Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания

Содержание

Введение

1.       Задание на курсовую работу

2.      Расчёт токов КЗ используя точное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах

.        Расчёт токов КЗ используя приближенное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах

.        Расчет тока трехфазного КЗ используя типовые кривые

.        Расчет тока двухфазного КЗ, построение векторных диаграмм токов и напряжений

Заключение

Список используемых источников

Введение

В энергетической системе постоянно возникают переходные процессы, нормальные - за счет эксплуатационных переключений и аварийные - при коротких замыканиях, обрывах фаз и т.д. Для обеспечения надежной работы отдельных элементов и электроэнергетической системы в целом возникает необходимость количественной оценки электрических величин во время переходного процесса как нормального, так и аварийного.

В системах электроснабжения электромагнитные переходные процессы оказывают существенное влияние на выбор структуры электроэнергетической системы, пропускной способности линий электропередачи, средств управления, регулирования, релейной защиты и противоаварийной автоматики. Поэтому изучение протекания переходных процессов является неотъемлемой частью фундаментальной подготовки инженеров-электриков.

Электрическая система является совокупностью устройств, связанных одновременностью процесса производства, распределения и потребления электрической энергии. Это налагает на все режимы работы системы и персонал особую ответственность по качественному управлению системой для бесперебойного энергоснабжения потребителей в нормальных (установившихся) и переходных режимах работы электрических систем.

1. Задание на курсовую работу по электромагнитным переходным процессам в системах электроснабжения

При выполнении курсовой работы произвести:

1. Расчет аналитическим способом сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя точное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах;

2. Расчет аналитическим способом сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя приближенное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах;

3. Расчет периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания, используя типовые кривые;

4. расчет аналитическим способом сверхпереходного и ударного токов двухфазного короткого замыкания, построение векторных диаграмм токов и напряжений;

ток короткое замыкание

Исходная таблица данных варианта задания

Исходная схема варианта задания

По условию задания выключатели В4 и В5 отключены, точка короткого замыкания К2.

2. РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КЗ, ИСПОЛЬЗУЯ ТОЧНОЕ ПРИВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ В ИМЕНОВАННЫХ ЕДИНИЦАХ

Составляем схему замещения для начального момента времени, отбрасывая части расчетной схемы отделенных от места повреждения отключенными выключателями согласно шифру схемы;

Рис.1. Схема замещения исходной цепи.

Рассчитываем сопративления элементов схемы замещения.

Г1:  МВА;

 Ом;

Г2:  МВА;

 Ом;

Г3:  МВА;

 Ом;

Т1:  Ом;

Т2: Ом;

Т3: Ом;

АТ1: Uкв=0,5(Uквн+Uквс-Uксн)=0.5(32+11-20)=11,5%

Uкс=0,5(Uксн+Uквс-Uквн)=0.5(20+11-32)= -0,5%

Принимаем Uкс=0%

Uкн=0,5(Uквн+Uксн-Uквс)=0.5(32+20-11)= 20,5%

Xат1(в)= Ом;

Xат1(С)=0 (UKC=0%)

Л1: ХЛ1=X0L1= Ом;

Л3:  Ом;

Л4:  Ом;

Н1:  МВА;

ХН1=Ом;

C: XC= Ом;

Номинальные токи генераторов:

 кА;

 кА.

 кА.

 Ом;

 Ом;

 Ом.

Определяем номинальные сверхпереходные ЭДС

 кВ;
 кВ;

 кВ.

Сверхпереходные ЭДС приведенные к основной ступени напряжения:

 кВ;

 кВ;

 кВ;

 кВ;

 кВ;

Преобразуем схему замещения:

Х1=ХГ1+ХТ1=107,460+80,526=187,986 Ом;

X2=XC+XT2+XЛ1=54,649+83,968+48=186,617 Ом;

X3=XГ3+ХТ3+ХЛ4+ХЛ3+ХАТ1(1)=189,118+72,738+101,168+144,526+0=507,55 Ом;

X4=XГ2+ХАТ1(Н)=70,394+54,223=124,617 Ом;

Схема принимает вид рис.2

Рис.2. Схема замещение цепи.

ХЭКВ= Ом;

ХСУМ=ХЭКВ+ХАТ1(В)=100,052+30,418=130,470 Ом;

С1= С2=

Х5= Ом;

Х6= Ом;

Схема принимает вид рис.3

Рис.3 Схема замещение цепи.

Определим токи короткого замыкания от каждой ветви:

кА;

кА;

кА.

кА.

кА.

Суммарный ток короткого замыкания приведенный к основной ступени напряжения:

 кА.

