводятся.
2. Расчетная схема прямой последовательности преобразуется к лучевому виду относительно точки КЗ (рисунок 9).
Рисунок 13- Преобразование схемы прямой последовательности
3. По схемам замещения обратной и нулевой последовательностей определяется величина шунта КЗ DХ(n)(таблица 2), который подключается к точке КЗ, преобразованной схемы замещения прямой последовательности (рисунок 13).
4. Полученная схема вновь преобразуется к лучевому виду (например, с помощью коэффициентов токораспределения (таблица П.3, приложения).
5. Определяется I*П0, а затем все необходимые токи по выражениям (31)–(37) с учетом коэффициента m(n) из таблицы 2.
Для системы 
6. Для определения общего тока в месте КЗ суммируются токи от всех лучей схемы.
Задание к практическим занятиям
В соответствии с рабочей программой дисциплин: «Электромагнитные переходные процессы» специальностей 140205,140200; «Переходные процессы в электроэнергетических системах» специальности 140211 на практических занятиях требуется решить 6*задач.(*Объем каждой из решаемых задач ограничен числом часов, выделяемых в рабочей программе на практические занятия. Так для специальностей: 140205 - все задачи решаются полностью; 140200, 140211– исключаются подзадачи: «Построение векторных диаграмм токов и напряжений в месте КЗ и заданном выключателе», «Расчет периодической слагающей тока трехфазного КЗ методом типовых кривых» и «Подготовка исходных данных для расчета токов КЗ на ПЭВМ. Расчет токов КЗ на ПЭВМ. Сравнение результатов машинных и аналитических расчетов»):
|
|
|
| Номер занятия | Наименование практического занятия | Объем, часов |
| Составление и расчет элементов схем замещения прямой последовательности. | 2 часа | |
| Расчет установившихся значений токов трехфазного КЗ. | 2 часа | |
| Расчет ударных значений токов трехфазного КЗ. | 2 часа | |
| Составление схем замещения обратной и нулевой последовательностей. | 2 часа | |
| Расчет токов и напряжений при несимметричном КЗ и построение векторных диаграмм токов и напряжений. Расчет токов и напряжений в заданных выключателе и нейтрали. | 2 часа | |
| Расчет периодической слагающей тока КЗ методом типовых кривых. | 1 час | |
| Итого | 11 часов |
На рисунке 14 приведена избыточная расчетная схема электрической сети и исходные данные для нее в таблицах 3,4. По заданным преподавателем двум цифрам- вариантам:коммутаций (таблица 3), исходных данных (таблица 4) и расчетной схеме (рисунок 14) выбирается индивидуальный вариант сети, который используется для расчетов задач практических занятий.
Список рекомендуемой литературы
Основная.
1. Переходные процессы в электроэнергетических системах// Учебник для
Вузов /И.П.Крючков, В.А. и др.: под ред. И.П.Крючкова.- 2-е изд. стереот.
М.: Изд. дом МЭИ,2009.- 416 с.
Дополнительная.
1. Куликов, Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: учебное пособие/ Ю.А.Куликов. – Новосибирск: НГТУ, М.: Мир ООО «Издательство АСТ», 2003. – 283 с.
2..Евдокунин, Г.А. Электрические системы и сети: Учеб. пособие для студ. электротехн. спец. Вузов. - СПб: Изд-во Сизова М.П., 2001. - 304с.
3. Крючков, И.П. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах: Учебное пособие для вузов/ И.П. Крючков. - М.: Изд-во МЭИ, 2000.-168с.
4. Волкова, Н.Н., Гусев Ю.П., Козинова М.А., Крючков И.П., Пойдо А.И. Методы расчета токов короткого замыкания. Сборник задач: Учебное пособие по курсу «Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах»// Н.Н. Волкова, Ю.П. Гусев, М.А. Козинова, И.П.Крючков, А.И.Пойдо/ Под ред. И.П.Крючкова. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. - 59с.
