Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет токов симметричных коротких замыканий в электрических системах. Учебное пособие
.pdf
а
б
Рис. 2.13. Исходная схема понижающей подстанции (а);
схема замещения (б)
Нагрузка мелкомоторных электродвигателей соответствовала их номинальным данным.
РЕШЕНИЕ. При наличии вблизи места КЗ крупных электродвигателей их параметры должны учитываться при расчетах начального сверхпереходного тока. ЭДС таких электродвигателей вычисляется по формуле
где
,
00 0
, , UI – напряжение, ток и фазный угол двигателя в нагрузоч-
00 0
sinEU IX
ном режиме, предшествующем КЗ.
Знак «минус» соответствует асинхронному двигателю (или недовозбужденному синхронному), знак «плюс» – перевозбужденному синхронному двигателю, компенсатору и генератору. Индуктивное сопро-
71
тивление асинхронного двигателя при пуске в относительных номинальных единицах:
1/XI
АД пуск
.
При отсутствии исходных данных можно воспользоваться их сред-
0,9E
ними номинальными значениями: для АД
АД
и для синхронного
двигателя:
СД
1, 1E
и
СД
0, 2.X
Для обобщенной нагрузки относительные величины, отнесенные к
полной мощности и среднему номинальному напряжению той ступени,
где она присоединена, принимают
Величина
0,35X
нагр
X
зависит от состава потребителей комплексных уз-
и
нагр
0,85.E
лов нагрузки и в связи с новыми исследованиями в каждом конкретном
случае уточняется.
Выполняем расчет в относительных базисных единицах на основе
приведенных данных. Принимаем номинальные данные трансформатора за базисные, т. е.
S = 40 МВ ∙ А, бIU = 6,3 кВ, бII = 3,67 кА;
б
S
U = 115 кВ,
бII
I
бII
б
= 0,2 кА.
3
U
бII
Сопротивление системы определяем по формуле
S
б
XX
IC
22
U
бII
40
11 0, 0332.
115
Определяем полные мощности двигателей и обобщенных нагрузок:
Р
S
СД
СД
(cos ) 0,845 0, 94
СД СД
72
2,5
3,15
МВ ∙ А;
Р
2
S
АД
(cos ) 0,91 0,956
АД
АД АД
21,6
3, 68
МВ ∙ А;
нагр1 нагр1 нагр1
/ cos 8,5 / 0,85 10SP
S
нагр2
13,7
0,83
16,5
МВ ∙ А.
МВ ∙ А;
Индуктивное сопротивление АД:
АД (н) пуск
1/5 0,2.1/XI
Поскольку для синхронного двигателя сверхпереходное сопротивление не задано, в соответствии с приведенными пояснениями принимаем
0, 2.X
СД (н)
ЭДС двигателей при номинальных данных вычисляем по формулам:
СД (н)
АД (н)
1 1 0, 2 0,53 1,106;E
1 – 1 0, 2 0,42 0,916.E
Приводим ЭДС к базисным условиям:
II
E
EE
1 С (б)
U
Сф
б11ф
71
115 3
1, 0 7;
EE
2 АД (б)
EE
3 СД (б)
EEE E
45нагр1(б) нагр2(б)
= 0,916
= 1,106
73
6
6,3
6
= 1,053;
6,3
= 0,85
= 0,872;
6,3
6,3
= 0,85.
Схема замещения двухобмоточного трансформатора с двумя рас-
X
щепленными обмотками имеет вид трехлучевой звезды с сопротивлениями
X Х ,
2 ВН
X Х ,
3 НН1
X Х . Расчет параметров трансфор-
4 НН2
матора с расщепленными обмотками был представлен в гл. 1.
Расчет сопротивлений ветвей схемы замещения трансформатора:
S
U
XS
XX
НН1 НН2
0,1 0,1 0,0108;
ВН
100 100 40
б
к
ном
U
к
1,8 1,8 0,1944.
100 100 40
S
S
б
н
10,8 40
10,8 40
Сопротивление двигателей и обобщенной нагрузки в относительных
базисных единицах:
40
10
2,17;,2
6 СД
XX
8 нагр2
5 АД
XX
7 нагр1
0XX
3, 68
0, ;40135 , 4
Схема замещения подстанции показана на рис. 2.1, б.
Объединяем ветви системы и нагрузки
()()EX X EX X
E
0,85 (0,0332 0,0108) 1, 07 (0,1944 0,848)
0,0332 0,0108 0,1944 0,848
51 2 1 4 8
6
XXXX
1248
Н относительно N:
2
Результирующее сопротивление этих двух ветвей и
со стороны системы и нагрузки
XX
93
0,1944 0,237.
(0,0332 0,0108)(0,1944 0,848)
0,0332 0, 0108 0,1944 0,848
Н ):
2
()( )XXX X
1248
XX X X
1248
40
0XX
2,54;,2
3,15
40
0,35 .
