Расчет сопротивлений электрической схемы замещения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Переходные процессы в электроэнергетических системах

 

Автор: студент группы ЭСз-09-4 4 курс. / А.Ю.Михайлов /

Специальность:140211 Шифр: 9101031132

Оценка:_______________

 

Дата: _________________

 

Принял:_______________ /А.А. Юрганов /

 

Санкт-Петербург

 

Задание.

На основании схемы электрических соединений рис.1 и исходных данных, приведенных в табл. 1-8, требуется рассчитать:

- начальное значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗв точках К1...К4;

- ударный ток трехфазного КЗ в точках К2 и К3.

На основании результатов расчетов для заданной схемы электрических соединений (рис.1) требуется рассчитать в точке К2:

- действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ для времени

t = 0,1 с;

- значение апериодической составляющей тока для времени t = 0,1с.

На основании результатов расчетов для схемы (рис.1) требуется рассчитать для момента времени t = 0:

- ток однофазного КЗ;

- ток двухфазного КЗ на землю в точке К1.

Результаты расчета свести в табл. 9.

 

 

Рис.1. Схема электрических соединений

 

 

Исходные данные.

Таблица 1.

Технические данные турбогенераторов

	Тип
		0,8	10,5							6,2

 

Таблица 2.

Трансформаторы

	Тип
			10,5	10,5			0,7
	ТМ-6300/10		6,3	7,5	46,5	7,4	0,8

 

 

Таблица 3.

Линии электропередач

 

Таблица 4.

Реакторы

Тип	Мощность	Сопр-е
Реактор секционный RS,	34,6

Таблица 5.

Тип	Мощность	Сопр-е
Реактор линейный RL,	6,9

 

Таблица 6.

Система

Мощность системы,МВА	Сопротивление системы,о.е.
	0,5

 

Таблица 7.

Асинхронные электродвигатели серии 2АЗМ/6000

Тип
2А3М-2000				96,9	0,92	6,3

 

Таблица 8.

Отношение X/R для элементов электроэнергетической системы

№	Наименование элемента	Отношение X/R
	Турбогенераторы мощностью 100-500 МВт	100-140
	Трансформаторы мощностью 5-30 МВА То же мощностью 60-600 МВА	7-17 20-50
	Реакторы 6-10 кВ до 1000А То же 1500 А и выше	15-70 40-80
	Воздушные линии	2-8
	Обобщенная нагрузка	2,5
	Система

 

Дополнительные условия при выполнении заданий следующие:

- генераторы работают с номинальной нагрузкой при Uном = 10,5кВ;

- генераторы имеют тиристорную систему возбуждения;

- частота вращения генератора при КЗ не изменяется;

- ЭДС системы Ес″= 1;

- ЭДС электродвигателя Ед″= 0,9;

- удельное индуктивное сопротивление воздушной линии Ом/км;

- сопротивления обратной и нулевой последовательностей системы ;

- сопротивление обратной последовательности воздушных линий ;

- расчет начального значения тока трехфазного КЗ в точках К3 и К4 выполнить приближенно, принимая ЭДС системы и генераторов равными единице;

- значения ударного коэффициента принять Куд=1,93 за линейным реактором генераторного напряжения 10,5 кВ; Куд= 1,8 на шинах собственных нужд 6,3 кВ; Куд= 1,75 для ветви электродвигателя.

РАСЧЕТОВ ТОКОВ КЗ

На основе расчетной схемы рис.1. для заданной точки КЗ составляется схема замещения, в которой элементы цепи соединены электрически, причем все сопротивления схемы замещения выражаются в относительных единицах, приведенных к базисным значениям;

Рис.2.Общапя схема замещения

Для расчетов токов КЗ целесообразно использовать систему относительных единиц.

С этой целью задаются базисные единицы:

- базисная мощность ,

- базисное напряжение

и определяется базисный ток основной ступени:

Базисное напряжение остальных ступеней напряжения.

Точка К-1.

 

 

Рис.4. Рис.5.

Для симметричных схем, в которых ЭДС источников питания одинаковы, производится совмещение равнопотенциальных точек, исключая сопротивление реактора из схемы Рис5.

Рис.6.

ТОЧКА К2.

