Реферат: Трехфазное короткое замыкание в системе электроснабжения
Название: Трехфазное короткое замыкание в системе электроснабжения Раздел: Промышленность, производство Тип: реферат | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
стр. Задание……………………………………………………………………………….3 1. Аналитический метод ………………………………………………………………4 3. Метод спрямленных характеристик………………………………………………..17 4. Сравнительная оценка методов…………………………………………………….31 Литература………………...………………………………………………………..35 Исходные данные: Система: Линии: Л1=70,Л2=40 км,Л3=50 км,
Трансформаторы Т1, Т2: 25 МВА, 121/6,6 кВ,
Станция: Нагрузка: Реактор: 6 кВ, 2 кА, Подстанция: Накрузка Трансформаторы Т3, Т4: Автотранс-торы АТ-5, АТ-6: 80 МВА, Турбогенераторы с АРВ: Р=30 МВт, Задание : Рассчитать аналитическим путем начальное значение фазных токов в выключателе В-7 при несимметричном коротком замыкании в точке схемы К-1, схема которой представлена на рисунке.Вычислить начальное значение периодической составляющей фазных токов в месте повреждения. Используя метод спрямленных характеристик , определить периодические составляющие фазных токов в месте несимметричного короткого замыкания для заданного момента времени t = 1,25 c. 1. Аналитический метод 1.1.В соответствии с моделями элементов электрических систем для начального момента Базисные токи на ступенях: Составим схему замещения прямой последовательности(рис.2.стр.5) Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности производим в относительных базисных единицах. 1.2.Генераторы Г-1, Г-2, Г-3, Г-4. Рис.2.-Схема замещения прямой последовательности Параметры машины в режиме, предшествующем короткому замыканию 1.3. Реактор 1.4.Нагрузка Н1: Н2: Н3: Н4: 1.5.Трансформаторы Т-1,Т-2. 1.6.Трансформаторы Т-3,Т-4 1.7.Линии электропередач Л-1, Л-2, Л-3 1.8.Автотрансформаторы АТ-5,АТ-6. 1.9.Система 2. Найдем Параметры упрощенной схемы замещения:
Пребразуем эту схему к более простому виду для удобства вычислений: а) определим сопротивление суммарное параллельно соединенных Суммарную ЭДС нагрузок Н3 и Н4: Далее суммарную ЭДС генераторов Г4 и Г3, а также нагрузки Н2. Суммарное сопротивление генераторов Г3 и Г4 , а также нагрузки Н2
Суммарную ЭДС источников Г1 и Г2, а также нагрузки Н1: Суммарное сопротивление генераторов Г1 и Г2,а также нагрузки Н1: Далее, по ранее описанному методу узловых напряжений, составляем матрицы М, Е, и вводим данные для ветвей и узлов.
Находимсимметричныесоставляющие тока в месте повреждения. Имеем Ток короткого замыкания прямой последовательности фазы А в месте повреждения равен: Ток короткого замыкания обратной последовательности фазы А в месте повреждения равен: Ток короткого замыкания прямой последовательности фазы B в месте повреждения равен: Ток короткого замыкания обратной последовательности фазы B в месте повреждения равен: Ток короткого замыкания прямой последовательности фазы С в месте повреждения равен: Ток короткого замыкания обратной последовательности фазы С в месте повреждения равен: Находим фазные составляющие тока в месте повреждения в относительных базисных единицах: Находим фазные составляющие тока в месте повреждения в именованных единицах: Находим напряжение в месте повреждения в относительных базисных единицах: Находим фазные составляющие напряжения в месте повреждения в именованных единицах: Находим токи в выключателе В-7 в относительных базисных единицах: Находим токи в выключателе В-7 в именованных единицах. Производим построение векторных диаграмм токов и напряжений в месте повреждения. Рис.5- векторная диаграмма токов короткого замыкания в месте повреждения. Рис 6.- Векторная диаграмма напряжений в месте повреждения. 2. Метод спрямленных характеристик. Расчёт ведём в именованных единицах. За основную ступень напряжения принимаем напряжение.