|
|
|
Рисунок 14 - Исходная схема сети
Таблица 3 - Варианты коммутаций (по схеме на рисунке 14)
| Вариант коммута-ции | Номера выключателей, находящихся во включенном состоянии | Точка КЗ (Вид КЗ) | Номера замкнутых нейтралей (Н) | Номер исследу-емой нейтрали (Н) | Номер исследуе-мого выключателя (Сечение К) | Примечание (для всех заданий) |
| 1. | 1,2,7,9 | 1(1) | 1,2,3 | 7(4) | 1.Все выключатели и нейтрали, не указанные в колонках 2 и 4 считаются разомкнутыми. 2.Сопротивления нагрузок для последовательностей: прямая Х1=0,35 о.е.; обратная Х2=2,5Х1; нулевая (НГ1,НГ2) Х0=3,3Х1. 3.С-1 и С-2 – системы бесконечной мощности (Xс=0). 4.Для системы С-3: Sн=5200МВА при UН=110кВ; Sн=3110МВА при UН=220кВ; Sн=1500МВА при UН=330кВ. Сопротивления: обратной последовательности Х2=1,2Х1; нулевой последовательности Х0=4Х1. 5.Линии Л1-Л5 выполнены: | |
| 2. | 4,5,8,10,11 | 7(1.1) | 5,6,7 | 5(10) | ||
| 3. | 1,3,8,9,12 | 8(1) | 1,2,5 | 1(2) | ||
| 4. | 2,3,8,9,12 | 1(1.1) | 3,4,5 | 8(4) | ||
| 5. | 1,2,6,9,12 | 1(1) | 1,2,4 | 6(3) | ||
| 6. | 2,3,6,7,9,12 | 8(1) | 1,3,5 | 7(4) | ||
| 7. | 4,5,8,10,11 | 7(1.1) | 5,6,7 | 11(12) | ||
| 8. | 1,3,4,8,10,12 | 7(1.1) | 4,5,6 | 3(6) | ||
| 9. | 1,2,6,7,9 | 1(1) | 1,2,3 | 7(4) | ||
| 10. | 2,3,4,8,10,11 | 8(1.1) | 3,5,6 | 2(10) | ||
| 11. | 1,3,4,8,11,13,14 | 10(1) | 5,7,8 | 11(2) | ||
| 12. | 3,4,5,8,9,12 | 1(1.1) | 1,5,9 | 8(12) |
Продолжение таблицы 3
| 13. | 3,4,5,8,12,13,14 | 9(1) | 4,5,9 | 5(6) | Л-1: 2-х цепная со стальными тросами
Х0/Х1=4,7;
Л-2: 2-х цепная без тросов Х0/Х1=5,5;
Л-3: 2-х цепная со стальными тросами
Х0/Х1= 4,5;
Л-4: одноцепная с тросами Х0/Х1=3,0;
Л-5: кабельная линия Х0/Х1=4,0.
6.Координаты места КЗ:
 ; где L – длина линии
| ||||||
| 14. | 2,3,4,7,9,11 | 8(1.1) | 1,5,7 | 7(4) | |||||||
| 15. | 3,4,5,8,9,11 | 1(1.1) | 1,5,9 | 9(12) | |||||||
| 16. | 4,5,8,11,13,14 | 11(1) | 5,7,8 | 14(12) | |||||||
| 17. | 3,4,5,8,9,11 | 9(1) | 1,5,7 | 11(6) | |||||||
| 18. | 4,5,8,10,14 | 7(1.1) | 5,6,8 | 5(12) | |||||||
| 19. | 4,5,8,11,13,14 | 10(1) | 5,8,9 | 5(6) | |||||||
| 20. | 1,3,4,8,9,14 | 1(1.1) | 1,5,8 | 8(2) | |||||||
| 21. | 3,4,5,8,10,12 | 7(1) | 4,5,6 | 3(6) | № | Л-1 | Л-2 | Л-3 | Л-4 | Л-5 | |
| 22. | 2,3,4,7,8,10 | 8(1) | 3,5,6 | 8(4) | g | 0,5 | 0,7 | 0,3 | 0,8 | 0,1 | |
| 23. | 2,3,4,8,12,13,14 | 8(1.1) | 3,5,8 | 2(4) | 7.Сопротивление обратной последовательности АД-1: Х2=1,2Х1; АД-2: Х2=1,4Х1; 8.Параметры начального режима для -Г-1иГ-2:I(0)=0,8 о.е.; U(0)=1,08 о.е.; соsj(0)=0,87; АД: I(0)=0,7 о.е.; U(0)=1 о.е.; соsj(0)=0,75. 9. ЭДС: Ес-1=1,05 о.е.; Ес-2=1,02 о.е.; Ес-3 = 1,1 о.е.; Е нг= 0,85 о.е. | ||||||
| 24. | 1,3,4,8,9,11 | 10(1.1) | 2,5,7 | 9(2) | |||||||
