2 Расчет токов однофазного короткого замыкания, построение векторных диаграмм токов и напряжений
2.1 Расчет начальных условий
По условию задания необходимо определить ток и напряжение в аварийном узле для начального момента времени переходного процесса при однофазном КЗ. В качестве расчетной точки КЗ возьмем точку 5.
Расчет будем проводить в относительных единицах, поэтому в качестве базисных единиц выбираем SБ=100 МВт, UБ1=121 кВ, UБ2=10,5 кВ.
кА
кА
2.2 Составление и расчет схемы прямой последовательности
Схема замещения прямой последовательности является по существу обычной схемой, которая применяется при расчете трехфазного КЗ. Однако в ней дополнительно между точкой КЗ (концом схемы) и точкой нулевого потенциала подключается источник с ЭДС, равной напряжению прямой последовательности UК1, возникающему в месте несимметрии.
При расчёте токов КЗ при несимметричном режиме нагрузки можно не учитывать.
Рисунок 2 – Схема замещения прямой последовательности
Рассчитаем сопротивления элементов схемы замещения прямой последовательности (см. рисунок 2).
Генераторы G1–G3:
Трансформаторы T1 – T4:
ЛЭП W1, W2, W3:
Система GS:
Реакторы LR1:
Рассчитаем ЭДС элементов схемы замещения (см. рисунок 2) в относительных единицах с точным приведением к основной ступени. Во всех приближенных расчетах рекомендуется принимать следующие средние значения ЭДС в относительных единицах при номинальных условиях:
ЭДС генераторов G1-G3:
ЭДС системы GS:
Используя правила преобразования упростим схему замещения до простейшего вида.
Т.к. генераторы G1 и G2 имеют одинаковые ЭДС, то их можно объединить в эквивалентный генератор с мощностью S=2Sном. При таком объединении образуется треугольник сопротивлений XG1, XG2, XLR1, который преобразуется в звезду X1, X2, X3.
Рисунок 3 – Промежуточная схема упрощения 1
Рисунок 4 – Промежуточная схема упрощения 2
Рисунок 5 – Упрощенная схема замещения прямой последовательности
2.3 Составление и расчет схемы обратной последовательности
Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогична схеме замещения прямой последовательности, поскольку пути циркуляции токов прямой и обратной последовательностей одинаковы. Отличия состоят в том, что в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю (источники ЭДС в этих ветвях отсутствуют); между концом (точкой КЗ) и началом схемы подключается источник с ЭДС, равной напряжению обратной последовательности UK2, возникающему в месте несимметрии
Рисунок 6 – Схема замещения обратной последовательности
Рассчитаем сопротивления элементов для схемы замещения обратной последовательности (см. рисунок 6).
Генераторы G1, G2:
Для остальных элементов сопротивления обратной последовательности будут равны соответствующим сопротивлениям прямой последовательности.
Используя правила преобразования, упростим схему замещения до простейшего вида. Порядок упрощения схемы будет аналогичен порядку преобразования схемы прямой последовательности.
Рисунок 7 – Промежуточная схема упрощения 1
Рисунок 8 – Упрощенная схема замещения обратной последовательности
2.4 Составление и расчет схемы нулевой последовательности
Построение схемы замещения нулевой последовательности начинается от точки КЗ (конца схемы), в которую подключается источник с ЭДС, равной напряжению нулевой последовательности UК0 , возникающему в месте несимметрии. Другие источники ЭДС (так же как и в схеме обратной последовательности) отсутствуют. Схема строится в направлении одной из заземлѐнных нейтралей, электрически связанной с точкой КЗ, с учетом параметров нулевой последовательности расположенных на пути элементов.
Рисунок 9 – Схема замещения нулевой последовательности
Рассчитаем сопротивления элементов схемы замещения нулевой последовательности (см. рисунок 9).
Система GS,
ЛЭП W1, W2, W3:
Для остальных элементов сопротивления обратной последовательности будут равны соответствующим сопротивлениям прямой последовательности.
Используя правила преобразования, упростим схему замещения до простейшего вида.
Рисунок 10 – Упрощенная схема замещения нулевой последовательности