Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Moy_pp_3_12.doc
Скачиваний:
41
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.61 Mб
Скачать

2 Складання і перетворення схем заміщення

По даній схемі електричної системи (рис. 1.1) складаємо розрахункову схему заміщення (рис. 2.1), яка відповідає аварійним режимам систем електропостачання (СЕП) і на ній в однолінійному зображенні показуємо джерела СЕП, точки КЗ і всі силові елементи, по яких можливе протікання струму КЗ чи його складових. У розрахунковій схемі електродвигуни враховані як джерело підживлення точок КЗ.

Однотипні елементи, які включені паралельно, включаємо у схему заміщенні у вигляді еквівалентних кіл. Усі джерела живлення уведені у схему заміщення надперехідними значеннями ЕРС і опорів.

Рисунок 2.1 – Розрахункова схема заміщення електричної системи.

2.1 Складання і перетворення схеми заміщення.

Розрахунок параметрів схеми заміщення виконуємо в системі відносних одиниць із зведенням значень параметрів схем до обраних базисних умов з використанням наближеного обліку коефіцієнтів трансформації силових трансформаторів (автотрансформаторів). Однотипні елементи, які включені паралельно, включаємо у схему заміщенні у вигляді еквівалентних кіл

Приймаємо значення базисної потужності та базисної напруги:

Sб = 100 МВ∙А;

За базисну напругу приймаємо середню номінальну напругу основної ступіні (звичайно за основну ступінь вибирається ступінь напруги, де відбулося КЗ).

Опори повітряних ліній електропередач:

= 0,083 в.о

= 0,045 в.о.

Опори кабельних ліній електропередач:

= 0,048 в.о.

= 0,020 в.о.

Так як розрахунок перехідного процесу виконується в початковий момент часу (=1в.о.,=1в.о.), то генератор в схемі заміщення представлений надперехідним ЕРС і опором. Розраховуючи ЕРС і опір за наступними формулам маємо наступні значення:

==1,099 в.о

== 0,383 в.о.

Електродвигуни вводяться в схему заміщення надперехідними ЕРС і індуктивним опором.

Асинхронний двигун:

= = 0,931 в.о.

= = 1,474 МВ∙А

= = 12,335 в.о.

Синхронний двигун:

== 1,101 в.о.

= = 1,22 МВ∙А

= = 14,38 в.о.

Система вводиться в схему заміщення надперехідними постійним ЕРС і індуктивним опором, який розраховується за наступним виразом:

= 100/4000= 0,025 в.о.

= 1,05в.о.

В схему заміщення трансформатори Т1(2) та Т3(4) представлені індуктивними опорами, які пропорційні втратам напруги короткого замикання. Розрахунок опрів трансформаторів Т3(4) здійснювався за формулами для трансформаторів з розщепленною обмоткою НН.

Опори трансформаторів складають:

= = 0,275 в.о.

= = 0,656 в.о.

Опір реактора складає :

= = 0,181 в.о.

В розрахунковій схемі заміщення електричної системи враховуємо паралельне з'єднання елементів системи. Слід зазначити, що для розрахунку симетричного та несиметричного КЗ опір реактора може бути вилучено зі схеми, тому що він з’єднує точки рівного потенціалу (гілки з генераторами).

Вид розрахункової схеми заміщення з величинами опорів та ЄРС гілок наведено на рис 2.2.

Рисунок 2.2 – Розрахункова схема заміщення з величинами опорів

та ЄРС гілок.

2.2 Розрахунок струмів трифазного КЗ у початковий момент часу

Основною задачею розрахунку режиму КЗ є визначення струму безпосередньо в аварійній галузі чи в точці КЗ. Тому схему заміщення електричної системи необхідно перетворити так, щоб аварійна галузь, по можливості, була збережена до кінця перетворення. Шляхом еквівалентних перетворень схема заміщення електричної системи приводиться до найпростішого виду для визначення результуючого опору коротко замкнутого кола. З цією метою використовуються відомі методи перетворення: заміна паралельно, послідовно чи змішано включених опорів одним еквівалентним; заміна двох чи декількох джерел живлення одним еквівалентним.

2.2.1 Визначення періодичної складової струму КЗ в перший момент часу

Еквівалентні перетворення:

= 0,329 в.о.

=0,106 + 0,656= 0,762 в.о.

= 3,33 в.о.

= 1,099 в.о. (генератори G1 та G2 однакові)

=

= 1,01 в.о.

