Переходные процессы / Индивидуальные работы / Индивидуальная работа 14

Министерство образования Российской Федерации

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МЕТОДОМ РАСЧЕТНЫХ КРИВЫХ

Задание и методические указания к индивидуальной работе № 14.3 по курсу «Переходные процессы в системах электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности

100400 – «Электроснабжение»

Краснодар 2003

Составители: д-р техн. наук, проф. Б.А. Коробейников канд. техн. наук, доц. А.И. Ищенко канд. техн. наук, доц. Е.А. Беседин

УДК 621.316.001

Определение токов трехфазного короткого замыкания в системе электроснабжения методом расчетных кривых. Задание и методические указания к индивидуальной работе № 14.3 по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности 100400 – «Электроснабжение» / Кубан. гос. технол. ун- т; сост. Б.А. Коробейников, А.И. Ищенко, Е.А. Беседин. Краснодар, 2003. – 11 с.

Даны методические указания по определению токов симметричного и несимметричного коротких замыканий в системе электроснабжения, а также периодической слагающей данных токов короткого замыкания для различных моментов времени с применением метода расчетных кривых. Приведены варианты индивидуальных заданий.

Ил. 1. Табл. 2. Библиогр.: 2 назв.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кубанского государственного технологического университета

2

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1.Ознакомление с правилами составления схем замещения при использовании метода расчетных кривых для определения токов короткого замыкания.

1.2.Приобретение практических навыков по расчету токов короткого замыкания в системах электроснабжения с использованием метода расчетных кривых.

2.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

2.1. Составление и преобразование схемы замещения для расчетов с применением метода расчетных кривых симметричных коротких замыканий (K3)

Для определения токов трехфазного КЗ составляется схема замещения системы электроснабжения, которая включает в себя только реактивные сопротивления элементов. Значения параметров схемы замещения определяется в относительных единицах при выбранных базисных условиях, исходя из справочных данных. Нагрузки, подключенные к шинам генераторов, из схемы замещения исключаются. Кроме того, для данной схемы замещения не определяются ЭДС генераторов, синхронных компенсаторов и синхронных двигателей.

Полученная схема замещения затем упрощается путем ее свертки относительно заданной точки КЗ с использованием известных методов преобразований. При выполнении преобразований разнохарактерные источники (генератор, асинхронный двигатель, синхронный двигатель, обобщенная нагрузка, система) следует выделить в отдельные ветви. Преобразование должно производиться до тех пор, пока каждый из этих источников не будет отделен от точки КЗ только одним сопротивлением.

2.2. Определение токов симметричного КЗ

Для генерирующей ветви системы, сверхпереходный ток равен

где I′кс′ - сверхпереходный ток ветви системы, кА;

Iб - базисный ток для ступени трансформации, где находится точка КЗ, кА;

Ес - ЭДС ветви системы, отн.ед.;

3

Хс - реактивное сопротивление ветви системы, отн.ед.

Этот ток будет одинаков для любого момента времени, следователь-

но

где Iксt - ток ветви системы для момента времени t, кА; Iкс∞ - установившийся ток ветви системы, кА.

Для генерирующих ветвей асинхронных двигателей и обобщенной нагрузки сверхпереходные токи определяются с помощью выражений:

где I′кад′ , I′кн′ - сверхпереходные токи ветвей асинхронных двигателей и обобщенной нагрузки, соответственно, кА;

Еад, Ен - ЭДС ветвей асинхронных двигателей и обобщенной нагрузки соответственно, отн.ед.;

Хад, Хн - реактивные сопротивления ветвей асинхронных двигате-

лей и обобщенной нагрузки, соответственно, отн.ед. Токи КЗ данных ветвей быстро затухают во времени, поэтому для

других моментов времени они принимаются равными нулю.

Для ветвей синхронных генераторов, синхронных компенсаторов и синхронных двигателей расчет тока КЗ в заданный момент времени производится с использованием метода расчетных кривых. Предварительно для каждой из этих ветвей расчетное сопротивление приводится к суммарным номинальным условиям ветви

где Храсч - расчетное сопротивление ветви, отн.ед.;

Хсм - реактивное сопротивление ветви соответствующей синхронной машины, отн.ед.;

SнΣ - суммарная номинальная мощность ветви соответствующей синхронной машины, МВ·А;

Sб - базисная мощность, МВ·А.