Исходя из заданного расчётного момента времени t=1,25 сек, по кривым Et = f ( t ) и Xt = f ( t ) определяем расчётные ЭДС и сопротивления генераторов, приняв для генераторов режим подъёма возбуждения: Определяем критический ток генераторов. Так как генераторы имеют одинаковые параметры, то критический ток у них одинаковый: Составляем схемы замещения прямой и обратной последовательностей. (рис. 10) Рис 10.- схема замещения прямой последовательности. Упростим схемупрямойпоследовательности: рис 11. Рис.12 - схема замещения обратной последовательности. Определим параметры схемы замещения прямой последовательности.В расчете пренебрегаем активными сопритивлениями схемы. Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности производим в именованных единицах. Генераторы Г-1, Г-2, Г-3, Г-4: Реактор: Нагрузки: Трансформаторы Т-1, Т-2: Трансформаторы Т-3, Т-4: Сопротивления последовательно соединенных нагрузки Н3 и трансформатора Т3, а также Н4 и Т4 Сопротивление параллельно соединенных Линии электропередач Л-1, Л-2, Л-3: Автотрансформаторы АТ-5, АТ-6: Система
:
Расчёт параметров схемы замещения обратной последовательности аналогичен, параметры те же, кроме параметров генераторов: Определяем эквивалентное сопротивление схемы замещения обратной последовательности путём сворачивания схемы замещения.(рис.13) Рис.13. – схема замещения обратной последовательности при последовательном сворачивании. Продолжение рис.13. Определяем дополнительное сопротивление Δх. Для двухфазного короткого замыкания: Это значение добавочного сопротивления пригодится при расчёте тока прямой последовательности генераторов. Производим расчёт токов в генераторах по схеме:
Решение производим методом узловых напряжений по аналогу предыдущей части работы.
Ток генераторов находим по току прямой последовательности Сравнивая токи генераторов с критическим током, вычисленным раннее, Для удобства расчетов используем комплексную упрощенную схему замещения, составленную на основе данных полученных ранее, в ходе расчетов параметров схемы замещения,т.е: Где Сопротивление параллельно соединенных нагрузки Н2 и генераторов Г3 и Г4: Сопротивление параллельно соединенных нагрузки Н1 и генераторов Г1 и Г2: А также суммарные ЭДС параллельно соединенных генераторов Г1 и Г2, Г3 и Г4: Рис.15-комплексная схема замещения.
Находим симметричные составляющие тока в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания,в момент времени t=1,25 сек.
Находим фазные составляющие тока в месте, приведённые к месту короткого замыкания,в момент времени t=1,25 сек:
Находим симметричные составляющие напряжения в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания,в момент времени t=1,25 сек.
Находим фазные составляющие тока в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания, в момент времени t=1,25 сек:
Производим построение диаграмм токов и напряжений в месте повреждения. Рис 16. – Векторная диаграмма токов в месте повреждения. Рис 17.- векторная диаграмма напряжений в месте повреждения. Ответы на контрольные вопросы. 1. Как изменится схема замещения нулевой последовательности, если в месте повреждения предусмотреть продольную несимметрию? Примерами продольной несимметрией являются обрыв одной (двух) фаз и включение в одну (две) фазы элементов, обладающих сопротивлением. На схеме замещения продольную несимметрию показывают либо видимым обрывом, либо сопротивлением между точками, которые являются местом повреждения. Таким образом, если при поперечной несимметрии в схеме замещения нулевой последовательности симметричная составляющая тока нулевой последовательности проходит от узла с нулевым потенциалом к узлу, в котором произошло несимметричное короткое замыкание, а напряжением нулевой последовательности является разность потенциалов этих узлов, то при продольной несимметрии место повреждения будет состоять из двух точек, между которыми либо разрыв (обрыв фазы или фаз), либо сопротивление (включение в одну (две) фазы элементов, обладающих сопротивлением). И симметричная составляющая нулевой последовательности тока и напряжения будет рассматриваться между этими двумя точками. Схемы замещения других последовательностей рассматриваются таким же образом. При этом в зависимости от вида повреждения применяются те или иные граничные условия. 2. Указать порядок вычисления несимметричного короткого замыкания с использованием метода расчётных кривых? Порядок расчета токов поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях (как и токов при трехфазных коротких замыканиях) с использованием метода расчетных кривых зависит от исходной расчетной схемы. Если эта схема содержит только один синхронный генератор (синхронный компенсатор), то расчет тока поврежденной фазы в заданный момент времени при любом несимметричном коротком замыкании ведут в следующей последовательности. 