| 25. | 1,3,4,11-14 | 9(1) | 5,7,8 | 1(10) | |||||||
| 26. | 3,4,5,10,11,12 | 7(1.1) | 4,5,6 | 5(10) | |||||||
| 27. | 4,5,10,11,14 | 9(1.1) | 5,7,8 | 14(12) | |||||||
| 28. | 2,3,4,6,7,8,10 | 7(1) | 3,5,6 | 3(4) |
|
|
|
Таблица 4 - Варианты исходных данных для схемы на рисунке 14
| № варианта | Линии | Трансформаторы Т-1/Т-2 (Т-3) | Нагрузки | |||||||||||||||
| Л-1 | Л-2 | Л-3 | Л-4 | Л-5 | Sнт, МВА | Uнв, кВ | Uнн, кВ | UК 1-2, % | НГ-1 | НГ-2 | НГ-3 | |||||||
| Х01(Ом/км) | L1 (км) | Х01(Oм/км) | L2 (км) | Х01(Oм/км) | L3 (км) | Х01(Oм/км) | L4 (км) | Х01(Oм/км) | R01(Oм/км) | L5 (км) | SНГ1 (МВА) | SНГ2 (МВА) | SНГ3 (МВА) | |||||
| 0,43 | 0,44 | 0,39 | 0,415 | 0,08 | 0,13 | 125(125) | 347(230) | 11/6,3 (10,5) | 11,5(12,5) | |||||||||
| 0,4 | 0,43 | 0,37 | 0,42 | 0,07 | 0,17 | 400(400) | 347(115) | 20/11 (21) | 10,5(11) | |||||||||
| 0,425 | 0,45 | 0,385 | 0,425 | 0,077 | 0,22 | 250(250) | 330(115) | 20/6,3 (18) | 11(10,8) | |||||||||
| 0,41 | 0,435 | 0,375 | 0,41 | 0,075 | 0,2 | 630(630) | 230(115) | 18/11 (24) | 11,7(12,5) | |||||||||
| 0,42 | 0,455 | 0,395 | 0,405 | 0,082 | 0,15 | 2,5 | 250(200) | 347(230) | 24/10,5 (20) | 10,9(11) | ||||||||
| 0,415 | 0,46 | 0,4 | 0,4 | 0,085 | 0,25 | 125(125) | 345(225) | 10,5/6,3 (11) | 11,5(11) |
Примечание: В таблице 4 применены следующие обозначения для элементов заданной схемы на рисунке 10.
Генераторы: Рнг, Uнг- соответственно номинальные активная мощность (Мвт) и напряжение статора (кВ);
Хd'', Х2-реактивные сопротивления сверхпереходное и обратной последовательности.
Линии: Х01, R01- соответственно удельное реактивное и активное сопротивления прямой последовательности;
L-длина линии, км.
Продолжение таблицы 4
| №варианта варианта варианта варианта | Генераторы Г-1, Г-2 | Автотрансформатор АТ | Асинхронные двигатели АД-1/АД-2 | ||||||||||||||||
| Рнг (,МВт) | сosjн jjНГ | Хd// (о.е.) | Х2 (о.е.) | Uнг (кВ) | Sнв (МВА) | Sнн (МВА) | Uнв (кВ) | Uнc (кВ) | Uнн (кВ) | UК1-2 | UК1-3 (%) | UК2-3 (%) | Количество | Рн (МВт) | cos jН | Uн (кВ) | Iп (о.е.) | КПД (%) | |
| 0,8 | 0,189 | 0,23 | 10,5 | 6/1 | 5/0,8 | 0,9/0,89 | 5,7/5,3 | 97,5/96 | |||||||||||
| 0,85 | 0,195 | 0,238 | 38,5 | 20/2 | 0,8/0,63 | 0,88/0,87 | 6,5/5,3 | 95,3/95,7 | |||||||||||
| 0,85 | 0,185 | 0,226 | 10,5 | 5/3 | 8/0,5 | 0,9/0,88 | 6/5,1 | 97,9/95,3 | |||||||||||
| 0,85 | 0,242 | 0,295 | 10,5 | 15/2 | 3,2/0,4 | 0,91/0,9 | 6,3/7 | 96,7/95,4 | |||||||||||
| 0,85 | 0,213 | 0,25 | 15,75 | 10/4 | 6,3/0,25 | 0,87/0,79 | 5,9/6 | 97,8/93 | |||||||||||
| 0,8 | 0,136 | 0,166 | 10,5 | 38,5 | 7/5 | 4/0,315 | 0,89/0,8 | 5,6/6,2 | 97,6/93,4 |
Примечание: В таблице 4 применены следующие обозначения для элементов заданной схемы на рисунке 10.