4

Для полученного значения Храсч по расчетным кривым определяется периодическая составляющая тока КЗ I пkt в относительных единицах

при номинальных условиях для интересующего момента времени t. А значение этого тока в именованных единицах определяется с помощью выражения

где Iпkt - периодическая составляющая тока КЗ в именованных единицах, кА;

I пkt - периодическая составляющая тока КЗ в относительных единицах;

IнΣ - номинальный суммарный ток, кА, определяемый с помощью выражения

где Uном - номинальное напряжение ступени трансформации, на которой

находится точка КЗ, кВ.

Результирующие токи КЗ определяются как суммы токов от отдельных генерирующих ветвей для соответствующего момента времени.

Ударный ток КЗ и наибольшее действующее значение полного тока КЗ определяются по тем же выражениям, которые приведены в методических указаниях к индивидуальной работе № 1.

2.3. Составление и преобразование схемы замещения для определения токов несимметричного КЗ

Схемы замещения составляются отдельно для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей в зависимости от вида несимметричного KЗ. Как и для схемы замещения симметричного КЗ, из данных схем замещения исключаются нагрузки, подключенные к шинам генераторов. Кроме того, для схемы замещения прямой последовательности также не определяются ЭДС синхронных машин.

Затем данные схемы замещения упрощаются путем их свертки относительно соответствующих напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей. Разнохарактерные источники в схеме замещения прямой последовательности выделяются в отдельные ветви, как и в схеме замещения для симметричного КЗ. Преобразование схемы замещения данной последовательности производится до тех пор, пока каждый из источников не будет иметь только одно сопротивление до точки КЗ.

5

Путем преобразования схем замещения обратной и нулевой последовательностей определяются результирующие сопротивления Х2Σ и Х0Σ

соответственно.

Для получения комплексной схемы замещения в точку КЗ схемы замещения прямой последовательности включается шунт короткого замыка-

ния Х(n ), зависящий от вида КЗ и определяемый по методике, изложенной в методических указаниях к индивидуальной работе № 14.1. Используя метод коэффициентов распределения, необходимо избавиться от со-

противления Х(n ), чтобы каждая генерирующая ветвь была связана с точкой КЗ только через одно сопротивление.

2.4. Определение токов несимметричных КЗ

Токи КЗ от генерирующих ветвей системы, обобщенной нагрузки и асинхронных двигателей определяются с помощью следующих выражений:

где I′′кс(n ), I′′кн(n ),

m(n ) - множительный коэффициент, зависящий от вида КЗ, значения которого приведены в методических указаниях к индивидуальной работе № 14.2.

При этом, как и при симметричном КЗ, для системы справедливо соотношение (2), а токи нагрузки и асинхронного двигателя определяются

только для момента времени t = 0.

Для ветвей синхронных машин расчет тока КЗ производится с использованием метода расчетных кривых. Для каждой из этих ветвей предварительно находим расчетное сопротивление по формуле (5) на основании сопротивления данной ветви в комплексной схеме замещения. Затем

по расчетным кривым для полученного значения Х(расчn ) определяется пе-

6

риодическая составляющая тока КЗ прямой последовательности I пr1t в

относительных единицах при номинальных условиях для интегрирующего момента времени t. А значение полного тока несимметричного КЗ в именованных единицах определяется по формуле

где I(nktn ) - периодическая составляющая полного тока несимметричного КЗ

в именованных единицах, кА.

Результирующие токи несимметричного КЗ определяются как сумма токов отдельных генерирующих ветвей для соответствующих моментов времени.

Ударный ток и наибольшее действующее значение полного тока несимметричного КЗ определяются так же, как и для симметричного КЗ.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970. – 520 с.

2.Неклепаев Б.Н., Крюков И.П. Электрическая часть электростанций

иподстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 680 с.

7

З А Д А Н И Е на индивидуальную работу № 14.3

Для приведенной на рисунке схемы определить в точке короткого замыкания действующее значение периодической составляющей токов КЗ

для момента времени t = 0; t = 0,2 с; t = 2 с; t = ∞, а также ударный ток и наибольшее действующее значение полного тока короткого замыкания для симметричного и несимметричного коротких замыканий, используя для ветвей синхронных генераторов и синхронных двигателей метод расчетных кривых.

Точки коротких замыканий и вид несимметричного короткого замыкания выбираются в соответствии с вариантом из табл. 1.

Таблица 1

Конфигурации схемы определяется согласно варианту по табл. 2.

Таблица 2

8

Элементы схемы имеют следующие исходные данные: 1.Генераторы Г1, Г2:

Pном = 120 МВт; Uном = 10,5 кВ; cos φном = 0,85; Х′d′ = 0,21;

турбогенераторы, имеется АРВ.

2. Трансформаторы двухобмоточные Т1, Т2:

Sном = 125 МВ·А; Uном.в/ Uном.н = 220/10,5 кВ; uk = 11 %.

10