M05136.“Електромагнітні перехідні процеси.РГЗ.unlocked
.pdfМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Запорізький національний технічний університет
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання розрахунково-графічного завдання
з дисципліни “Електромагнітні перехідні процеси”
для студентів спеціальності 7.05070103
«Електротехнічні системи електроспоживання»
всіх форм навчання
2015
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічного завдання з дисципліни "Електромагнітні перехідні процеси " для студентів спеціальності 7.05070103 "Електротехнічні системи електроспоживання" всіх форм навчання / Укл.: Д.С. Яримбаш, О.А. Шрам, Ю.В.Даус. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2015. – 26 с.
Укладачі:
Д.С. Яримбаш, доцент, к.т.н. О.А. Шрам, доцент, к.т.н. Ю.В. Даус, асистент
Рецензент: В.В. Попов, доцент, к.т.н.
Відповідальний за випуск: |
В.П. Метельський, проф., к.т.н. |
Затверджено на засіданні кафедри
Протокол № 8 від 14.04.2015
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3
3MІCT
1 |
Мета і завдання розрахунково-графічного завдання |
4 |
2 |
Завдання до роботи |
4 |
3 |
Організаційні вказівки |
5 |
4 |
Методичні вказівки до виконання розділів |
|
розрахунково-графічного завдання |
6 |
|
4.1 Розрахунок трифазного КЗ в електроустановках |
|
|
напругою вище за 1кВ |
6 |
|
4.2 Розрахунок струмів несиметричного КЗ в |
|
|
електроустановках напругою вищою за 1кВ |
18 |
|
4.3 Розрахунок струмів КЗ методом вузлових потенціалів |
20 |
|
5 |
Вказівки що до оформлення та захисту |
|
розрахунково-графічного завдання |
24 |
|
Рекомендована література |
26 |
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4
1 МЕТА І ЗАВДАННЯ РОЗРАХУНОВОГРАФІЧНОГО ЗАВДАННЯ
В електроенергетичних системах виникають короткі замикання (КЗ) та інші порушення нормального режиму роботи, які викликають появу електромагнітних перехідних процесів. На підставі розрахунків і досліджень електромагнітних перехідних процесів вирішуються практично всі важливі питання проектування та експлуатації систем електроспоживання.
Розрахунково-графічне завдання повинно сприяти закріпленню та поглибленню теоретичних знань і набуття практичних навичок розрахунку струмів КЗ при симетричних та несиметричних КЗ. Сучасний рівень досліджень перехідних процесів вимагає застосування ЄОМ і в розрахунково-графічному завданні студенти виконують розрахунки КЗ з використанням пакета прикладних програм для ЄОМ.
2 ЗАВДАННЯ ДО РОБОТИ
Розрахунково-графічне завдання студент виконує відповідно із заданим викладачем варіантом вихідних даних для заданих розрахункових схем електричної мережі і заданих точок трифазного і несиметричного КЗ.
При розрахунках трифазного КЗ в електроустановках напругою вищою за 1 кВ необхідно визначити:
-надперехідний, I";
-ударний струм КЗ, iy ;
-I " методом вузлових потенціалів за допомогою ЕОМ (програма
Емаг1).
При розрахунках несиметричного КЗ для заданого виду КЗ “n” в електроустановках напругою вищою за 1 кВ необхідно визначити:
-надперехідний струм КЗ, Ik(n)
-ударний струм КЗ, iy ;
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5
-Ik(n) методом вузлових потенціалів за допомогою ЕОМ
(програма Емаг1)
- побудувати векторні діаграми струмів КЗ і напруг по місцю несиметричного КЗ.
Всі вищезгадані розрахунки необхідно провести методом відносних одиниць з використанням приблизного зведення.
Після завершення всіх розрахунків необхідно зробити висновки.
3 ОРГАНІЗАЦІЙНІ ВКАЗІВКИ
Для організації постійної ритмічної роботи студентів над розрахунково-графічним завданням впродовж семестру складається календарний план роботи над розрахунково-графічним завданням за етапами, термін виконання яких контролюється керівником на заняттях та консультаціях.
