МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ЗАВДАННЯ

ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ

Одеса

Наука і техніка

2008

Міністерство освіти і науки України

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ

ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ЗАВДАННЯ

ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ

для підготовки бакалаврів

за напрямком 6.050701 – електротехніка та електротехнології

	Затверджено на засіданні кафедри електропостачання Протокол № 11 від 12.06.08

Одеса

Наука і техніка

2008

Електромагнітні та електромеханічні перехідні процеси. Методичні вказівки та завдання до курсової роботи для підготовки бакалаврів за напрямком 6.050701 – електротехніка та електротехнології/ Авт.: В.М. Невольніченко, О.М. Бесараб. – Одеса: Наука і техніка, 2008. – 55 с.

Автори: В.М. Невольніченко

О.М. Бесараб, кандидати техн.

наук, доценти

ВСТУП

При проектуванні та експлуатації систем електропостачання розрахунки електромагнітних перехідних процесів і, зокрема, процесів при раптовому короткому замиканні, займають помітне місце. Під розрахунком електромагнітного перехідного процесу звичайно розуміють обчислення зміни у часі струмів і напруг у розглянутій схемі при заданих умовах.

До числа найважливіших задач, для практичного розв’язання яких проводяться такі розрахунки, належать вибір і перевірка електричних апаратів і провідників за умовами коротких замикань, а також вибір параметрів і перевірка дії релейного захисту і системної автоматики при їхній експлуатації й проектуванні.

Основною розрахунковою величиною як для вибору електричних апаратів і провідників, так і для вибору параметрів пристроїв релейного захисту і системної автоматики є діюче початкове значення періодичної складової струму короткого замикання (КЗ) ― початковий надперехідний струм КЗ, розрахункам якого як при трифазних, так і при несиметричних коротких замиканнях присвячена основна частина курсової роботи. ЇЇ мета ― придбання студентами практичних навичок розрахунків струмів КЗ як без використання так і з використанням персональних комп’ютерів (ПК). Крім початкового надперехідного струму розраховуються ударні струми КЗ, а також значення періодичної та аперіодичної складових струму КЗ у заданий момент часу різними практичними (інженерними) методами.

3

1. Завдання на курсову роботу

1.1. Для схеми системи електропостачання, наведеної на рис. 1, розрахувати аналітичним способом початкові надперехідні струми при трифазному короткому замиканні у точках К-1, К-2, К-3. Розрахунки виконати, виражаючи параметри елементів системи в іменованих і відносних одиницях при точному зведенні їх до основного ступеня напруги. Вважати, що генератори ТЕЦ працюють у номінальному режимі, трансформатори й автотрансформатори працюють на основних відгалуженнях регульованих обмоток і схема електропостачання відповідає нормальному робочому режиму. Розрахунки струмів КЗ у точках К-1, К-2 виконати з урахуванням підживлення від синхронних (СД) чи асинхронних (АД) двигунів 6 – 10 кВ і узагальненого навантаження (Н) на шинах нижчої напруги ГПП. Трансформатори ГПП працюють роздільно. ГПП приєднана до двох паралельних ліній W1 на відгалуженні W2. Лінії W1 ― із двостороннім живленням від районної вузлової підстанції з автотрансформаторами АТ1 і АТ2, зв’язаними із системою (С), і від ТЕЦ із блоками генератор-трансформатор. Система характеризується початковим надперехідним струмом КЗ у точці М — I_М|0|, розрахованим без урахування підживлення від частини системи, наведеної на рис. 1 (генераторів ТЕЦ). Дані про повітряні лінії W1 і W2, трансформатори ГПП і їхнє навантаження наведені у табл. 1. Вважати, що навантаження секцій РУ НН ГПП однакове. Дані про систему, генератори, трансформатори ТЕЦ і двигуни однієї секції РУ НН ГПП наведені у табл. 2. Склад споживачів узагальненого навантаження кожної секції РУ НН ГПП: асинхронні двигуни низьковольтні — 95%, освітлення, виконане лампами розжарювання, — 5%, номінальна потужність цехових трансформаторів — 1000 кВА, коефіцієнт завантаження — 0,7.

Автотрансформатори районної підстанції мають такі параметри: Uвн = 330кВ, Uсн= 115кВ, Uнн =10,5кВ. Інші параметри:

для непарних варіантів — Sн =125 МВА, Uк в-с =10%, Uк в-н =35%, Uк с-н =24%, ΔPk В-С =345 кВт;

для парних варіантів — Sн =200 МВА, Uк в-с =10,5%, Uк в-н=38%, Uк с-н=25%, ΔPК В-С =560 кВт.

Двигуни приєднані до шин ГПП кабелями, їх опір слід прийняти таким, що дорівнює нулю.

