
- •М инистерство образования и науки республики казахстан атырауский институт нефти и газа
- •Кафедра «Электроэнергетика»
- •Содержание
- •Введение
- •Программа обучения по дисциплине (syllabus) для студента
- •2.Цели и задачи изучаемой дисциплины
- •3. Содержание и план изучения учебной дисциплины
- •Контрольные вопросы для подготовки к экзамену
- •5. Рекомендуемая литература
- •5.1 Основная литература (ол)
- •5.2.Дополнительная литература (дл)
- •Методические указания (му)
- •5.4. Технические средства
- •График выполнения и сдачи заданий по дисциплине
- •6.1 Тематический план и сроки сдачи заданий по срсп
- •Задание для срс
- •7. Контроль и оценка результатов обучения
- •Итоговая оценка знаний студентов по дисциплине
- •3. Лекционный комплекс Лекция 1. Введение. Переходные процессы в электроэнергетических системах Основные понятия и определения
- •Термины и определения
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 2 Тема: Токи короткого замыкания. Причины возникновения и последствия коротких замыканий. Назначение расчетов коротких замыканий и общие сведения о расчетных условиях
- •Природа возникновения коротких замыканий
- •Виды повреждений в трехфазных сэс
- •Последствия коротких замыканий
- •Возникновения различных видов кз в % в зависимости от напряжения сети
- •Основные причины, вызывающие электромагнитные переходные процессы:
- •Для предотвращения коротких замыканий и уменьшение и последствие необходимо:
- •Назначение расчетов коротких замыканий
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 3. Тема: Трехфазное короткое замыкание в электрической цепи
- •Методы расчета тока трехфазного короткого замыкания
- •Ударный ток короткого замыкания
- •Действующее значение тока кз и его составляющих
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 4 Тема: Составление расчетной схемы и схемы замещения
- •Применение системы относительных единиц
- •«Преобразование схем замещения»
- •Точное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах
- •Приближенное приведение схемы замещения в именованных единицах
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 5 Тема: Несимметричные переходные процессы
- •Метод симметричных составляющих
- •Схемы отдельных последовательностей
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 6 Тема: Установившийся режим короткого замыкания
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 7 Тема: Расчет коротких замыкании в электроустановках переменного тока напряжением до 1кВ
- •Дополнительные факторы, подлежащие учету при расчете токов кз
- •Особенности выбора расчетных условия
- •Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 8 Тема: Расчет коротких замыкании в электроустановках переменного тока напряжением выше 1кВ
- •Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания от электрических машин
- •Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания в произвольной схеме
- •Существует несколько методов ее определения.
- •Способы определения ударного коэффициента и ударного тока короткого замыкания
- •Учет комплексной нагрузки при расчете токов короткого замыкания
- •Типовой состав комплексной нагрузки
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 9 Тема: Учет синхронных и асинхронных электродвигателей при расчете токов короткого замыкания
- •Учет комплексной нагрузки при расчетах коротких замыканий
- •Учет сопротивления электрической дуги
- •Особенности расчета коротких замыканий в электроустановках постоянного тока с аккумуляторными батареями
- •Параметры аккумулятора типа ск-1
- •Расчет токов короткого замыкания в установках до 1000в
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 10 Тема: Статическая устойчивость. Основные понятия и определения устойчивости
- •Допущения, принимаемые при анализе устойчивости
- •Задачи расчета устойчивости электрических систем
- •Статическая устойчивость нагрузки
- •Статическая устойчивость простейшей системы
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 11 Тема: Динамическая устойчивость. Основные понятия и определения устойчивости
- •Динамическая устойчивость двигателей нагрузки
- •Динамическая устойчивость при к.З. На линии
- •Мероприятия по улучшению устойчивости электрических систем
- •Мероприятия, основанные на улучшении параметров элементов электрической системы
- •А) последовательное; б) параллельное включение;
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 12 Тема: Расчет термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания на проводники и электрооборудования
- •Термическое действие токов короткого замыкания
