ЗАДАНИЕНА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
В процессе выполненияпроекта необходимо:
1. Определитьсверхпереходной и ударный токи трёхфазного К.З.;
2. Определитьзначение периодической составляющей тока двухфазного К.З. на землю длязаданного момента времени;
3. Построить фазныедиаграммы токов и напряжений в месте К.З. и на зажимах ближайшего генератора;
Начальные данныеприведены в таблицах 1, 2, 3, 4, 5 .Таблица 1 Данные для составления расчётнойсхемы.Рисунок Вариант Точки К.З. Выключатели во включённом положении Время К.З. 1 1 K1,K9 В1, В2, В3, В4, В5, В11 0.2
Таблица 2. Параметры турбогенератора Г2 игидрогенератора Г1, Г3Генераторы
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> Г1 9 10.5 0.8 0.28 0.2 0.21 1,08 40 Г3 30 10.5 0.8 0.28 0.2 0.21 1.08 40 Таблица 3. Параметры трансформаторовТрансформаторы
/>
/>
/>
/>
/> T1 10 115 11 10.5 10 T3 40 121 10.5 10.5 15 T5 16 115 6.6 10.5 10 Таблица4. Параметры нагрузокНагрузки
/>
/>
/>
/> Н1 18 0.35 0.85 2.5 Н4 12 0,35 0,85 2,5 Н5 10 0.35 0.85 2.5
Таблица 5. Параметры воздушных линийЛинии Длина линии, км
/>
/> Л1 15 0,4 5 Л2 18 Л5 8 Л6 10 Таблица 6. Параметрысинхронного компенсатора
/>
/>
1. Расчет трехфазного короткого замыкания
1.1 Составление схемызамещения
/>
1.2 Расчёт сопротивлений в относительныхединицах
а) сопротивлениегенератора Г1:
/>
б) сопротивлениегенератора Г3:
/>
в) сопротивлениетрансформатора Т1:
/>
г) сопротивлениетрансформатора Т3:
/>
д) сопротивлениетрансформатора Т5:
/>
е) сопротивление нагрузкиН1:
/>
ж) сопротивление нагрузкиН4:
/>
з) сопротивление нагрузкиН5:
/>
ж) сопротивление линий:
/>
/>
З) сопротивлениесинхронного компенсатора СК:
/>
После определениясопротивлений элементов составляем эквивалентную схему замещения:
/>
1.3 Преобразования эквивалентной схемы
Преобразованиевыполняется в направлении от источников питания к месту к.з.При этом используются правила последовательного и параллельного сложениясопротивлений, преобразование звезды сопротивлений в треугольник сопротивленийи обратно, замена нескольких генерирующих ветвей с разными ЭДС, присоединённыхк одному общему узлу, одной эквивалентности и т. п.
/>;
/>;
/>
/>
/>;
/>;
/>;
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>;
/>
/>
/>
/>;
/>
/>
Рисунок- 4 Результирующая эквивалентная схема
1.4 Определение сверхпереходногои ударного токов
Составляем схемузамещения системы, которая учитывает только активные сопротивления.
/>
Значения сопротивленийвычисляются следующим образом:
/> ,
где x/r берётся из таблицы 2 [1].
а) сопротивлениегенератора Г1:
/>
б) сопротивлениегенератора Г3:
/>
в) сопротивлениетрансформатора Т1:
/>
г) сопротивлениетрансформатора Т3:
/>
д) сопротивлениетрансформатора Т5:
/>
е) сопротивление нагрузкиН1:
/>
г) сопротивление нагрузкиН4:
/>
д) сопротивление нагрузкиН4:
/>
е) сопротивление линий:
/>
/>
/>
/>
ж) сопротивлениесинхронного компенсатора:
/>
Рассчитываем rрез. Используем те же преобразования, что и при расчёте xрез :
/>;
/>;
/>;
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>;
/>;
/>.
/>.
Определяем постояннуювремени:
/>
Определяем ударныйкоэффициент:
/>
Определяем базисный ток:
/>
Определяем сверхпереходной ток в именованных единицах:
/>
Определяем ударный ток в именованных единицах:
/>
Определяем наибольшеедействующее значение полного тока КЗ:
/>
Определяемсверхпереходную мощность:
/>
2. Расчет двухфазного короткого замыкания на землю
Для заданной схемысоставляют схемы замещения прямой обратной и нулевой последовательностей.
2.1 Составление схемызамещения прямой последовательности
В схему замещения прямойпоследовательности генераторы вводят своими сверхпереходными сопротивлениями;нагрузки в ней должны отсутствовать за исключением крупных двигателей исинхронных компенсаторов, расположенных вблизи места КЗ, которыерассматриваются как генераторы разновеликой мощности. Никаких ЭДС в схемувводить не нужно.