1. Составляют схему замещения прямой последовательности для определения начального значения тока прямой последовательности (т.е. синхронный генератор учитывают сверхпереходным сопротивлением по продольной оси и сверхпереходной ЭДС, найденной с учетом предшествующей нагрузки генератора), а также схемы замещения обратной и нулевой последовательностей и определяют их параметры, выражая, как правило, все сопротивления в относительных единицах. 2. Преобразуют все схемы замещения относительно точки короткого замыкания и находят эквивалентные сопротивления 3. В зависимости от вида несимметричного короткого замыкания определяют дополнительное сопротивление 4. Находят начальное значение тока прямой последовательности генератора, отнесенное к его полной номинальной мощности и номинальному напряжению 5. Если ток 6. Определяют искомое значение периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в расчетный момент времени, используя формулу В том случае, когда исходная расчетная схема содержит несколько однотипных и одинаково удаленных от точки короткого замыкания синхронных генераторов (синхронных компенсаторов), расчет периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в заданный момент времени при несимметричном коротком замыкании производят в том же порядке, только при нахождении тока Если исходная расчетная схема содержит неодинаково удаленные от точки короткого замыкания генераторы и энергетическую систему, то при преобразовании схемы замещения прямой последовательности отдельно выделяют генератор, для которого расчетное короткое замыкание предполагается близким, а остальные генераторы объединяют с энергосистемой. Однако даже при радиальной схеме связи выделенного генератора с энергосистемой и несимметричном коротком замыкании в какой-либо промежуточной точке делить эту схему на две независимые части, как это делается при трехфазном коротком замыкании, нельзя, так как при несимметричном коротком замыкании напряжение в месте повреждения не равно нулю и дополнительное сопротивление Рис. 9. Расчетные схемы замещения для определения начального значения тока прямой последовательности при несимметричном коротком замыкании: а — при радиальной схеме связи генератора с энергосистемой; б — при коротком замыкании на ответвлении. Расчет тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в заданный момент времени при рассматриваемых исходных расчетных схемах и несимметричном коротком замыкании любого вида с использованием метода типовых кривых производят в следующей последовательности. 1. Составляют схему замещения прямой последовательности для определения начального значения тока прямой последовательности, а также схемы замещения обратной и нулевой последовательностей, и определяют их параметры. 2. Преобразуют схему замещения прямой последовательности относительно точки короткого замыкания так, чтобы ближайший к этой точке синхронный генератор (или группа одинаково удаленных генераторов) был выделен в отдельную ветвь, а схемы замещения обратной и нулевой последовательностей преобразуют полностью, определяя эквивалентные сопротивления 3. В зависимости от вида несимметричного короткого замыкания определяют дополнительное сопротивление и составляют схему, подобную представленной на рис. 9, а или 9, б. 4. Определяют эквивалентную ЭДС 5. Находят начальное значение тока прямой последовательности в месте эквивалентного трехфазного короткого замыкания и начальное значение тока прямой последовательности в ветви генератора 6. Определяют начальное значение тока прямой последовательности генератора (генераторов), отнесенное к его (их) полной номинальной мощности и номинальному напряжению а также определяют отношение 7. Если
8. Определяют искомое значение периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в месте короткого замыкания в расчетный момент времени В тех случаях, когда хотя бы одно из условий п. 7 не выполняется, типовые кривые не требуются, так как принимают Список использованных источников. 1. Волков В.М. Переходные процессы в электрических системах: рабочая программа и контрольные задания. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. – 25 с. 2. Волков В.М. Расчёт электромагнитных переходных процессов в электрических системах: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий курсовых и дипломных проектов. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. – 34 с. 3. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. – Новосибирск: НГТУ, М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003. – 283 с. 4. Переходные процессы в электроэнергетических системах: учебник для вузов/ И.П. Крючков, В.А. Старшинов, Ю.П. Гусев, М.В. Пираторов; под ред. И.П. Крючкова. М. : Издательский дом МЭИ, 2008 – 416 с.: ил. 5. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970. |