- •Определение интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания
- •Термическое воздействие токов короткого замыкания на проводники
- •Электродинамические действие токов короткого замыкания
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 13 Тема: Выбор и проверка электрических аппаратов и проводников
- •Выбор по условиям рабочих продолжительных режимов
- •Проверка на термическую стойкость. Проверка проводников. Проверка электрических аппаратов
- •Предельно допустимые температуры нагрева проводников при кз
- •Проверка электрических аппаратов
- •Проверка на электродинамическую стойкость
- •Расчетные схемы шинных конструкции
- •Основные характеристики материалов шин
- •Проверка гибких проводников линии электропередачи и распределительных устройств на возможность их опасного сближения и схлестывания при коротких замыканиях
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 14 Тема: Ограничение токов короткого замыкания. Постановка задачи. Методы и средства ограничения токов короткого замыкания
- •Методы и средства ограничения токов короткого замыкания
- •Классификация методов и средств ограничения токов короткого замыкания
- •Схемные решения
- •А) продольное разделение сетей; б) поперечное разделение сетей;
- •Деления сети
- •А) исходная схема; б) деление ру на две части; в) схема с удлиненными блоками;
- •А) исходная схема; б) деление ру на две части; в) схема с удлиненными блоками;
- •А) исходная схема; б) разрыв автотрансформаторных связей между двумя или тремя ру повышенных напряжений;
- •Общие требования к токоограничивающим устройствам
- •Токоограничивающие реакторы
- •Реакторы с линейной характеристикой
- •Реакторы с нелинейной характеристикой
- •Токоограничивающие коммутационные аппараты
- •Токоограничивающие устройства трансформаторного типа
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 15 Тема: Однократная поперечная и продольная несимметрия
- •Однофазное короткое замыкание
- •Двухфазное короткое замыкание
- •Двухфазное короткое замыкание на землю
- •Учет переходного сопротивления в месте замыкания
- •Разрыв одной фазы трехфазной цепи.
- •Контрольные вопросы
- •4. Практические занятия Практическая работа № 1 Тема: Определение мощности нагрузки
- •Практическая работа № 2 Тема: Расчет токов короткого замыкания
- •Практическая работа № 3 Тема: Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания
- •3.1. Расчет составляющей тока трехфазного короткого замыкания за блоком генератор-трансформатор
- •Методика расчета
- •Практическая работа № 4
- •4.1. Расчет составляющей тока трехфазного короткого замыкания синхронного генератора
- •Методика расчета
- •Практическая работа № 5 Тема: Учет изменения параметров в цепи при расчете токов короткого замыкания
- •Практическая работа № 6 Тема: Расчет токов короткого замыкания для ад и сд
- •Практическая работа № 7 Тема: Проверка электрооборудования на термическую стойкость при коротких замыканиях
- •7.1. Проверить на термическую стойкость при кз выключатель типа вмпэ-10-630-20 уз
- •7.2. Проверить на термическую стойкость при кз выключатель типа вмт-110б-20/1000у1
- •Практическая работа № 8 Тема: Проверка электрооборудования на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
- •8.1. Проверить на электродинамическую стойкость при кз изолятора
- •Методика расчета
- •8.2. Проверить на электродинамическую стойкость при кз трехфазную шинную конструкцию - изолятора
- •Методика расчета
- •Практическая работа № 9 Тема: Эквивалентная электрическая схема замещения
- •Схемы замещения трансформаторов, автотрансформаторов и сдвоенных реакторов. Определение их индуктивных сопротивлений
- •Расчетные выражения для определения приведенных значений сопротивлений
- •Формулы для определения реактивных сопротивлений элементов сэс
- •Практическая работа № 10 Тема: Ограничение токов короткого замыкания
- •А) несекционированное; б) секционированное;
- •Общие требования к токоограничивающим устройствам
- •Практическая работа № 11 Тема: Выбор токоограничивающих реакторов
- •Токоограничивающие реакторы
- •Методика расчета
- •Технические данные реактора
- •Практическая работа № 12 Тема: Выбор токоведущих частей и аппаратов Расчетные условия для выбора проводников и аппаратов по продолжительным режимам работы
- •12.1. Выбор сечения шин
- •Параметры отдельных элементов:
- •Методика расчета
- •12.2. Выбор сборных шин 110 кВ
- •Методика расчета
- •Выбор допустимого сечения кабелей, питающих местных потребителей электроэнергии, с учетом установленных типов линейных реакторов
- •Практическая работа № 13 Тема: Выбор кабелей