Отримані результати зображуємо на спрощеній схемі заміщення (рис.2.3)

Рисунок 2.3 – Спрощена схема заміщення

У ході подальших перетворень приводимо схему до виду, зображеному на рисунку 2.4.б.

=0,037в.о.

== 1,054 в.о.

Рисунок 2.4 – Спрощена схема для розрахунку струму КЗ

Знаходимо опір та напругу прямої послідовності:

=0,644в.о.

== 1,045 в.о.

Струм короткого замикання розраховується за наступним виразом:

=1,623в.о.

Струм короткого замикання в іменованих одиницях:

= 9,164 кА

= 1,623∙9,164 =14,873кА

2.2.2 Розрахунок струму КЗ від кожного джерела

Для визначення початкових значень складових періодичного струму КЗ в колах окремих джерел Ijпо, виконують розподіл струму Iпо по вітках схеми з одночасним визначенням напруг у вузлах, при переміщенні від найближчого до місця КЗ вузла до більш віддалених у відносних одиницях виміру.

Розраховуємо струм від машин:

= 0,150 в.о.

= 0,153 в.о.

Знайдемо струм від джерела Е17 тобто через еквівалентну ЕРС системи (розрахунок ведемо за першим законом Кірхгофа):

,

звідки

= 1,623 – (0,150 + 0,153) = 1,320 в.о.

Розраховуємо напругу U4 в точці 4:

= 1,320∙0,762 = 1,0 в.о.

Струми генераторів та системи:

= 1,25 в.о.

= 1,320 – 1,25 = 0,07 в.о.

Розраховуємо початкові значення періодичного струму КЗ окремих джерел в іменованих одиницях, кА:

= 0,075∙9,164 = 0,687 кА

= 0,076∙9,164 = 0,696 кА

= 1,25∙9,164 = 11,455 кА

= 0,035∙9,164 = 0,321 кА

Електрична віддаленість АД:

= 0,135 кА

= 5,1

За допомогою типових кривих асинхронних двигунів знаходимо для t=0,1с (=0,24).

За величинами віддаленості та розраховуємо струм КЗ у довільний момент часу:

= 0,24∙0,687 = 0,165 кА

Електрична віддаленість СД:

= 0,112 кА

= 6,2

За допомогою типових кривих для синхронних двигунів знаходимо для t=0,1с (=0,58).

Струм КЗ у довільний момент часу:

= 0,58∙0,696 = 0,403 кА

Рисунок 2.5 – Типові криві для визначення періодичної складової струму КЗ від електродвигунів: а – асинхронних; б – синхронних.

Електрична віддаленість генераторів:

= 2,199 кА

≈0

Електрична віддаленість генераторів менша ніж 1, струм не залежить від часу.

= 0,321 кА

Електрична віддаленість системи:

Електрична віддаленість генераторів менша ніж 1, струм не залежить від часу.

= 11,455 кА

Знаходимо сумарний струм КЗ у довільний момент часу (t=0.1c)

=

(2·0,165 + 2·0,403) + 2∙0,321 + 11,455 = 13,233 кА

2.2.3 Аперіодична складова струму КЗ в заданий момент часу

Значення аперіодичної складової струму КЗ в довільний момент часу iаt у будь-якій складній схемі при наближених розрахунках визначається за формулою:

,

де – періодичний струм КЗ від цього ж джерела у початковий момент часу;

- постійна часу згасання аперіодичної складової струму КЗ, с.

Таблиця 2.1 – Середні значення постійних часу згасання та ударних коефіцієнтів

Параметр

Електродвигуни серїі

Електрична система

Генератори

АТД

СДН

Та

0,058

0,04

0,05

0,1

Куд

1,74

1,8

1,8

1,905

Тоді отримуємо аперіодичні складові:

= 0,173 кА

= 0,081 кА

= 2,192 кА

= 0,167 кА

Сумарна аперіодична складова струму КЗ, в момент часу 0,1с у кА:

=

2∙(0,173 + 0,081) + 2∙0,167 + 2,192 = 3,034 кА

2.2.4 Розрахунок ударного струму

Найбільше миттєве значення повного струму КЗ називають ударним струмом. Він виникає при першому найбільшому значенні аперіодичної складової, співпадаючи зі знаком із періодичною складовою струму КЗ. Цей момент настає приблизно через півперіоду після виникнення КЗ (t=0,01 с при f = 50 Гц).

Ударний струм КЗ необхідний для перевірки електричних апаратів, шин і ізоляторів на їхню динамічну стійкість.