До виникнення КЗ генератори ТЕЦ і двигуни працюють у номінальному режимі.

1

4

.2. Розрахувати початкові надперехідні струми при трифазних коротких замиканнях у точках К-1, К-2, К-3. на ПК:

1.2.1 — при розрахункових умовах пункту 1.1 завдання; 1.2.2 — у максимальному й мінімальному режимах.

1.3. Розрахувати ударні струми при трифазних КЗ у точках К-1, К-2 для умов максимального режиму. Значення ударних коефіцієнтів та сталих часу загасання аперіодичних складових струму електродвигунів при трифазних КЗ на їхніх виводах (точка К-2) прийняти такими:

для СД при Рн 1,6 МВт Ку = 1,8; Та = 0,05 с;

для СД при Рн 2 МВт Ку = 1,9; Та = 0,08 с;

для АД  Ку = 1,6; Та = 0,05 с.

Для узагальненого навантаження на шинах 6 – 10 кВ ГПП надперехідні еквівалентний опір та ЕРС розраховуються залежно від складу споживачів вузла [1]. Згідно з розрахунками, наведеними у п. 2.1.1 , їх значення, зведені до сумарної потужності навантаження і середньої номінальної напруги ступеня, на якому вона ввімкнена, прийняти: .

1.4. Розрахувати значення періодичної складової струму трифазного короткого замикання у точках К-2 та К-3 в момент часу t = 0,1 с із початку короткого замикання методом типових кривих, а у точці К-3 також методом спрямлених характеристик. Розрахувати значення аперіодичної складової струму трифазного короткого замикання у точці К-2 в момент часу t = 0,1 с.

1.5. Розрахувати аналітично, використовуючи точне зведення у відносних одиницях, початкові надперехідні струми та напруги при розрахункових умовах пункту 1.1:

1.5.1― при однофазному короткому замиканні у точці К-1; побудувати векторні діаграми струмів і напруг у місці короткого замикання;

1.5.2― при двофазному короткому замиканні у точці К-2; побудувати векторні діаграми струмів і напруг у місці КЗ, а також струмів в обмотках ВН трансформатора ГПП; зіставити струми, отримані в п. 1.5.1, 1.5.2 з їх значеннями, знайденими при трифазних КЗ у цих точках.

5

Рис. 1. Схема системи електропостачання

Таблиця 1

Дані про повітряні лінії, трансформатори ГПП та їх навантаження

№ варіанта	Uнн, кВ	Марка проводу ЛЕП W1	Довжина ділянки L1,км	Довжина ділянки L2,км	Марка проводу ЛЕП W2	Довжина ЛЕП W2 L3,км	Sн тр. ГПП, МВА	Навантаження ГПП
								Sн, МВА	cos 
1	6	АС-240/56	52	24	АС-70/11	18	6,3	8,6	0,81
2	6	АС-240/56	21	39	АС-95/16	27	10	13,2	0,86
3	6	АС-240/56	16	47	АСКП-120/19	12	16	21,1	0,83
4	10	АС-240/56	62	35	АСК-150/24	36	25	30,8	0,9
5	10	АС-240/56	13	59	АС-185/29	23	40	53,6	0,78
6	10	АС-240/56	28	11	АСКП-240/56	9	63	81,9	0,82
7	6	АС-240/56	14	27	АС-95/15	24	6,3	7,9	0,76
8	6	АС-240/56	39	26	АС-70/11	11	10	12,1	0,78
9	6	АС-240/56	35	56	АСК-95/15	34	16	19,5	0,9
10	10	АС-240/56	11	19	АСКП-120/19	5	25	35,2	0,77
11	10	АС-240/56	48	73	АС-150/19	29	40	49,1	0,83
12	10	АС-240/56	63	21	АСКП-185/128	7	63	87,8	0,79
13	6	АС-240/56	44	71	АС-70/11	6	6,3	8,1	0,78
14	6	АС-240/56	14	25	АС-70/11	13	10	10,6	0,8
15	6	АС-240/56	33	72	АС-95/15	23	16	20,4	0,76
16	10	АС-240/56	42	18	АСК-95/16	12	25	33,7	0,81
17	10	АС-240/56	26	31	АСКП-120/19	37	40	51,4	0,85
18	10	АС-240/56	15	11	АС-150/34	16	63	79,5	0,82
19	6	АС-240/56	53	14	АС-70/11	17	6,3	8,4	0,8
20	6	АС-240/56	19	15	АС-70/11	14	10	9,8	0,75
21	6	АС-240/56	40	53	АС-95/15	9	16	21,2	0,85
22	10	АС-240/56	26	35	АС-95/16	6	25	30,1	0,77
23	10	АС-240/56	18	39	АСКП-120/19	32	40	54,7	0,82