/>
Реактивности элементов всхеме прямой последовательности определяются так же, как и в расчёте прямойпоследовательности. Выполняем соответствующие преобразования:
/>
/>;
/>;
/>
/>;
/>
/>
/>
/>
/>
Рисунок 7 — Эквивалентнаясхема после преобразований
При преобразовании схемызамещения прямой последовательности широко используются коэффициентыраспределения, которые характеризуют долю участия каждого источника в питаниикороткого замыкания.
Найдем результирующее сопротивлениеотносительно точки к.з.:
/>;
Определим далеекоэффициенты распределения:
/>;
/>;
Далее находим взаимныесопротивления между точкой к.з. и соответствующим источником:
/>;
/>;
/>
Рисунок 8 — Схема замещения прямойпоследовательности.
Определим результирующеесопротивление прямой последовательности:
/>;
2.2 Составление схемызамещения обратной последовательности
Схема замещения обратнойпоследовательности составляется аналогично схеме прямой последовательности. Генераторыв ней учитываются своими сопротивлениями обратной последовательности />:
/>
Рисунок 9 — Эквивалентная схема замещения обратной последовательности
Пересчитываемсопротивления генераторов:
/>
Используем результатывычислений схемы прямой последовательности и составляем эквивалентную схемупосле первых преобразований.
При преобразовании схемызамещения обратной последовательности также используем коэффициенты распределения,которые характеризуют долю участия каждого источника в питании короткогозамыкания.
/>
Рисунок 10 — Эквивалентная схема после преобразований
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Найдем результирующеесопротивление относительно точки к.з.:
/>;
Определим далеекоэффициенты распределения:
/>;
/>;
Далее находим взаимныесопротивления между точкой к.з. и соответствующим источником:
/>;
/>;
Определим результирующеесопротивление прямой последовательности:
/>;
/>
Рисунок 11 — Результирующая схема замещения обратной последовательности
2.3 Составление схемызамещения нулевой последовательности
Составление схемы нулевойпоследовательности следует начинать от точки, где возникла несимметрия, считая,что в этой точке все фазы замкнуты между собой накоротко и к ней приложенонапряжение нулевой последовательности. Эта схема в основном определяетсясоединением обмоток участвующих трансформаторов и автотрансформаторов исущественно отличается от схем других последовательностей.
При составлении схемынулевой последовательности для воздушных линий следует принять следующиесопротивления нулевой последовательности:
- для одноцепных линий />;
- для двухцепных линий />;
Сопротивления всехэлементов выражаются в относительных единицах при выбранных базисных условиях.
Определяем реактивностиэлементов для обратной последовательности:
/>
/>
/>
/>
/>
Рисунок 12 — Эквивалентная схема замещения нулевой последовательности
Выполняем преобразования:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>
Результирующеесопротивление нулевой последовательности:
/>;
/>
Рисунок 13 — Результирующая схема замещенияобратной последовательности
3. Определениерасчётных реактивностей
При использованиирасчётных кривых необходимо предварительно найти расчётную реактивность схемыпрямой последовательности. При этом надо учесть, что согласно правилуэквивалентности, точка короткого замыкания в схеме прямой последовательностипереносится на дополнительную реактивность xD(n), значения которого зависят от видакороткого замыкания.
При расчёте с учётоминдивидуального изменения токов реактивность выделяемой генерирующей ветви прилюбом несимметричном коротком замыкании определяется как:
/>
где x1Σ – результирующее сопротивление схемыпрямой последовательности:
/>
Находим дополнительнуюреактивность для данного вида короткого замыкания по таблице 3.1[3]:
/>
Определяем коэффициентыраспределения для прямой последовательности:
/>
Определяем расчётныереактивности:
/>
4. Определениепериодической слагающей тока в месте короткого замыкания
После определениярасчётных реактивностей выбираем соответствующие расчётные кривые, по которымнаходим для заданных моментов времени t относительную величину тока прямой последовательности />
Расчётные кривыепостроены по типовым параметрам генераторов, поэтому нужно выбирать кривые, соответствующиетипу оборудования рассматриваемой электрической станции.
Находим для моментавремени t=0,2 с относительные величины токов прямойпоследовательности. К /> и /> прибавили 0,07, так как обмотки демпферные.
