Расчет однофазного короткого замыкания в узле К4

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

РАСЧЁТ РЕЖИМОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

 

 

Руководитель                                                                                А. М. Дяков

                                                                      

 

 

Студент, ЭМ 09-03                                                                      И. Е. Рукосуев

                                          

 

 

Красноярск 2012

ЗАДАНИЕ

Вариант 5-1.

1 При трехфазном коротком замыкании (КЗ) в узле К4 схемы 5  электроэнергетической системы [1] (рисунок 1) вычислить аналитически (методом эквивалентных ЭДС) величины периодической слагающей аварийного тока в начальный момент времени переходного процесса, мощности КЗ и ударного тока.

Проиллюстрировать характер изменения аварийного тока фазы А.

2 При однофазном КЗ в узле К4 для начального момента времени переходного процесса определить ток и напряжение в аварийном узле и построить векторные диаграммы токов в линии W 2(сечение N - N)и напряжений узла 9 (точка M).

 

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема электроэнергетической системы

 

Исходные данные [1].

 

Таблица 1 – Эквивалентная система

 

Обозначение на схеме	Характеристика
	SGS, МВ·А	(1)	(0)
GS	1300	0,17	0,26

 

Таблица 2 –Синхронные генераторы

 

Обозначение на схеме	Тип генератора	S ном, МВ·А		U ном, кВ
G 1, G 2	СВ-1130/250-48	235	0,205	15,75

 

Таблица 3 – Трансформаторы

 

Обозначение на схеме	Тип трансформатора	S ном, МВ·А	Напряжение обмотки, кВ			u к, %
			В	С	Н	ВС	ВН	СН
Т 1, Т 2	ТДЦ-250000/110	250	121	-	15,75	-	10,5	-
Т 3, Т 4	ТРДЦН-63000/110	63	115	-	10,5/10,5	-	10,5	-
АТ 1, АТ 2	АТДЦТН-200000/220/110	200	230	121	38,5	11	32	20

        

Таблица 5 – Линии

 

Обозначение	Длина, км		Удельное сопротивление, х (1) Ом/км	х (0)/ х (1)
W 1	20		0,405	3,0
W 2	35		0,413	5,2
W 3	25		0,420	2,8

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение…………….………………………………………………………......	5
1 Выбор базисных условий …………………………………………………...	5
2 Определение параметров электрической схемы замещения   электроэнергетической системы………………………………………….	6
2.1 Вычисление режимных параметров……………………………............	6
2.2 Определение системных параметров…………………………………...	7
3 Расчет симметричного короткого замыкания в узле К4…………………..	9
3.1 Определение начального значенения периодической составляющей аварийного тока…………………………………………………………	9
3.2 Определение мощности короткого замыкания...……………………...	10
3.3 Вычисление ударного тока короткого замыкания..…………………..	10
3.4 Построение осциллограммы аварийного тока фазы А ………………..	11
4 Расчет однофазного короткого замыкания в узле К4………...…………...	12
4.1 Составление и определение параметров схемы замещения прямой (обратной) последовательности………………………………………..	12
4.2 Составление, определение параметров и преобразование схемы замещения нулевой последовательности………………………………..	13
4.3 Определение симметричных составляющих аварийных тока и напряжения в узле замыкания…………………………………………	16
4.4 Построение векторной диаграммы аварийных фазных токов в цепи линии W 2………………………………………………………………….	17
4.5 Построение векторной диаграммы аварийных фазных напряжений в узле 9……………………………………………………………………...	20
Список использованных источников…………………………………………	22

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Переходные процессы возникают в электроэнергетических системах (ЭЭС) как при нормальной эксплуатации (включение или отключение нагрузки, линий, источников питания и т. п.), так и при аварийных режимах: короткие замыкания, обрыв нагруженной цепи линии или ее фазы, выпадение вращающихся машин их синхронизма и др. При этом переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в ЭЭС, которые взаимосвязаны.