- •Кабели, рекомендуемые для прокладки в земле и воздухе
- •Методика расчета
- •13.1. Выбор сечение кабеля
- •Методика расчета
- •Решение Расчетный ток нагрузки на ру-10 кВ тп
- •Проверка сечения кабеля асб2л 3х70 по экономической плотности тока
- •Проверка сечения кабеля на термическую устойчивость к действию токов короткого замыкания
- •Проверка по потере напряжения
- •Практическая работа № 14 Тема: Схемы электрических соединений на стороне 6-10 кВ
- •14.1. Схема с одной системой сборных шин
- •А) несекционированных выключателем; б) секционированных выключателем;
- •14.2. Схема с двумя системами сборных шин
- •14.3. Схемы электрических соединений на стороне 35 кВ и выше Упрощенные схемы ру
- •А) без выключателя вн; б) с отделителем вн; в) с выключателем вн;
- •14.4. Кольцевые схемы
- •А) схема треугольника; б) схема четырехугольника; в) схема шестиугольника;
- •Практическая работа № 15 Тема: Схемы электроснабжения собственных нужд подстанции
- •А) с оперативным переменным током; б) с оперативным постоянным током;
- •Методика расчета
- •15.1. Выбрать мощность трансформаторов на узловой подстанции
- •Методика расчета
- •Контрольные задания
- •Темы курсовых проектов по электрически сети и системам
- •Исходные данные к курсовому проекту
- •7. Требования к оформлению расчетных работ
Контрольные вопросы для подготовки к экзамену
Токи короткого замыкания. Общие сведения о переходных процессах
Основные понятия и определения. Вероятность коротких замыканий в электрических системах. Природа возникновения коротких замыканий. Последствия коротких замыканий.
Назначение расчетов коротких замыканий
Схемы замещения элементов электрической системы в расчетах токов КЗ
Аналитический расчет начального сверхпереходного тока при трехфазном КЗ
Система относительных единиц. Способы приведения в относительные единицы.
Мгновенное и действующее значение ударного тока
Составление расчетной схемы
Расчетная точка короткого замыкания
Преобразование исходных схем замещения в эквивалентные результирующие
Физическая природа возникновения апериодической составляющей полного тока трехфазного КЗ. Постоянная затухания апериодической составляющей
Влияние фазы включения и тока предшествующего режима на апериодическую составляющую тока при трехфазном КЗ в простейшей цепи
Порядок расчета начального (сверхпереходного) тока короткого замыкания
Распределение и трансформация токов и напряжений
Ударный ток короткого замыкания
Разрыв двух фаз
Разрыв одной фазы
Действующее значение полного тока короткого замыкания
Однофазное короткое замыкание
Метод симметричных составляющих. Основные соотношения и порядок применения.
Схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей при расчете несимметричных КЗ
Правило эквивалентности прямой последовательности при однократной поперечной несимметрии
Простое замыкание на землю, его особенности
Характеристики активной и реактивной мощности генератора.
Схемы замещения нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов
Характеристики активной мощности при наличии АРВ пропорционального и сильного действия
Пределы активной мощности и пределы устойчивости
Условие повторного пуска или самозапуска асинхронных двигателей
Самовозбуждение синхронных машин. Область синхронного самовозбуждения
Способы повышения статической устойчивости
Способы повышения динамической устойчивости
Влияние АРВ генераторов на установившиеся режим работы при коротком замыкании
Правило эквивалентности прямой последовательности
Порядок расчета тока короткого замыкания в заданный момент времени переходногно процесса
Двухфазное короткое замыкание
Порядок расчета несимметричного короткого замыкания
Двухфазное короткое замыкание на землю
Определение короткого замыкания
Виды и последствия короткого замыкания
Допущения, принимаемые в практических расчетах токов короткого замыкания
Приближенный учет эквивалентной системы
Система относительных единиц
Параметры элементов ЭЭС в относительных единицах
Причины и возникновения и последствия коротких замыканий
Назначение расчетов коротких замыканий и общие сведения о расчетных условиях
Расчет параметров схем замещения
Приведение параметров схемы к основной ступени напряжения
Преобразование схем замещения
Действующее значение тока короткого замыкания
Представление элементов электрических систем в схемах замещения при расчетах переходных процессов
Синхронные машины. Обобщенный вектор трехфазной системы. Векторная диаграмма синхронной машины
Постоянные времени синхронной машины. Переходные ЭДС и индуктивное сопротивление синхронной машины.