|
|
|
Трансформаторы, Автотрансформатор: Sнт, Uн-соответственно полная номинальная мощность и напряжение; Uк- напряжение короткого замыкания (%); обозначения 1-2-3 – соответстветствуют: высокой (В)-средней, (С)-низкой, (Н) обмоткам. Нагрузки: Sнг- номинальная мощность, МВ А.
Асинхронные двигатели: Рн, Uн- соответственно номинальные активная мощность и напряжение;
Iп- кратность пускового тока.
5. Демин, Ю.И. Методы расчета КЗ в электрических сетях и системах: Методические указания/Ю.И.Демин – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2002. - 35с.
6. Ульянов, С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Учебник для электротехн. и энергетических ВУЗов/С.А.Ульянов.-М.: Энергия, 1970. - 519 с.
7. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ: Межгосударственный стандарт: ГОСТ 227514-93. - Минск, Межгосударственный совет по стандартизации,метрологии и сертификации, Изд-во стандартов,1994.-40с.
8. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РД 153-34.0-20.527-98/Под ред. Б.Н.Неклепаева.-М.: НЦ ЭНАС, 2002. – 152с.
9. Применение цифровых вычислительных машин в электроэнергетике/О.В.Щербачев и др.-Л.: Энергия, ЛО, 1980. - 240с.
10. Демин, Ю.И. Программа расчета токов короткого замыкания методом симметричных составляющих//Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ/ Ю.И.Демин, Н.М. Атапин. - №2007612054, Заявка № 2007610668, Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 22.05.2007г.
11. Электрические системы. Режимы работы электрических систем и сетей/ Под ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа,1975. - 247с.
12. Методы расчета токов короткого замыкания. Сборник задач: Учебн. пособие по курсу «Электромагнитные переходные процессы»в электроэнергетических системах»/ Под ред. И.П.Крючкова.-М.: Изд.МЭИ, 2000.-59с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица П.1-Основные формулы для преобразования схемы и определения токораспределения
| Преобра-зования | Схема | Расчетные формулы | Токи в исходной схеме | |
| До преобразования | После преобразования | |||
  Треугольник/
звезда
D/Y
| XL=(XML*XLN)/(XLN+XNM+XML) Xн=(XLN*XNM)/(XLN+XNM+XML) XL=(XML*XNM)/(XLN+XNM+XML) | ILN=(ILLXLL-INNXNN)/XLN INM=(INNXNN-IMMXMM)/XNM IML=(IMMXMM-ILLXLL)/XML | ||
  Звезда/
треугольник
Y/D
| XLN=XL+XN+(XLXN)/XM XNM=XM+XN+(XMXN)/XL XLM=XM+XL+(XMXL)/XN | IL=ILN - IML IN=INM - ILN IM=IML - INM | ||
 Замена нескольких
источников эквивалентными
|
| 
При двух ветвях
| Токи в к-той ветви:
|
|
|
|
Таблица П.2-Значение ЭДС источников (при отсутствии других данных)
| Источники | Е, о.е. |
| Турбогенераторы до 100 МВт | 1,08 |
| Турбогенераторы 100-1000 МВт | 1,15 |
| Гидрогенератор с успокоительными обмотками | 1,13 |
| Гидрогенератор без успокоительных обмоток | 1,18 |
| Синхронный компенсатор | 1,2 |
| Синхронный электродвигатель | 1,1 |
| Асинхронный электродвигатель | 0,8 |
Таблица П.3-Разделение связанных цепей (коэффициенты токораспределения)
   
| С1=ХЭК/Х1 С2=ХЭК/Х2 |
| ХР1=ХРЕЗ/С1 ХР2=ХРЕЗ/С2 |
|
|
|