Для організації постійної ритмічної роботи студентів над розрахунково-графічним завданням впродовж семестру складається календарний план роботи над розрахунково-графічним завданням за етапами, термін виконання яких контролюється керівником на заняттях та консультаціях.
|
Таблиця 3.1 – Календарний план |
|
|
|
|
Назва етапів розрахунково- |
Термін виконання |
|
|
етапів (номер тижня |
|
№ |
|
графічного завдання (номер розділу |
|
|
від початку |
||
|
|
за змістом) |
|
|
|
семестру) |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
2 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
|
4 |
|
Захист |
|
|
розрахунково-графічного завдання |
|
|
|
|
|
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
6
4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОЗДІЛІВ
РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОГО ЗАВДАННЯ
Основна частина розрахунково-графічного завдання складається
знаступних розділів:
-вибір відсутніх параметрів обладнання;
-розрахунок струмів трифазного КЗ в електроустановках напругою вищою за 1кВ;
-розрахунок струмів несиметричних КЗ в електроустановках напругою вищою за 1кВ.
4.1 Розрахунок трифазного КЗ в електроустановках напругою вище за 1кВ
Одною з основних причин виникнення електромагнітних перехідних процесів є короткі замикання. При розрахунках струмів КЗ звичайно роблять припущення, які спрощують практичні розрахунки перехідних процесів. Наприклад, при розрахунку струмів КЗ часто нехтують впливом активного опору кола, насиченням магнітних кіл, впливом несиметрії трифазної системи, перехідним опором по місцю КЗ, ємнісною провідністю ліній, зміною швидкості обертання роторів генераторів. Вплив навантаження також враховується наближено. При виборі припущень треба виходити з умов конкретної задачі та необхідної точності розрахунків відповідно до [2].
В першому розділі розрахунково-графічного завдання необхідно провести вибір технічних параметрів елементів високовольтної мережі, виходячи з класу напруги та потужності обладнання.
Розрахунок струмів трифазного КЗ рекомендується починати з складання схеми заміщення. Схема заміщення складається за розрахунковою схемою і являє собою схеми заміщення всіх елементів розрахункової схеми, з’єднаних між собою відповідно розрахунковій схемі. При цьому трансформаторні зв’язки замінюють електричними з використанням зведення опорів елементів і ЕРС до якого–небудь одного базисного ступеня напруги. За базисний ступень треба
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
7
приймати ступень, де знаходиться точка КЗ. При приблизному зведені напруга кожного ступеня приймається рівною її середньої номінальної напрузі. За базисну потужність рекомендується приймати потужність відповідно до порядку потужності генераторів системи і рівною 100 або 1000 МВА.
Базисний струм на базисному ступені напруги розраховується:
Iб = Sб
3Uб
Розрахунок опорів елементів схеми заміщення у відносних одиницях з використанням приблизного зведення ведеться за
наступними формулами. |
|
|
|
Для генератора: |
Sб |
|
|
X*G = X d¢¢ |
, |
||
Sном |
де X d¢¢ - паспортне значення надперехідного опору генератора за віссю d, в.о.;
Sном - номінальна потужність генератора, МВА. Для двообмоткового трансформатора:
X*ТР |
= |
|
Uk % |
× |
Sб |
, |
100 |
|
|||||
|
|
|
Sном |
|||
де Uk - напруга КЗ трансформатора, %;
Sном - номінальна потужність трансформатора, МВА.
Для триобмоткового трансформатора (автотрансформатора) необхідно визначити опір кожної з трьох обмоток, при цьому замість
Uk підставляються напруги КЗ кожної обмотки, які визначаються за рівняннями:
UkВ % = 0,5( UkВ−С % + UkВ−Н % - UkС−Н % ),
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
8
UkС % = 0,5( UkВ−С % + UkС−Н % - UkВ−Н % ),
UkН % = 0,5( UkВ−Н % + UkС−Н % - UkВ−С % ).