Сверхпереходные ЭДС и индуктивное сопротивление синхронной машины.
Уравнения переходного процесса синхронной машины
Системы возбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения синхронной машины
Статическая устойчивость. Основные понятия и определения устойчивости
Ограничение токов к.з. максимальные уровни токов к.з.
Электродинамическое и термическое действие токов короткого замыкания
Самозапуск двигателей
Основные понятия. Гашение магнитного поля. Трансформаторы и автотрансформаторы. Линии электропередачи (ЛЭП). Нагрузка.
Токоограничивающие и шунтирующие реакторы. Система электроснабжения. Роль отдельных элементов электрической системы в формировании переходного процесса
Общие указания к расчетам токов КЗ. Основные допущения, принимаемые при расчетах
Составление схем замещения и расчет их параметров. Система относительных единиц. Представление элементов электрической системы в схемах замещения при расчетах токов К.З. Приведение параметров схемы к основной ступени напряжения. Преобразование схем замещения
Трехфазное КЗ в электрической сети
на зажимах генератора с автоматическим регулированием возбуждения. Установившийся режим. Расчет начального сверхпереходного и ударного токов КЗ.
Несимметричные переходные процессы в электрических системах
Общие сведения. Метод симметричных составляющих
Параметры элементов электрической системы обратной и нулевой последовательностей
Синхронная машина. Трансформаторы и автотрансформаторы. Воздушные и кабельные линии. Влияние удельной проводимости многолетнемерзлого грунта на удельные параметры линий электропередачи. Асинхронные двигатели и обобщенная нагрузка.
Схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей
Однократная поперечная несимметрия.
Алгоритм расчета тока несимметричного короткого замыкания. Комплексные схемы замещения. Сравнение токов различных КЗ
Общие сведения. Распределение симметричных составляющих в электрической системе.
Однократная продольная несимметрия
Сложные виды несимметрии
Электромагнитные переходные процессы в дальних электропередачах и их влияние на действие защиты
Переходные процессы в сетях с изолированной нейтралью и электроустановках до 1 кВ
Ограничение токов короткого замыкания максимальные уровни токов К.З.
Устойчивость электрических систем. Уравнение движения ротора генератора
Расчет собственных и взаимных проводимостей
Статическая устойчивость нагрузки. Динамическая устойчивость
Анализ трехфазного к.з. графическим методом
Пуск двигателей. Пуск синхронных двигателей имеет свои особенности.
Асинхронные режимы в электрических системах. Возникновение асинхронного режима.
Мероприятия по улучшению устойчивости электрических систем
Максимальные действующие значения токов КЗ в сетях различного напряжения. Средства ограничения токов КЗ.
Трехфазное КЗ в простейшей цепи питаемой от шин неизменного напряжения. Наибольшее действующее значение полного тока. Эквивалентная постоянная времени.
Трехфазное КЗ на зажимах генератора без автоматического регулирования возбуждения. Трехфазное КЗ
Периодические свободные составляющие при КЗ в дальней электропередаче. Метод защиты дальних электропередачи и ее отстройка от свободных составляющих.
Характеристика мощности явнополюсного генератора. Характеристика мощности генератора с АРВ.
Расчет режима пуска. Самозапуск двигателей. Расчет самозапуска
Анализ динамической устойчивости простейшей системы графическим методом. Динамическая устойчивость при к.з. на линии.
Регулирование возбуждения синхронной машины.
Динамическая устойчивость сложных систем. Динамическая устойчивость двигателей нагрузки.
Компенсация емкостного тока замыкания фазы на землю.
Применение метода малых колебаний для анализа статической устойчивости сложных систем.
Динамическая устойчивость асинхронного двигателя. Динамическая устойчивость синхронного двигателя.
Задача исследования влияния электромагнитных переходных процессов на действие защиты.
Двойное замыкание на землю. Однофазное КЗ с разрывом фазы
Ограничение токов короткого замыкания максимальные уровни токов К.З.