Определим ударные токи от каждой ветви:

кА;

кА;

кА;

кА;

кА;

Суммарный ударный ток приведенный к основной ступени напряжения:

кА.

3.РАСЧЕТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОГО КЗ, ИСПОЛЬЗУЯ ПРИБЛИЖЕННОЕ ПРИВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ В ИМЕНОВАННЫХ ЕДИНИЦАХ

Принимаем средние значения напряжений ступеней трансформации:

U1cp=10.5 кВ; U2cp=10.5 кВ. U3cp=230 кВ; U4cp=115 кВ; U5ср=6,3 кВ; U6ср=115кВ.

Рис.4

Рассчитываем сопротивления элементов схемы замещения.

Г1:  МВА;

 Ом;

Г2:  МВА;

 Ом;

Г3:  МВА;

 Ом;

Т1:  Ом;

Т2: Ом;

Т3: Ом;

АТ1: Xат1(в)= Ом;

Xат1(H)= Ом;

Л1: ХЛ1=X0L1= Ом;

Л3:  Ом;

Л4:  Ом;

Н1:  МВА;

ХН1=Ом;

C: XC= Ом;

Сверхпереходные ЭДС приведенные к основной ступени напряжения:

 кВ;

 кВ;

 кВ;

 кВ;

 кВ;

Преобразуем схему замещения:

Х1=ХГ1+ХТ1=97,067+72,738=169,805 Ом;

X2=XC+XT2+XЛ1=66,125+83,968+48=198,093 Ом;

X3=XГ3+ХТ3+ХЛ4+ХЛ3+ХАТ1(С)=189,118+72,738+112+160+0=533,856 Ом;

X4=XГ2+ХАТ1(Н)=77,258+54,223=131,481 Ом;

ХЭКВ= Ом;

ХСУМ=ХЭКВ+ХАТ1(В)=105,498+30,418=135,916 Ом;

С1= С2=

Х5= Ом;

Х6= Ом;

Определим токи короткого замыкания от каждой ветви:

кА;

кА;

кА.

кА.

кА.

Суммарный ток короткого замыкания приведенный к основной ступени напряжения:

 кА.

Определим ударные токи от каждой ветви:

кА;

кА;

кА;

кА;

кА;

Суммарный ударный ток приведенный к основной ступени напряжения:

кА.

4. РАСЧЕТ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЯ ТИПОВЫЕ КРИВЫЕ

Опускаем нагрузочные ветви сети.

Схема принимает вид рис.5.

Рис.5. Схема замещения.

Используем расчёты пункта 2.

SHГ1=74,118 МВА; SHГ2=129.412 МВА; SHГ3=40 МВА;

X1=187,986 Ом; X2= 186,617Ом; X5=662,284 Ом; X5=662,284 Ом;

X6= 162,478Ом;

E’’нг1=259.309кВ; E’’нг2=241.416кВ; E’’нг3=249.751кВ; E’’c=209.091кВ;

Так как в схеме имеются источники конечной мощности Г1-Г3, а также система неизменного напряжения С, то все источники разбиваем на две группы. В одну генераторы Г1-Г3, а в другую систему неизменного напряжения С.

 Ом;

 кВ;

Суммарное сопротивление схемы замещения.

Х∑= Ом;

Е∑= Кв

Начальное действующее значение периодической составляющей в токе КЗ.

Ik(0)=кА;

Находим номинальные токи каждой ветви.

IНГ1= кА;

IНГ2= кА;

IНГ3= кА;

Суммарный номинальный ток генераторной ветви.

Iнг= Iнг1+ Iнг2+Iнг3=0,186+0,325+0,100=0,611 кА;

Периодическая составляющая тока в начальный момент времени.

IГ(0)=кА;

Для генераторной ветви находим отношение.

По типовым кривым для времени t=0.2c при  определяем отношение К(0,2)=

Далее пользуясь вспомогательными кривыми при известном отношении ; Определим

Определим искомый ток вместе КЗ.

5. РАСЧЕТ ТОКОВ ДВУХФАЗНОГО КЗ, ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ

Для расчёта тока двухфазного короткого замыкания схему на рис.1. приведём к виду рис.6.

Схема замещения прямой последовательности.

Схема замещения обратной последовательности.

Рис.6. Преобразованная схема

Используя расчеты трехфазного тока короткого замыкания параметры схемы замещения прямой последовательности будут равны.