Для трифазних двообмоткових трансформаторів з розщепленою обмоткою низької напруги крізний (повний) опір визначається за
Uk( В−Н Н2 ) (або просто UkВ−Н ), як відомо з паспортних даних трансформатора, за формулою:
|
X*kp = |
|
UkВ−Н % |
× |
Sб |
, |
|
||||||
|
100 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Sном |
|
||||||
де |
X*kp = X*B + |
X*Н |
; |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
X*кВ |
- реактивний опір обмотки високої напруги, в.о.; |
||||||||||||
X*Н = X*Н1 = X*Н2 |
- |
реактивний опір |
однієї розщепленої |
||||||||||
обмотки низької напруги, в.о.; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Якщо необхідно визначити опір X*В , X*Н1 |
, X*Н2 окремо, тоді: |
||||||||||||
|
X*В |
= 0,125 × Х*кр , |
|
||||||||||
|
X*Н1 |
|
= Х*Н2 |
= 1,75× Х*кр |
|
||||||||
Реактивний опір одинарного реактора: |
|
||||||||||||
|
X |
|
= Х |
|
|
Sб |
, |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
*р |
|
|
ном Uном2 |
|
||||||
де X*ном - номінальний реактивний опір реактора, Ом. Для подвоєного реактора:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
1* |
= -Х |
ном |
К |
р |
× |
|
Sб |
|
, |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Uном2 |
|
Sб |
|
|||||||||
X |
2* |
= Х |
3* |
= (1+ К |
р |
)Х |
ном |
× |
|
, |
|||||||||
Uном2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
X кр* = Х1* + |
|
|
Х 2* |
, |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
де X1* - опір, який |
враховує |
|
зменшення у крізному режимі |
||||||||||||||||
індуктивного опору гілок реактора за рахунок взаємоіндукції між гілками, в.о.;
X 2* , X 3* - опір гілок подвоєного реактора, в.о.;
X кр* - крізний (повний) опір подвоєного реактора, в.о.;
К р |
- коефіцієнт зв’язку подвоєного реактора, в.о.; |
|||||||
Реактивний та активний опір повітряних та кабельних ліній |
||||||||
рівні: |
|
|
|
|
|
Sб |
|
|
|
Х |
л* |
= Х |
0 |
l |
|
, |
|
|
Uном2 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||
|
r |
= r l |
|
Sб |
, |
|
||
|
Uном2 |
|
||||||
|
|
л* |
0 |
|
|
|
||
де |
X 0 , r0 - індуктивний та активний питомий опір, Ом/км; |
|||||||
Uном - середня номінальна напруга лінії, кВ; |
||||||||
l – довжина лінії, км. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Опір системи X c дорівнює нулю, |
якщо система розглядається |
|||||||
як джерело нескінченної потужності з Sном с = ¥ та Uном с = const Якщо система задана значенням надперехідного трифазного
струму КЗ I " кс або потужністю КЗ Sкс , тоді опір системи дорівнює:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
10
|
Х с* = |
|
|
Sб |
, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Sкс |
|
|
|
|||||
Х с* = |
|
|
|
Sб |
|
|
|
|
|
, |
||||
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3I |
|
U |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
номс |
||||||||||
|
|
|
|
кс |
|
|
||||||||
де Uном с - номінальна |
середня |
напруга ступеня, на якому |
||||||||||||
заданий Iкс" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Якщо система задана опором |
|
Х c"* |
|
|
і номінальною потужністю |
|||||||||
Sном , то: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sб |
|
|||
Х |
|
= Х " |
× |
|
|
. |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
*с |
|
|
*c |
|
|
Sном |
|||||||
Опір синхронних та асинхронних двигунів у схемі заміщення визначається:
Х |
ДВ* |
= Х " |
Sб |
, |
|
||||
|
* |
Sном |
||
де Х*" - приймається рівним паспортному значенню X d" для
1
синхронного двигуна та відношенню IПУСК* для асинхронних
двигунів, в.о.;
IПУСК* - коефіцієнт пуску асинхронного двигуна, в.о..
Sном = Pном ,
cosϕном ×η
де Pном ,η, сosϕном - паспортні номінальні значення активної
потужності, ККД та коефіцієнта потужності двигуна.
Синхронні та асинхронні машини у схему заміщення вводяться не тільки надперехідними опорами, але і надперехідними ЕРС. Для
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com