Вследствие большой механической инерции вращающихся машин (несколько секунд) начальная стадия (доли секунды) переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями режима. Расчет переходного процесса на этой стадии состоит из нахождения аварийных токов и остаточных напряжений.

Рассматриваются металлические замыкания ().

При определении параметров схемы замещения ЭЭС приняты допущения, изложенные в [2,3].

 

1 Выбор базисных условий

 

Расчет проводим в относительных единицах, используя приближенное приведение к одной ступени напряжения [4], при базисных условиях

 

 = 1000 МВ А;

U _б  = U _ср.ном

 

Базисные напряжения:

 

U _б1 = 115 кВ; U _б2= 230 кВ; U _б3=10,5 кВ

 

Базисный ток

 

 

 

2 Определение параметров электрической схемы замещения
электроэнергетической системы

           

Электрическая схема замещения электроэнергетической системы (ЭЭС) cуказанием аварийного узла представлена на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 – Электрическая схема замещения ЭЭС

 

2.1 Вычисление режимных параметров

 

Так как U _б = U _ср.ном на всех ступенях напряжения, то величины ЭДС в относительных базисных и номинальных единицах равны:

 

 

Значения ЭДС  приняты из таблицы 6.1 [2, С. 133].

 

GS:

 

G 1, G 2:

     2.2 Определение системных параметров

 

Определение сопротивлений в схеме электроэнергетической системы

по исходным данным проведём по выражениям

 

 и

 

Значение активных сопротивлений элементов электроэнергетической системы определим приближенно из рекомендованных соотношений (таблица 6,2) [2, C. 137, 235]

 

      GS: ;

     

 

       G 1, G 2: ;

      

 

        T 1, T 2: ;

       

 

         T 3, T 4: ;

;

 

АТ 1: ;

    ;

    ;

;

;

;

 

 

W 1:

 

W 2:

 

W 3:

 

 

            

 

 

            

 

        3 Расчет симметричного короткого замыкания в узле К7

3.1 Определение начального значения периодической

составляющей аварийного тока

 

Преобразуем схему замещения (см. рисунок 2) к простейшему виду (рисунок 2, а)

 

Рисунок 2, а – Эквивалентная схема замещения ЭЭС

 

 

 

 

 

 

Суммарное сопротивление схемы замещения относительно места КЗ

 

 

Результирующая ЭДС источников питаний относительно аварийного узла

 

 

     Начальное значение периодической составляющей аварийного тока

 

 

Искомый аварийный ток

 

 кА

 

3.2 Определение мощности короткого замыкания

 

 МВ·А

или

 МВ·А,

где

 

3.3 Вычисление ударного тока короткого замыкания

 

Схема замещения из активных сопротивлений элементов ЭЭС представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема замещения ЭЭС из активных сопротивлений

 

 

Определение результирующего сопротивления  схемы замещения (рисунок 3, а)  относительно аварийного узла аналогично получению .

 

 

 

Рисунок 3, а

 

        Суммарное сопротивление схемы замещения относительно места КЗ

 

 

Постоянная времени затухания апериодической слагающей аварийного тока

c

 

Ударный коэффициент

 

Искомое значение ударного тока в узле К4

 кА

 

3.4 Построение осциллограммы аварийного тока фазы А

 

Осциллограмма аварийного фазного тока в начальный момент переходного процесса построена по нижеследующему выражению и представлена на рисунке 4.

,

где  кА;

кА.

 

Рисунок 4 – Осциллограмма тока КЗ фазы А

Напряжений в узле 9

       Воспользуемся результатами расчетов подраздела 4.4.

Прямая последовательность аварийного напряжения в узле 9

 

.

 

       Прямая последовательность аварийного напряжения в узле 9

 

 

       Определим нулевую последовательность аварийного напряжения в узле 9

В схеме замещения нулевой последовательности , поскольку токи нулевой последовательности за обмотками трансформатора, соединенными в треугольник, не циркулируют.