0,848
16,5
1, 0 6.
(до точки К
3
74
Ток КЗ от системы и нагрузки 2Н (от секции II):
X
X
X
X
E
1, 0 6
6
I
2
0, 237
X
9
4, 47.
Токи, притекающие к месту КЗ от ступени I:
E
EE
I
1
XXX
3
24
567
0,872 1,053 0,85
2,17 2, 54 1,4
1, 424.
Действительный сверхпереходный ток:
IIII
к 12б
(4,47 + 1,424) 3,67 = 21,63 кА.
Задача 2.8. Определить установившийся, начальный, сверхпереход-
ной и ударный ток КЗ, а также остаточное напряжение генератора при
КЗ в точке К (рис. 2.14). Рассматривается трехфазное КЗ.
Рис. 2.14. Схема электрической системы
Г:
S = 50 МВ ∙ А,
ном
I
S = 10 МВ ∙ А, 6,3/115 кВ, кU = 10,5 %.
Т:
ном
= 3,8, cos φ = 0,8, есть АРВ.
)д(преf
Л: l = 100 км,
U = 6,3 кВ,
ном
= 0,4 Ом/км.
Л
= 0,12, ОКЗ = 0,75,
d
Задача 2.9. Определить величину установившегося тока для точки
короткого замыкания К, если известно остаточное напряжение на шинах
генератора
0,7U . Найти также ударный ток и его действующее зна-
ном
чение. Генератор с АРВ и без АРВ (рис. 2.15).
Параметры схемы:
= 1,5,
Г:
d
cos φ = 0,8,
S = 30 МВ ∙ А.
Н:
ном
= 0,2,
d
U = 10,5 кВ;
ном
I = 3,
(пред)f
S = 60 МВ ∙ А;
ном
75
Задача 2.10. Определить ударный ток и его действующее значение
X
X
X
X
X
Х
при трехфазном КЗ в точке К2 (рис. 2.16), если дано, что отключающая
способность выключателя 600 МВ ∙ А при КЗ в точке К1.
С
115 кВ
ЛЛ
В
К-2
Рис. 2.15. Схема
к расчету ударного
тока
К-1
Рис. 2.16. Точки трехфазного КЗ
в схеме
Тх3
Гх3
Параметры схемы:
Г:
S = 100 МВ ∙ А,
ном
U = 10,5 кВ, есть АРВ;
ном
S
Т:
Выключатель:
= 120 МВ ∙ А,
ном
S = 600 МВ ∙ А.
отк
Система бесконечной мощности С:
Л: l = 20 км,
= 0,4 Ом/км.
Л
= 0,117,
d
K
= 115/10,5 кВ,
Т
= 1,8, cos φ = 0,8,
d
U
= 10,5 %.
к
U = 115 кВ.
С
Задача 2.11. Определить ток КЗ при трехфазном КЗ в точке К
(рис. 2.17) в начальный момент, ударный ток и его действующее значение.
Номинальные данные:
Г :
S = 30 МВ ∙ А,
1
ном
Г :
S = 50 МВ ∙ А,
2
ном
Трансформаторы
S
= 31,5 МВ ∙ А,
ном
Реактор:
U = 10 кВ,
ном
U = 10,5 кВ,
ном
U = 10,5 кВ,
ном
Т , Т :
12
U
ном
I = 2 кА,
ном
= 10,5/121 кВ,
= 0,12;
d
= 0,15.
d
= 8 %.
Р
U
= 10,5 %.
к
76
X
X
Рис. 2.17. Трехфазное КЗ в точке К схемы
Задача 2.12. Определить начальный сверхпереходный ток при трех-
фазном КЗ в точке К схемы (рис. 2.18) и его составляющие от каждого
источника ЭДС, а также ударный ток и действующее значение ударного
тока в той же точке К.
Рис. 2.18. Расчетная схема системы
Номинальные данные:
к ВС
= 0,22, cos φ = 0,8;
d
U = 12 %,
к ВН
Г и 2Г :
1
Т :
1
Т :
2
Нагрузки
Линия: l = 80 км,
S = 80 МВ ∙ А,
ном
S
= 15 МВ ∙ А, 10,5/230 кВ,
ном
S = 60 МВ ∙ А, 230/115/10,5 кВ,
ном
U = 8 %.
к СН
Н , Н , Н
123
по 5 МВ ∙ А каждая.
= 0,4 Ом/км.
Л
U = 10,5 кВ,
ном
U
= 10 %.
к
U = 20 %,
77
Задача 2.13. То же, что в задаче 2.12, но для схемы рис. 2.19.
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Номинальные данные:
Г и 2Г :
1
Т :
1
Т :
2
Линия: l = 100 км,
Система:
S = 30 МВ ∙ А,
ном
S = 15 МВ ∙ А, 115/37/6,3 кВ,
ном
U = 6 %;
к СН
S = 10 МВ ∙ А, 37/6,3 кВ, кU = 8 %.
