Лабораторная

МАМИ

Методические указания

к лабораторной работе

по дисциплине:

«Электрические станции и подстанции»

для студентов направления

140400.62 – Электроэнергетика и электротехника,

профиль «Электроснабжение»

Москва, 2014

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Исследование на ЭВМ динамики уровней токов короткого замыкания на электростанциях типа ТЭЦ

1. Цель работы

Изучение влияния параметров элементов станции и прилегающей энергосистемы на значения токов КЗ в основных цепях станции.

2. Общие сведения

При проектировании схем электростанций и выбора электрооборудования важным является вопрос об уровнях токов КЗ в основных цепях станции, динамики их изменения и методах ограничения токов КЗ. В общем случае решается технико-экономическая задача, заключающаяся в согласовании уровней токов КЗ, параметров электрооборудования, стоимости электрооборудования, надежности электроснабжения и т.п.

Расчет значений токов КЗ с учетом действительных характеристик и режимов работы всех элементов станции весьма сложен. На практике вводят допущения, упрощающие расчеты и не вносящие существенные погрешности [1]. Расчет токов трехфазных КЗ выполняется на ЭВМ по программе предусматривающей расчет начальных значений периодических составляющих токов трехфазных КЗ в основных цепях станции, схема станции представлена на рис.1. В качестве вводных параметров служат номинальные параметры отдельных элементов. Варианты исходных данных приведены в таблице 1.

3. Порядок выполнения работы

1) Ввести в ЭВМ исходные номинальные параметры элементов расчетной схемы

2) Установить режим «Исследование влияния параметров секционного реактора на токи КЗ». Рассчитать токи КЗ в точках К-1 ÷ К-8 при 6-7 значениях сопротивления реактора в интервале от 0 до 0,9 Ом, а затем при значении, указанном в табл.1.

3) Установить режим «Исследование влияния параметров энергосистемы на токи КЗ». Рассчитать токи в точках К-1 ÷ К-8 при 5-6 значениях мощности КЗ энергосистемы в интервале от 1000 до 10000 МВА.

4) Установить режим «Исследование влияния параметров трансформаторов связи на токи КЗ». Рассчитать токи в точках К-1 ÷ К-8 при 4-х значениях мощностей трансформаторов: 80, 16, 32, 63 МВА.

5) Установить режим «Исследование влияния числа блоков на токи КЗ». Рассчитать токи в точках К-1 ÷ К-8 при 4-х значениях мощностей блоков: 3, 2, 0, 1.

6) Установить режим «Исследование влияния параметров линейного реактора на токи КЗ». Рассчитать токи КЗ в точках К-2, К-7, К-8 и потерю напряжения на линейном реакторе в нормальном режиме (%) при 6-7 значениях сопротивления реактора в интервале от 0 до 0,8 Ом.

Таблица 1.

Варианты исходных данных для расчетов

Наименование элементов и их параметры	Варианты
	1	2	3
Генераторы, подключенные к ГРУ
Число и мощность, SГ, МВт)	2х100	2х60	4х32
Коэффициент мощности, cosφГ	0,85	0,8	0,8
Сверхпереходное сопротивление, X//d	0,182	0,146	0,153
Трансформаторы связи
Мощность, S, МВА	80	40	25
Напряжение КЗ, uК, %	12,5	10,5	10,5
Энергосистема
Мощность, Sс, МВА	5000	4000	3000
Напряжение, Uс, кВ	230	115	115
Связь с системой
Число и длина линий, L, км	2х20	2х15	2х25
Секционный реактор
Индуктивное сопротивление, ХСР, Ом	0,18	0,25	0,35
Трансформаторы собственных нужд
Мощность, SТСН, МВА	10	6,3	4
Напряжение КЗ, uК,ТСН , %	14	6,5	6,5
Линейный реакторы
Индуктивное сопротивление, ХЛР, Ом	0,2	0,35	0,2
Потребители на генераторном напряжении
Число кабелей на одно плечо реактора	3	2	3
Ток нормального режима одного кабеля, А	250	220	220
Сечение кабеля, мм2	240	185	185
Удельное индуктивное сопротивление, Х0, Ом	0,075	0,077	0,077
Удельное активное сопротивление, R0, Ом	0,129	0,167	0,167
Длина кабеля, км	2	1,5	2
Генераторы блоков
Число и мощность, S Г,БЛ, МВт	1х150	2х100	2х100
Коэффициент мощности, cosφБЛ	0,85	0,85	0,85
Сверхпереходное сопротивление, X//d, БЛ	0,213	0,182	0,182
Трансформаторы блоков
Мощность, SБЛ, МВА	200	125	125
Напряжение КЗ, uК,БЛ , %	11	10,5	10,5

Рис.1. Расчетная схема для определения токов КЗ

4. Анализ результатов расчетов

1) Построить на одном графике зависимости токов КЗ: I_К-2, I_К-3, I_К-4, I_К-5, I_К-6, I_К-7 от сопротивления секционного реактора. На графике нанести горизонтальные линии, соответствующие номинальным токам отключения выключателей типа МГ-10, МГГ-10, ВМП-10 (105 кА, 63 кА, 20 кА). Сделать выводы о возможностях установки данных выключателей в соответствующих цепях станции и о целесообразном значении сопротивления секционного реактора.

2) Построить зависимости токов КЗ: I_К-1, I_К-2, I_К-6 от мощности КЗ энергосистемы; числа блоков; мощности трансформаторов связи. Провести анализ полученных графиков.

3) Построить на одном графике зависимости токов КЗ: I_К-7, I_К-8 и потери напряжения ∆U_ЛР, % от сопротивления линейного реактора. Рассчитать токи термической стойкости питающих кабелей по формуле:

I_ТЕР = (1).

Где с = 100 – коэффициент, зависящий от номинального напряжения, типа и материала жилы кабеля; S – сечение кабеля Кб1, мм², принимается по таблице 1; t_ОТКЛ = 0,9 с – время отключения присоединения; T_А = 0,1 – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. Аналогично рассчитать ток термической стойкости кабелей Кб2, отходящих от РП, принять: с = 100, S = 95 мм², t_ОТКЛ = 0,48 с, T_А = 0,01 с. На полученные графики нанести пунктирные линии, соответствующие токам термической стойкости кабелей и допустимой потери напряжения на реакторе в нормальном режиме работы – 2%. Провести анализ кривых и по полученным графикам определить необходимое сопротивление линейного реактора.

5. Содержание отчета

1. Расчетная схема исследуемой станции, параметры элементов.

2. Распечатка результатов расчета токов КЗ, выполненная на ЭВМ.

3. Графики полученных зависимостей.

4. Краткие выводы по пункту 4.

Литература:

1. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций.

2. Электрическая часть станций и подстанций. Под ред. Васильева А.В.

5