Г1: =107,460 Ом;

Г2: =70,394 Ом;

Г3:  =189,118Ом;

Т1: =80,526 Ом;

Т2:=83,968 Ом;

Т3: =72,738 Ом;

АТ1: Xат1(в)(1)=ХАТ1(В)=30,418 Ом;

Xат1(С)(1)=0

Xат1(H)(1)= ХАТ1(Н)=54,223 Ом;

Л1: ХЛ1(1)=ХЛ1=48 Ом;

Л3 ХЛ3(1)=ХЛ3=144,526 Ом;

Л4: ХЛ4(1)=ХЛ4=101,168 Ом;

Н1: ХН1(1)=ХН1=317,627 Ом;

C: XC(1)=Хс=54,649 Ом;

ЭДС генераторов и системы.

 кВ;

 кВ;

 кВ;

 кВ;

 кВ;

Параметры схемы замещения обратной последовательности.

Г1:  Ом;

Г2:  Ом;

Г3:  Ом;

Т1: =80,526 Ом;

Т2:=83,968 Ом;

Т3: =72,738 Ом;

АТ1: Xат1(в)(2)=ХАТ1(В)(1)=30,418 Ом;

Xат1(С)(2)=0

Xат1(H)(2)= ХАТ1(Н)(1)=54,223 Ом;

Л1: ХЛ1(2)=ХЛ1(1)=48 Ом;

Л3 ХЛ3(2)=ХЛ3(1)=144,526 Ом;

Л4: ХЛ4(2)=ХЛ4(1)=101,168 Ом;

Н1: ХН1(2)=ХН1(1)=317,627 Ом;

C: XC(2)=Хс(1)=54,649 Ом;

Схему приведенную на рис.6. приведем к виду рис.7.

Рис.7.Преобразованная схема сети.

Определим величины сопротивлений Х1-Х4 для всех последовательностей.

Прямая последовательность.

=187,986 Ом;

=186,61 Ом;

 =507,55 Ом;

 =124,617 Ом;

Обратная последовательность.

Х1(2)=Хг1(2)+Хт1(2)=131,164+80,526=211,69 Ом;

Х2(2)=Хс(2)+Хт2(2)+Хл1(2)=54,649+83,968+48=186,617 Ом;

Х3(2)=Хг3(2)+Хт3(2)+Хл4(2)+Хл3(2)+Хат1(с)(2)=230,115+72,738+101,168+144,526+0= 548,547 Ом;

Х4(2)=Хг2(2)+ХАТ1(Н)(2)=85,665+54,223=139,888 Ом;

Схему приведенную на рис.7. приведем к виду рис.8.

Рис.8.Преобразованная схема сети.

Определим параметры схемы замещения.

Прямая последовательность.

Х5(1)=ХАТ1(В)(1)+Ом;

Е1=кВ;

Обратная последовательность.

Х5(2)=ХАТ1(В)(2)+Ом;

Схему приведенную на рис.8. приведем к виду рис.9.

Рис.9.Преобразованная схема сети.

Определим параметры схемы замещения.

Х6(1)=Ом;

Х7(1)=Ом;

Е2=кВ;

Е3=кВ;

Обратная последовательность.

Х6(2)=Ом;

Х7(2)=Ом;

Определим суммарное сопротивление последовательностей.

Прямая последовательность.

Х∑(1)=Ом;

Е∑1=кВ;

Обратная последовательность.

Х∑(2)=Ом;

Определяем ток прямой последовательности.

кА;

∆Х(2)=Х∑2=45,040 Ом;

Определяем ток протекающий в аварийных фазах.

 кА;

Ударный ток короткого замыкания.

кА;

Граничные условия.

КА=0,,

 Откуда ,

, ,

Векторные диаграммы напряжений и токов при двухфазном коротком замыкании представлены на рисунке 10 и 11.

mu=10 kB/см

Рис.10.

mi=0.25 кА/см

Рис.11.

Заключение

При выполнении курсовой работы мы самостоятельно рассчитали электромагнитные переходные процессы, происходящие в электрической системе варианта задания. При этом нам пришлось использовать для решения тех или иных вопросов комплекс знаний, полученных из курса “Электромагнитные переходные процессы в системах электроснабжения”.

В процессе проектирования рассчитали переходный процесс при трехфазном коротком замыкании в именованных единицах (точное и приближённое приведение). А также рассчитали периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания с помощью типовых кривых, построили векторные диаграммы токов и напряжений.

Список используемой литературы

1.    Электромагнитные переходные процессы в системах электроснабжения. Практическое пособие. М/УК. Авт. Л. И. Евминов, Н. В. Токочакова, Гомель, 2002г.

2.      Переходные процессы. Авт. Я.С.Кублановский, Изд. Энергия, 1974 г.

.        Электромагнитные переходные процессы. Авт: Ульянов С.А. Издательство: Энергия, 1970 г.