Схема замещения:

Рис.7.

Производим преобразования треугольника сопротивлений х₄, х₅, х₆ в эквивалентную звезду по формулам:

Рис.8.

Если ток КЗ от источников ЭДС поступает в точку КЗ через общее сопротивление (рис. 8), то необходимо выполнить преобразование схемы в n-лучевую схему таким образом, чтобы значения результирующего сопротивления и токораспределения в лучах исходной схемы остались неизменными. С этой целью определяются коэффициенты токораспределения:

Эквивалентное сопротивление:

Коэффициенты токораспределения:

Сопротивление ветвей:

Рис.9.

ТОЧКА К-3

Расчет для этой «удаленной» точки к.з. производится приближенно с учетом дополнительного условия Е¢¢_С = 1 и Е¢¢_G = 1

Рис.10.

Рис.11.

 

Рис.12.

 

ТОЧКА К-4

Расчет для точки К4 подобен расчету для точки К3. Так как расчетная схема относительно этих точек одна и та же, то сопротивление однолучевой схемы со стороны системы и генератора равно.

 

Рис.13. Рис.14.

РАСЧЕТ УДАРНОГО ТОКА

Постоянная времени Та вычисляется по схеме замещения, в которой вычисляется Хрез* при всех r=0, а затем вычисляется rрез* при всех Х=0. Соотношение между Х и r для различных элементов схемы принимаем по табл 8.

ОДНОФАЗНОЕ К.З.

Шунт короткого замыкания:

Эквивалентное сопротивление (результирующее сопротивление прямой последовательности):

Коэффициенты токораспределения

Сопротивление ветвей:

Ток прямой последовательности в луче системы для начального момента к.з.

Полный ток в фазе:

1.8.2.ДВУХФАЗНОЕ К.З. НА ЗЕМЛЮ:

Шунт короткого замыкания(1,1):

Эквивалентное сопротивление (результирующее сопротивление прямой последовательности):

Коэффициенты токораспределения

Сопротивление ветвей:

Ток прямой последовательности в лучах.

Полный ток:

Суммарный ток двухфазного короткого замыкания на землю в точке К1:

 

Результаты расчетов.

Таблица 9.

Точка КЗ	Источник энергии	МВ А	Ток КЗ
Трехфазное КЗ	Однофазное КЗ (1)	Двухфазное КЗ (1.1)
, кА				, кА	, кА
К1	Система Генераторы G1,G2 Суммарное значен	2 78,75 -	2,89 2,19 5,08				2,94 2,19 5,13	2,92 2,19 5,11
К2	Система, G1 G2 Суммарное значен	1200, 78,75 78,75 -	24,4 10,2 47,6	30,5 67,4 28,2 126,1	9,4 41,4	0,27 21,7 8,94 30,91
К3	Cистема, G,1,2 Суммарное значен	1200, 2 78,75	- - 8,09	- - 22,2
К4	Cистема,G,1,2 Электродвигатель Суммарное значен	1200,2 78,75 2,8 -	6,96 1,28 8,24

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Переходные процессы в электроэнергетических системах

 

Автор: студент группы ЭСз-09-4 4 курс. / А.Ю.Михайлов /

Специальность:140211 Шифр: 9101031132

Оценка:_______________

 

Дата: _________________

 

Принял:_______________ /А.А. Юрганов /

 

Санкт-Петербург

 

Задание.

На основании схемы электрических соединений рис.1 и исходных данных, приведенных в табл. 1-8, требуется рассчитать:

- начальное значение периодической составляющей тока при трехфазном КЗв точках К1...К4;

- ударный ток трехфазного КЗ в точках К2 и К3.

На основании результатов расчетов для заданной схемы электрических соединений (рис.1) требуется рассчитать в точке К2:

- действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ для времени

t = 0,1 с;

- значение апериодической составляющей тока для времени t = 0,1с.

На основании результатов расчетов для схемы (рис.1) требуется рассчитать для момента времени t = 0:

- ток однофазного КЗ;

- ток двухфазного КЗ на землю в точке К1.

Результаты расчета свести в табл. 9.

 

 

Рис.1. Схема электрических соединений

 

 

Исходные данные.

Таблица 1.

