Методические указания к выполнению курсовой работы

Последовательность расчетов токов к. з. следующая:

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

2) производится преобразование схемы замещения и определение результирующих сопротивлений относительно точки к. з. и источников энергии (все схемы замещения помещаются в пояснительной записке к расчету);

3) рассчитывается начальное значение периодической составляющей тока к. з. (начальный сверхпереходный ток);

4) определяется ударный ток короткого замыкания;

1. Схемы замещения и приведение схем к базисным условиям

Рис.2 Пример расчетной

схемы

Схема замещения составляется для определения токов к. з- в расчетной точке (рис. 2) и должна содержать источники ЭДС со своими сопротивлениями и сопротивления элементов электрической цепи, соединяющей источники ЭДС с местом возникновения к. з. (трансформаторы, автотрансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы). Для расчетов токов к. з. целесообразно использовать систему относительных единиц. С этой целью задаются базисными единицами S_б, U_б. Величину S_б целесообразно выбирать кратной 100, 1000 МВ·А. Величину базисного напряжения U_б при точном приведении выбирают равной стандартному напряжению на первичной и вторичной обмотках

Рис 3. Общая схема замещения

Внимание : На рис.3 изображена общая схема замещения. Для каждого конкретного случая короткого замыкания (точки кз) эта схема будет изображена только одна точка к.З..

трансформаторов, а для приближенного приведения среднему значению напряжения. Величина ЭДС генератора вводится в схему замещения в виде ЭДС за сверхпереходным индуктивным сопротивлением Е", которая в относительных единицах (о. е) равна

(1)

Значение Е_*'' при номинальной нагрузке генератора приведены в (Л2). Значения Е_*" при заданной нагрузке могут быть определены по формуле

(2)

где U_г, I_г. соs φ _г - соответственно напряжение, ток, коэффициент мощности генератора в режиме перед к. з. в сети, о. е.

Напряжение (ЭДС) за сопротивлением системы считается постоянным

U_с*=Ε_с*=пост. (3)

и равным единице U_с*= 1.

Сопротивления всех элементов схемы замещения в относительных единицах при принятых базисных условиях определяют но нижеследующим формулам и наносят на схему замещения.

Сопротивление системы

(4)

где Хс — эквивалентное сопротивление системы, отнесенное к мощности системы Sс, МВ·А.

Если задана мощность к, з. от системы, то

(5) где Sс, Sс"—соответственно номинальная мощность и мощность к.з. системы, МВ А.

Сопротивление воздушной линии

х₂ = х_уд l ( S_Б / S_Л ) (также х₃ ) (6)

где х_уд — удельное сопротивление линии. Ом/км; l — протяженность линии, км; U _л —среднее напряжение ступени линии, кВ.

Сопротивление трансформатора

(7)

где е _к—напряжение к. з. трансформатора, %; Sт — номинальная мощность трансформатора, МВ А.

Сопротивление реактора

(8)

или (9)

где х_р—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, МВА.

Сопротивление генератора

(10)

где Хd" — сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора, %; Sг— номинальная мощность генератора, МВА.

Сопротивление эквивалентной схемы сдвоенного реактора x_11* = -0,5 x_0,5* (11)

x_12* = x_13* = 1,5x_0,5* (12)

x_0,5*— сопротивление одной ветви реактора, приведенное

к базисным единицам (б. е.) по формуле (8) или (9).

Вычисленные сопротивления элементов схемы в относительных базисных единицах наносят на схему замещения. При этом каждый элемент схемы замещения обозначают дробью: в числителе — порядковый номер, а в знаменателе - вычисленное значение сопротивления. Затем схему замещения (см.рис.2) упрощают, «свертывая» к конкретной точке к. з. так, чтобы между этой точкой и эквивалентной ЭДС было одно результирующее сопротивление х_рез(рис.4).

Рис. 4. Схема замещения после “свертывания”

В процессе этих преобразований используют известные формулы для определения сопротивлений при последовательном и параллельном соединениях

электрических сопротивлений, преобразования «треугольника» сопротивлений в «звезду» и обратное преобразование «звезды» в «треугольник», а именно

(для рис.5): (13) где

(14), (15)

* В формулах (13)—(17) обозначение относительных единиц ( * ) опущено; обозначения на рис. 4, 5, 6 не совпадают с обозначением на схемах рис. 2 и 10

Для симметричных схем. в которых ЭДС источников питания одинакова, производится совмещение равнопотенциальных точек, как показано на рис. 5.

В результате преобразований схема сводится к двум-трем лучам, по которым ток к. з. поступает в рассматриваемую точку к. з. от источников ЭДС (от системы, от всех генера-

Рис, 5, Схема соединений Рис, 6. Схема замещения с

сопротивлений “звезда” и “треугольник” равнопотенциальными точками АБ (a) и ее преобразование (б)

торов, от электродвигателей). Отдельный луч сопротивления с электродвигателем в данном задании может выделяться только при расчете тока к. з. в точке К4; влияние электродвигателя при расчете токов к. з. в других точках схемы не учитывается . Результирующее сопротивление при конечном преобразовании схемы замещения (рис. 6) относительно заданной точки к. з. рассчитывается по формулам:

для схемы рис. 6, а

(16)

для схемы рис. 6,б

, где

Рис. 6. Схема замещения к расчету результирующего сопротивления

для схемы рис. 6, в (17)