БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра «Электрические станции»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электромагнитные переходные процессы»

Тема: РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В

ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

Исполнитель:

Руководитель: Бычков М.М.

Минск – 2016

Содержание

Введение …………………………………………………………………...4

1.Аналитический расчет токов сверхпереходного и установившегося

режимов в аварийной цепи при трехфазном КЗ………………………....5

1. Аналитический расчет тока установившегося режима в

аварийной цепи при трехфазном КЗ …………………………………....5

2. Аналитический расчет токов сверхпереходного режима в

аварийной цепи при трехфазном КЗ …………………………………....15

2. Расчет по расчетным кривым токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при симметричном и несимметричном КЗ

............................................................................................................................22

2.1 Расчет несимметричного КЗ .....................................................................22

3. Построение векторных диаграмм токов и напряжений в

именованных единицах в точке К при несимметричном режиме ..…....30

Заключение ………………………………………………………………......33

Литература …………………………………………………………………...34

Введение

Надежность работы электрической системы и ее отдельных элементов в значительной степени зависит от того, насколько правильно и полно при ее проектировании учтены опасные проявления переходных процессов.

Под переходными понимают процессы перехода от одного режима работы электрической цепи к другому, отличающемуся от предыдущего (например, амплитудой и фазой тока, частотой, значениями параметров схемы).

Переходные процессы возникают в электрических системах как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей, производство испытаний), так и в аварийных условиях (короткое замыкание, обрыв одной или двух фаз и др.).

Возникновение переходного процесса связано, с одной стороны, с изменением электромагнитного равновесия электрической системы, с другой - с нарушением баланса между электромагнитным моментом и моментом на валу электрической машины.

Исследование переходных процессов для многих задач можно в какой-то степени идеализировать, учитывая то обстоятельство, что благодаря довольно большой постоянной инерции электрических машин скорость протекания электромагнитных и электромеханических процессов различная.

Это позволяет в принципе единые по природе переходные процессы условно разделить на электромагнитные и электромеханические.

1. Аналитический расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при трехфазном кз

1.1. Расчет токов установившегося режима при трехфазном кз

Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса КЗ, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли.

На рис. 1.1 приведена схема заданной электрической системы с указанием места трехфазного короткого замыкания. В табл. 1 указаны данные параметров элементов системы.

Рис. 1.1. Расчетная схема электрической системы

Расчет ведем в относительных единицах, для того чтобы все ЭДС и сопротивления схемы выразить в относительных единицах, задаемся базисными условиями: базисной мощностью S_Б =1600 МВ·А, базисным напряжением в точке короткого замыкания кВ. Отсюда базисный ток:

кА. (1)

Составляем схему замещения (рис. 2) и определяем ее параметры, приведенные к базисным условиям для расчетной схемы.

Для генераторов:

(2)

где – ток возбуждения в относительных единицах.

, (3)

где – отношение короткого замыкания (задано в табл. 1); – номинальная мощность генератора, МВт; – номинальный коэффициент мощности генератора.

Если задан номинальный ток генератора в относительных единицах в режиме до короткого замыкания, то ЭДС генератора рассчитывается по формуле:

, (4)

где – соответственно напряжение, ток в о.е. и коэффициент мощности, при которых работал генератор до КЗ.

Данные параметров элементов системы Табл. 1

Обозначение на схеме				Параметры элемента
Система
С				Sкз=∞ МВА XC=0
Генераторы
Г1				PН=260 МВА , cos  =0,8 ,KC=1,2 ,Xd”=0,24 , If=2,8
Г2			PН=75 МВт , cos  =0,8 ,KC=0,75 ,Xd”=0,16 , IН=0,8
Г3			PН=60 МВА , cos  =0,8 ,KC=0,73 ,Xd”=0,17 , If=2,7
Г4			PН=300 МВА , cos  =0,85 ,KC=0,6 ,Xd”=0,185 ,If=2,45
Г5			PН=400 МВА , cos  =0,8 ,KC=0,6 ,Xd”=0,14 , IН=0,95
Автотрансформатор
АТ1		SН=200 МВА ,UК В-С=10% ,UК В-Н=35% ,UК С-Н=22% ,SНН=0,5SН
Трансформаторы
Т2		SН=300 МВА ,UК=10%
Т5		SН=600 МВА ,UК=10%
Т6		SН=125 МВА ,UК В-Н=10.5% ,UК Н-Н=14% , ,SНН1= SНН2
Нагрузка
Н1 Н2 Н3 Н4 Н5 Н6		SН=40 МВА
		SН=200 МВА
		SН=15 МВА
		SН=100 МВА
		SН=120 МВА
		SН=40 МВА
Сопротивление заземления нейтрали
XN1,XN2		XN=0.8 Ом ,XN=0,65
Линии электропередачи
Л1	l=30 км
Л2	l=120 км
Л3	l=160 км
Л4	l=70 км
Л5	l=90 км
Л6	l=108 км
Л7	l=52 км
Л8	l=235 км