Технические данные турбогенераторов

	Тип
		0,8	10,5							6,2

 

Таблица 2.

Трансформаторы

	Тип
			10,5	10,5			0,7
	ТМ-6300/10		6,3	7,5	46,5	7,4	0,8

 

 

Таблица 3.

Линии электропередач

 

Таблица 4.

Реакторы

Тип	Мощность	Сопр-е
Реактор секционный RS,	34,6

Таблица 5.

Тип	Мощность	Сопр-е
Реактор линейный RL,	6,9

 

Таблица 6.

Система

Мощность системы,МВА	Сопротивление системы,о.е.
	0,5

 

Таблица 7.

Асинхронные электродвигатели серии 2АЗМ/6000

Тип
2А3М-2000				96,9	0,92	6,3

 

Таблица 8.

Отношение X/R для элементов электроэнергетической системы

№	Наименование элемента	Отношение X/R
	Турбогенераторы мощностью 100-500 МВт	100-140
	Трансформаторы мощностью 5-30 МВА То же мощностью 60-600 МВА	7-17 20-50
	Реакторы 6-10 кВ до 1000А То же 1500 А и выше	15-70 40-80
	Воздушные линии	2-8
	Обобщенная нагрузка	2,5
	Система

 

Дополнительные условия при выполнении заданий следующие:

- генераторы работают с номинальной нагрузкой при Uном = 10,5кВ;

- генераторы имеют тиристорную систему возбуждения;

- частота вращения генератора при КЗ не изменяется;

- ЭДС системы Ес″= 1;

- ЭДС электродвигателя Ед″= 0,9;

- удельное индуктивное сопротивление воздушной линии Ом/км;

- сопротивления обратной и нулевой последовательностей системы ;

- сопротивление обратной последовательности воздушных линий ;

- расчет начального значения тока трехфазного КЗ в точках К3 и К4 выполнить приближенно, принимая ЭДС системы и генераторов равными единице;

- значения ударного коэффициента принять Куд=1,93 за линейным реактором генераторного напряжения 10,5 кВ; Куд= 1,8 на шинах собственных нужд 6,3 кВ; Куд= 1,75 для ветви электродвигателя.

РАСЧЕТОВ ТОКОВ КЗ

На основе расчетной схемы рис.1. для заданной точки КЗ составляется схема замещения, в которой элементы цепи соединены электрически, причем все сопротивления схемы замещения выражаются в относительных единицах, приведенных к базисным значениям;

Рис.2.Общапя схема замещения

Для расчетов токов КЗ целесообразно использовать систему относительных единиц.

С этой целью задаются базисные единицы:

- базисная мощность ,

- базисное напряжение

и определяется базисный ток основной ступени:

Базисное напряжение остальных ступеней напряжения.

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ

Система.

Сопротивление воздушной линии

где Худ – удельное сопротивление линии, Ом/км;

l – протяженность линии, км;

Uл – среднее напряжение линии или напряжение обмотки трансформатора, кВ

 

Сопротивление трансформатора

где Uк – напряжение КЗ трансформатора, %;

Sт ном – номинальная мощность трансформатора, МВ⋅А.

 

Сопротивление секционного реактора

где Хр – индуктивное сопротивление реактора, %;

Uном, Iном – номинальные напряжения и ток реактора, кВ и кА;

Uб, Iб – базисные напряжение и ток на ступени реактора, кВ и кА;

Sном – пропускная мощность реактора, МВ⋅А.

 

Сопротивление генератора

где Хd” – сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора, %

Sг ном – номинальная полная мощность генератора, МВ⋅ А.

Сопротивление эквивалентной схемы сдвоенного реактора

где– сопротивление одной ветви реактора, приведенное к базисным единицам (б. е.) по формуле:

Сопротивление трансформатора Т3

Сопротивление асинхронного двигателя

 

Рис.3.Схема замещения

Значения Е*″ при заданной нагрузке и при Uном могут быть определены по формуле:

Точка К-1.

 

 

Рис.4. Рис.5.

Для симметричных схем, в которых ЭДС источников питания одинаковы, производится совмещение равнопотенциальных точек, исключая сопротивление реактора из схемы Рис5.

Рис.6.