Искомые величины симметричных составляющих аварийного напряжения в узле 9 определим с учетом группы и схемы соединения обмоток трансформатора Т 4 вида

 

кВ;

 

кВ

 

 

Векторная диаграмма в узле 9 представлена на рисунке 12.

 

 

Рисунок 10 – Векторная диаграмма аварийных фазных напряжений в узле 9

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

РАСЧЁТ РЕЖИМОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

 

 

Руководитель                                                                                А. М. Дяков

                                                                      

 

 

Студент, ЭМ 09-03                                                                      И. Е. Рукосуев

                                          

 

 

Красноярск 2012

ЗАДАНИЕ

Вариант 5-1.

1 При трехфазном коротком замыкании (КЗ) в узле К4 схемы 5  электроэнергетической системы [1] (рисунок 1) вычислить аналитически (методом эквивалентных ЭДС) величины периодической слагающей аварийного тока в начальный момент времени переходного процесса, мощности КЗ и ударного тока.

Проиллюстрировать характер изменения аварийного тока фазы А.

2 При однофазном КЗ в узле К4 для начального момента времени переходного процесса определить ток и напряжение в аварийном узле и построить векторные диаграммы токов в линии W 2(сечение N - N)и напряжений узла 9 (точка M).

 

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема электроэнергетической системы

 

Исходные данные [1].

 

Таблица 1 – Эквивалентная система

 

Обозначение на схеме	Характеристика
	SGS, МВ·А	(1)	(0)
GS	1300	0,17	0,26

 

Таблица 2 –Синхронные генераторы

 

Обозначение на схеме	Тип генератора	S ном, МВ·А		U ном, кВ
G 1, G 2	СВ-1130/250-48	235	0,205	15,75

 

Таблица 3 – Трансформаторы

 

Обозначение на схеме	Тип трансформатора	S ном, МВ·А	Напряжение обмотки, кВ			u к, %
			В	С	Н	ВС	ВН	СН
Т 1, Т 2	ТДЦ-250000/110	250	121	-	15,75	-	10,5	-
Т 3, Т 4	ТРДЦН-63000/110	63	115	-	10,5/10,5	-	10,5	-
АТ 1, АТ 2	АТДЦТН-200000/220/110	200	230	121	38,5	11	32	20

        

Таблица 5 – Линии

 

Обозначение	Длина, км		Удельное сопротивление, х (1) Ом/км	х (0)/ х (1)
W 1	20		0,405	3,0
W 2	35		0,413	5,2
W 3	25		0,420	2,8

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение…………….………………………………………………………......	5
1 Выбор базисных условий …………………………………………………...	5
2 Определение параметров электрической схемы замещения   электроэнергетической системы………………………………………….	6
2.1 Вычисление режимных параметров……………………………............	6
2.2 Определение системных параметров…………………………………...	7
3 Расчет симметричного короткого замыкания в узле К4…………………..	9
3.1 Определение начального значенения периодической составляющей аварийного тока…………………………………………………………	9
3.2 Определение мощности короткого замыкания...……………………...	10
3.3 Вычисление ударного тока короткого замыкания..…………………..	10
3.4 Построение осциллограммы аварийного тока фазы А ………………..	11
4 Расчет однофазного короткого замыкания в узле К4………...…………...	12
4.1 Составление и определение параметров схемы замещения прямой (обратной) последовательности………………………………………..	12
4.2 Составление, определение параметров и преобразование схемы замещения нулевой последовательности………………………………..	13
4.3 Определение симметричных составляющих аварийных тока и напряжения в узле замыкания…………………………………………	16
4.4 Построение векторной диаграммы аварийных фазных токов в цепи линии W 2………………………………………………………………….	17
4.5 Построение векторной диаграммы аварийных фазных напряжений в узле 9……………………………………………………………………...	20
Список использованных источников…………………………………………	22

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Переходные процессы возникают в электроэнергетических системах (ЭЭС) как при нормальной эксплуатации (включение или отключение нагрузки, линий, источников питания и т. п.), так и при аварийных режимах: короткие замыкания, обрыв нагруженной цепи линии или ее фазы, выпадение вращающихся машин их синхронизма и др. При этом переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в ЭЭС, которые взаимосвязаны.