Используя формулы (2) – (4) определяем параметры схемы замещения генераторов:

G1

G2

G3

G4

G5

E₇=0

E₁=2.9

E₉=0

E₅=2.1

E₆=0

E₈=0

Рис. 1.2. Схема замещения

Линии электропередачи представляются реактивным сопротивлением:

, (5)

где – удельное сопротивления воздушной линии электропередачи, Ом/км; – длина линии, км; – базисная мощность, МВ·А; – средненоминальное напряжение, взятое по стандартной шкале, кВ.

Пользуясь формулой (5) рассчитываем сопротивления линий:

W1-W2

W3-W4

W5

W6

W7-W8

Нагрузка вводится в схему замещения реактивным сопротивлением, а также ЭДС :

, (6)

где – номинальная мощность нагрузки, МВ·А; – сопротивление нагрузки, выраженное в относительных единицах.

Пользуясь формулой (6) рассчитываем сопротивления нагрузки:

Трансформаторы:

, (7)

где – напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в процентах; – базисная мощность, МВ·А; – номинальная мощность трансформатора, МВ·А.

Используя формулу (7) определяем сопротивления трансформаторов:

T2

T5

T6

А Т 1

Для определения установившегося тока короткого замыкания сворачиваем схему замещения:

ветви с Х₄ и Х₅, Х₂₄, Х₂₇, Х_c преобразуем в ветвь Х₂₆, Х₂₇, Х₂₈

ветви с Е_c, Х₂₈ и Е₉, Х₁₇ преобразуем в ветвь Е₁₂, Х₂₉;

ветви с Е₅, Х₅ и Е₁₁, Х₁₉ преобразуем в ветвь Е₁₃, Х₃₀

ветви с Е₃, Х₃ и Е₆, Х₁₄ преобразуем в ветвь Е₁₄, Х₃₁

ветви с Х₂ , Х₉ преобразуем в ветвь Х₃₂

ветви с Х₂₀, Х₂₁, Х₂₂ преобразуем в ветвь Х₃₃, Х₃₄, Х₃₅

Рис. 1.3. Промежуточная схема свертки

ветви с Е₁₄, Х₃₁ и Е₂, Х₃₂ преобразуем в ветвь Е₁₅, Х₃₆;

ветви с Е₁₂, Х₂₉ и Е₄, Х₂₆ преобразуем в ветвь Е₁₆, Х₃₇;

Рис. 1.4. Промежуточная схема свертки

ветви с Е₁₃, Х₃₀ и Е₁₀, Х₁₈ и Е₁₆,Х₃₇ преобразуем в ветвь Е₁₇, Х₃₈;

Рис. 1.5. Промежуточная схема свертки

ветви с Е₁₅, Х₃₆ и Е₁₇, Х₃₈ преобразуем в ветвь Е₁₈, Х₃₉;

Рис. 1.6. Промежуточная схема свертки

ветви с Е₁₈, Х₃₉ и Е₇, Х₁₅ преобразуем в ветвь Е₁₉, Х₄₀

Рис. 1.7. Промежуточная схема свертки

Суммарная ЭДС и сопротивление:

Рис. 1.8. Результирующая схема

Ток короткого замыкания в установившемся режиме в относительных единицах исходя из результирующей схемы замещения:

,

и в именованных: кА.

Результат проверки расчёта установившегося режима в программе WEWB32:

Рис. 1.9. Схема установившегося режима