/> ( для/> и />) ;
/> ( для /> и />) ;
/> ( для /> и />) ;
Определяем номинальныетоки ветвей, приведенных к напряжению ступени, где рассматривается к.з.:
/>
/>
/>
Величина периодическойслагающей тока прямой последовательности в месте короткого замыканияопределяется следующим образом:
/>
5. Построениевекторных диаграмм токов и напряжений в месте короткого замыкания
Найденная величинапериодической слагающей тока прямой последовательности определит длину вектора />. Положение векторов /> и /> может быть определено с помощьюкомплексного оператора />:
/>
Используя найденноезначение тока прямой последовательности, необходимо рассчитать токи обратной /> и нулевой /> последовательностей. Дляразличных видов к.з. эти токи определяются из соотношений, данных в таблице3.2[3]:
/>
Определяем фазные токисогласно соотношениям:
/>
Кроме того, для заданноговида короткого замыкания рассчитываются значения токов аварийных фаз(фазы). Приэтом используем:
/>
где m(1,1)- коэффициент, определяющий отношениетока аварийной фазы к току прямой последовательности. Значение данногокоэффициента приведено в таблице 3.1[3]:
/>
Для построения векторнойдиаграммы напряжений в месте к.з. должны быть предварительно определенынапряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Эти составляющиевычисляются, согласно соотношениям, данным в таблице 3.2[3]. Для определенияэтих напряжений в именованных единицах необходимо их умножить на базисноесопротивление Zб :
/>
/>
Определяем фазныенапряжения:
/>
Построение векторнойдиаграммы токов в месте к.з.:
/>
Построение векторнойдиаграммы напряжений в месте к.з.:
/>
6. Построение векторных диаграмм токови напряжений на зажимах генератора
Векторные диаграммы токови напряжений строятся для генератора, ближайшего к месту к.з. При этомпредварительно необходимо выполнить распределение токов и напряжений в схемахкаждой последовательности. Распределение токов и напряжений каждойпоследовательности находят в схеме одноимённой последовательности, руководствуясьизвестными правилами и законами распределения токов и напряжений в линейныхэлектрических цепях, поскольку рассматриваемые трёхфазные схемы предполагаютсявыполненными симметрично.
Так как схемы обратной инулевой последовательностей являются пассивными и их элементы остаютсянеизменными в течение всего переходного процесса, при распределении токовцелесообразно пользоваться коэффициентами распределения.
Ближайший генератор кместу короткого замыкания – генератор Г3.
Зная результирующуюреактивность обратной последовательности />,находим коэффициенты распределения для выделенной ветви:
/>;
Зная составляющие тока в местек.з. и коэффициенты распределения, могут быть рассчитаны составляющие токаобратной последовательности в ветви 3:
/>
Ток прямойпоследовательности в ветви 3 определяется через расчётные кривые:
/>
Определяем токи прямой иобратной последовательности для фаз B и С:
/>
При определениисоставляющих напряжения на зажимах генератора необходимо рассчитать падениенапряжения на участке от точки к.з. до генератора, а именно:
/>
где />
Определяем напряжение нашинах генератора, приведенное к высокой стороне трансформатора:
/>
Определяем напряженияпрямой и обратной последовательности для фаз В и С:
/>
При определениитрансформированных фазных величин нужно иметь в виду, что токи и напряжения припереходе через трансформатор изменяются не только по величине, но и по фазе взависимости от соединения его обмоток.
Определяем токи инапряжения фаз А, В и С при прохождении через T5:
/>
/>
/>
Построение векторнойдиаграммы токов на зажимах генератора:
/>
Рисунок 16- Векторная токов на зажимах генератора.
Определяемфазные напряжения на зажимах генератора Г3:
/>
/>
/>
Построение векторнойдиаграммы напряжений на зажимах генератора:
/>
Рисунок 17- Векторная напряжений на зажимах генератора.
Заключение
В данной курсовой работебыли рассмотрены два типа коротких замыканий: трехфазное и двухфазное на землю.
В первом разделе былоисследовано трехфазное замыкание на шинах НН (точка К1). Исходная схемазамещения путем преобразований была приведена к результирующей.
Используя закон Ома, былопределен сверхпереходный ток />.
Далее был определенударный ток (максимальное значение тока к.з. в первый полупериод переходногопроцесса) /> и наибольшее действующее значение ударного тока />.
Во втором разделе былорассмотрено двухфазное замыкание на землю в точке К9. В соответствии с методомсимметричных составляющих были составлены схемы замещения прямой, обратной инулевой последовательностей и определены результирующие реактивности для всехтрех схем. Величина периодической слагающей в месте к.з. была определена порасчетным кривым, затем в соответствии с правилом эквивалентности прямойпоследовательности были определены токи и напряжения всех фаз и построенысоответствующие векторные диаграммы. Анализ векторных диаграмм показывает, чтов аварийных фазах напряжение равно нулю, и сами диаграммы являютсядеформированными. При построении векторных диаграмм за трансформаторомпоявляются ненулевые напряжения и токи во всех трех фазах, и деформациявекторных диаграмм уменьшается.
ЛИТЕРАТУРА
1. ЖененкоГ.Н., Каратун В.С., Ладвищенко Б.Г. Методические указания и задания к курсовым работам подисциплине «Переходные процессы в электрических системах». Кишинёв, КПИ им. С. Лазо, 1979.
2. РожковаЛ.Д., Козулин В.С. «Электрооборудование станций и подстанций». М.:Энергоатомиздат, 1987.
3. Е. И.Шепелевич, Г. Н. Жененко.Методические указания ккурсовой работе подисциплине «Электромагнитные переходныепроцессы». Кишинев, КПИ им. С. Лазо, 1986