Його величина в наближених розрахунках визначається за формулою:

Визначаємо значення ударного струму КЗ в колах окремих джерел:

∙0,687∙1,74= 1,691 кА

∙0,696∙1,74= 1,713 кА

∙11,455∙1,8 = 29,160 кА

∙0,321∙1,8 = 0,817 кА

Сумарний ударний струм визначається за формулою:

=

2∙(1,691 + 1,713) + 2∙0,817 + 29,160 = 37,602 кА

3 розрахунок несиметричного короткого замикання

3.1 Складання і перетворення схем заміщення окремих послідовностей

При несиметричних КЗ струми в ушкоджених фазах значно перевищують струми неушкоджених фаз і за значенням у ряді випадків можуть перевершувати струми трифазних струмів КЗ. У зв'язку з цим з'являється необхідність у розрахунках параметрів несиметричних КЗ, що звичайно виконуються з використанням методу симетричних складових.

Для розрахунку несиметричних КЗ використовується метод симетричних складових у відповідності з яким розраховуються три симетричних схеми прямої, зворотної та нульової послідовностей.

Рисунок 3.1 – Схема заміщення для прямої послідовності.

У ході подальших перетворень приводимо схему до виду, зображеному на рисунку 3.2.б.

== 0,04 в.о.

== 1,05 в.о.

Рисунок 3.2 – Перетворена схема заміщення для прямої послідовності

=0,118в.о.

== 1,042 в.о.

Далі складаємо та перетворюємо схему заміщення зворотньої послідовності. Вона відрізняється від схеми прямої послідовності тим, що всі ЕРС джерел дорівнюють нулю, а генератори представляються своїми опорами зворотньої послідовності. У результаті перетворення схеми заміщення визначаємо результуючий опір зворотньої послідовності .

= = 0,118 в.о.

Струми нульової послідовності повертаються до джерела через землю, тому вид схеми нульової послідовності визначається кількістю та місцезнаходженням заземлених нейтралей. У схему заміщення включаємо лише ті елементи, по яких будуть протікати струми нульової послідовності. Складаємо схему заміщення нульової послідовності.

Рисунок 3.3 – Схема заміщення для нульової послідовності.

= 3,0, = 4,7 = 2∙

Врахуємо зміну опорів гілок для струмів нульової послідовності та зміну кількості паралельних елементів у гілках :

= = 4,7∙ = 4,7∙0,144 = 0,676 в.о.

= = 2∙ = 2∙0,04 = 0,08 в.о.

= = 3,5∙ = 3,5∙0,106 = 0,371 в.о.

= 0,082 в.о.

Розрахункова схема заміщення для нульової послідовності з величинами опорів гілок наведена на рис. 3.4

Рисунок 3.4 – Розрахункова схема заміщення для нульової послідовності.

У ході подальших перетворень приводимо схему до виду, зображеному на рисунку 3.5.

= = 0,371 + 0,656 = 1,027 в.о.

= = 0,676 + 0,5∙0,275 = 0,813 в.о.

Рисунок 3.5 – Перетворена схема заміщення для нульової послідовності

= = 0,066 в.о.

Для визначення струму прямої послідовності складаємо комплексну схему заміщення. При цьому використовується правило еквівалентності прямої послідовності (правило Н. Н. Щедріна), відповідно до якого розрахункова точка КЗ віддаляється від дійсної точки КЗ на додатковий опір .

= + =0,118 + 0,066 = 0,184 в.о.

3.2 Розрахунок струмів та напруг при несиметричному КЗ

Струм прямої послідовності особливої фази в місці КЗ визначається за формулою:

= ==== 3,450 в.о.

Напруга прямої, зворотної та нульової послідовностей визначаються за формулами послідовності:

== 3,450∙0,184 = 0,635 в.о.

+ + = 0

= – = –3,450∙0,118 = –0,407 в.о.

= – = –3,450∙0,066 = –0,228 в.о.

= ++ = 0,635 + (–0,407) + (–0,228) = 0;

Знаходимо базисний струм, кА:

= 0,502 кА

Дійсне значення струмів:

= === 3,450∙0,502 = 1,732 кА

Знаходимо фазну базисну напругу, кВ:

== 66,4 кВ

Дійсне значення напруг:

= = 0,635∙66,4 = 42,2 кВ;

= = –0,407∙66,4 = –27,0 кВ;

= = –0,228∙66,4 = –15,14 кВ;

3.3.Побудова векторних діаграм

Рисунок 3.6 - Векторна діаграма струмів

Рисунок 3.7 – Векторна діаграма напруг

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]