ном
Л
S = 1500 МВ ∙ А, СU = 115 кВ.
С
U = 6,6 кВ,
ном
= 0,4 Ом/км.
U = 11 %,
к ВС
= 0,24, cos φ = 0,8;
d
U = 17 %,
к ВН
Задача 2.14. Насколько увеличится ток в КЗ в точке К в начальный
момент КЗ, если на шины генератора
Г ?
тор
2
При работе только одного генератора
ставляло
0,65U . Определить ударный ток и его действующее значе-
ном
Г (рис. 2.20) подключить генера-
1
Г остаточное напряжение со-
1
ние. Генератор с АРВ.
Параметры схемы:
Г :
S = 90 МВ ∙ А,
1
ном
Г :
S = 60 МВ ∙ А,
2
ном
I
I
= 4,
( пред)f
= 3,5,
( пред)f
Задача 2.15. При какой реактивности
= 1,2,
d
= 1,5,
d
(в омах) остаточное напря-
к
= 0,15;
d
= 0,2.
d
жение на шинах при t = 0 в режиме КЗ будет составлять 70 % от номинального напряжения (рис. 2.21)? Найти также ударный ток и его действующее значение.
S = 75 МВ ∙ А,
Г:
ном
S
Т:
Нагрузка:
= 90 МВ ∙ А,
ном
S
нагр
U = 10,5 кВ,
ном
K
= 115/10,5 кВ,
Т
= 90 МВ ∙ А.
= 1,4,
d
U
к
Система – источник бесконечной мощности:
= 0,18, I
d
= 10,5 %.
U
= 115 кВ.
С
fпр
= 3,5.
Задача 2.16. Во сколько раз наибольшее возможное значение пери-
одической составляющей тока трехфазного короткого замыкания на
шинах низкого напряжения трансформатора превышает его номиналь-
U
ный ток? Принять
= 12,5 %.
КЗ
РЕШЕНИЕ.
(3) * *
кн CT(н)
(3)*
к(н)
1 / 0,125 8.//III UX
Ответ: в 8 раз.
78
Задача 2.17. Во сколько раз ударный ток трехфазного короткого за-
мыкания на шинах низкого напряжения трансформатора превышает его
номинальный ток? Принять
U = 12,5 %; отношение
КЗ
/XR = 60.
ТТ
Рис. 2.19. Расчетная
схема системы
к задаче 2.13
Рис. 2.20. Расчетная
схема к задаче 2.14
Рис. 2.21. Расчетная
схема к задаче 2.15
РЕШЕНИЕ.
(3) (3)
у ном уд к ном
аТ Т
k ее
у
/60/3140,191()Т XR с;
–0,01/
Т
1 1 1,949;
а
–0,01/0191
1, 41 1, 949 8 21,98./2 /iI kI I
Ответ: в 22 раза.
Задача 2.18.
Определить наибольшее мгновенное значение тока
трехфазного короткого замыкании на шинах синхронного генератора,
не подключенного к системе и работающего на холостом ходу в предшествующем режиме.
79
Параметры схемы:
X
X
X
E
E
Г:
Р = 117,5 МВт,
ном
U = 13,8 кВ,
ном
= 0,2,
d
= 1,6,
d
2
=
= 0,25, cos φ = 0,9, активное сопротивление составляет 1 % от сопротив-
ления обратной последовательности.
Задача 2.19. Определить величину начального сверхпереходного
тока, ударный ток и его действующее значение при трехфазном КЗ в
()3
точке
К для схемы, показанной на рис. 2.22.
Рис. 2.22. Расчетная схема
Параметры схемы:
система бесконечной мощности:
Т1:
S
= 60 МВ ∙ А,
ном
U
= 7,5 %, X/R = 25,
к
U = const = 115 кВ;
С
k
= 115/37 кВ;
Т
Р: РБ-35-1000-10, X/R = 13.
2.3. ПЕРЕХОДНЫЙ ПРОЦЕСС ПРИ ТРЕХФАЗНОМ
КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ В СТАТОРНОЙ ЦЕПИ
СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Коммутации в статорной цепи синхронной машины (например, трехфазное КЗ) вызывают ответную реакцию со стороны обмоток ротора. Физически эта реакция объясняется законом Ленца. В простых случаях
(отсутствие регуляторов возбуждения и скорости, пренебрежение электромеханическим переходным процессом, отказ от учета демпферных обмоток) возможны доступные аналитические решения и построение на
их
основе графиков статорных и роторных величин. В общем случае требуется привлечение специализированных программ.
Далее построим графики изменения действующего значения перио-
дической составляющей тока короткого замыкания генератора, напря-
и
жения на шинах генератора, ЭДС
q
, а также тока возбуждения
q
генератора в функции времени (генератор неявнополюсный) [1].
Расчет параметров исходного режима см. в гл. 1. За исходный режим
часто принимают номинальный режим генератора.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]