Вследствие большой механической инерции вращающихся машин (несколько секунд) начальная стадия (доли секунды) переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями режима. Расчет переходного процесса на этой стадии состоит из нахождения аварийных токов и остаточных напряжений.

Рассматриваются металлические замыкания ().

При определении параметров схемы замещения ЭЭС приняты допущения, изложенные в [2,3].

 

1 Выбор базисных условий

 

Расчет проводим в относительных единицах, используя приближенное приведение к одной ступени напряжения [4], при базисных условиях

 

 = 1000 МВ А;

U _б  = U _ср.ном

 

Базисные напряжения:

 

U _б1 = 115 кВ; U _б2= 230 кВ; U _б3=10,5 кВ

 

Базисный ток

 

 

 

2 Определение параметров электрической схемы замещения
электроэнергетической системы

           

Электрическая схема замещения электроэнергетической системы (ЭЭС) cуказанием аварийного узла представлена на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 – Электрическая схема замещения ЭЭС

 

2.1 Вычисление режимных параметров

 

Так как U _б = U _ср.ном на всех ступенях напряжения, то величины ЭДС в относительных базисных и номинальных единицах равны:

 

 

Значения ЭДС  приняты из таблицы 6.1 [2, С. 133].

 

GS:

 

G 1, G 2:

     2.2 Определение системных параметров

 

Определение сопротивлений в схеме электроэнергетической системы

по исходным данным проведём по выражениям

 

 и

 

Значение активных сопротивлений элементов электроэнергетической системы определим приближенно из рекомендованных соотношений (таблица 6,2) [2, C. 137, 235]

 

      GS: ;

     

 

       G 1, G 2: ;

      

 

        T 1, T 2: ;

       

 

         T 3, T 4: ;

;

 

АТ 1: ;

    ;

    ;

;

;

;

 

 

W 1:

 

W 2:

 

W 3:

 

 

            

 

 

            

 

        3 Расчет симметричного короткого замыкания в узле К7

3.1 Определение начального значения периодической

составляющей аварийного тока

 

Преобразуем схему замещения (см. рисунок 2) к простейшему виду (рисунок 2, а)

 

Рисунок 2, а – Эквивалентная схема замещения ЭЭС

 

 

 

 

 

 

Суммарное сопротивление схемы замещения относительно места КЗ

 

 

Результирующая ЭДС источников питаний относительно аварийного узла

 

 

     Начальное значение периодической составляющей аварийного тока

 

 

Искомый аварийный ток

 

 кА

 

3.2 Определение мощности короткого замыкания

 

 МВ·А

или

 МВ·А,

где

 

3.3 Вычисление ударного тока короткого замыкания

 

Схема замещения из активных сопротивлений элементов ЭЭС представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема замещения ЭЭС из активных сопротивлений

 

 

Определение результирующего сопротивления  схемы замещения (рисунок 3, а)  относительно аварийного узла аналогично получению .

 

 

 

Рисунок 3, а

 

        Суммарное сопротивление схемы замещения относительно места КЗ

 

 

Постоянная времени затухания апериодической слагающей аварийного тока

c

 

Ударный коэффициент

 

Искомое значение ударного тока в узле К4

 кА

 

3.4 Построение осциллограммы аварийного тока фазы А

 

Осциллограмма аварийного фазного тока в начальный момент переходного процесса построена по нижеследующему выражению и представлена на рисунке 4.

,

где  кА;

кА.

 

Рисунок 4 – Осциллограмма тока КЗ фазы А

Расчет однофазного короткого замыкания в узле К4