Добавил:
......................................................................................................... Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Переходные процессы в электроэнергетических системах Абрамова Е.Я.pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
13.03.2018
Размер:
11.25 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Е.Я. АБРАМОВА, В.Т.ПИЛИПЕНКО

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ 140211.65 «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ » И 149204.65 «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ»

Рекомендовано к изданию Редакционно - издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования – «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2009

УДК 621.311 (07) ББК 31.297 А 32

Рецензент кандидат технических наук, доцент В.М.Вакулюк

Абрамова, Е.Я.

А32 Переходные процессы в электроэнергетических системах:

методические указания к курсовой работе для студентов заочного отделения специальностей 140211.65 «Электроснабжение» и 140204.65 «Электрические станции»/Е.Я.Абрамова, В.Т.Пилипенко. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. – 63 с.

Излагаются рекомендации по использованию метода эквивалентных ЭДС для расчёта токов при трёхфазном коротком замыкании и метода расчётных кривых при несимметричных коротких замыканиях. Приводятся особенности, порядок расчёта, необходимые аналитические выражения и числовые примеры.

ББК 31.297

А1580000000 6Л9-09

___________

© Абрамова Е.Я., Пилипенко В.Т., 2009 © ГОУ ОГУ, 2009

2

Содержание

Введение…………………………………………………………………4

1 Составление эквивалентной схемы замещения при трёхфазном коротком замыкании ………………………………………………….. 5 2 Методы расчёта токов короткого замыкания………………………. 9

2.1Расчёт трёхфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС…………………………………………………..10

2.2Расчёт несимметричных коротких замыканий методом расчётных кривых…………………………………………………….. 14 3 Примеры расчёта токов короткого замыкания………………….. 22

3.1Расчёт трёхфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС…………………………………………………. 22

3.2Расчёт однофазного короткого замыкания методом

расчётных кривых…………………………………………………… 32 3.3 Расчёт двухфазного короткого замыкания на землю методом расчётных кривых…………………………………………. 46

4 Задание на курсовую работу………………………………………. 50 Список использованных источников…………………………............56 Приложение А Средние значения сверхпереходных

сопротивлений и ЭДС элементов ……………………57

Приложение Б Выражения для определения сопротивлений …….. 58 Приложение В Блок-схема расчёта сверхпереходного режима

КЗ методом эквивалентных ЭДС……………………..60 Приложение Г Блок-схема расчёта токов КЗ методом

расчётных кривых………………………………….... 61

Приложение Д Пример оформления титульного листа……………..62 Приложение Е Требования к содержанию и оформлению

пояснительной записки……………………………..63

3

Введение

Целью выполнения курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса «Электромагнитные переходные процессы» посредством овладения практическими навыками расчёта коротких замыканий.

Рассматриваются расчёт трёхфазного короткого замыкания (КЗ) одним из наиболее распространённых методов – методом эквивалентных ЭДС и несимметричных КЗ – методом расчётных кривых, относящимся к практическим методам расчёта токов короткого замыкания. Описываются особенности и последовательность расчёта, приводятся необходимые аналитические выражения с комментариями. С учётом специфики заочного обучения в начале каждого раздела даётся ссылка на материал, который необходимо проработать дополнительно.

Для более полного понимания материала подробно рассматриваются числовые примеры расчёта.

При выполнения расчётов необходимо руководствоваться ГОСТ 27514 – 87 [5] и Руководящими указаниями [7].

Оформление пояснительной записки к курсовой работе осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-95 и СТП 101-00.

Примерный объём – 20-25 листов стандартного формата А4. «Методические указания» предназначены в первую очередь для

студентов заочной формы обучения, однако, могут быть использованы и студентами других форм обучения.

4

1 Составление эквивалентной схемы замещения при

трёхфазном коротком замыкании

Дополнительно необходимо проработать разделы 2-4, 2-5 [1] и 3.2, 3.2.2 [2].

При известной расчётной схеме и выбранных расчётных условиях определение тока короткого замыкания начинают с составления схемы короткого замыкания, в которой все элементы расчётной схемы представлены ЭДС и сопротивлениями определённой величины. При этом нередко (особенно для высоковольтных сетей) учитывают только индуктивные сопротивления элементов, пренебрегая активными, вследствие их сравнительно небольшой величины. Использование этого допущения упрощает расчёт, не внося заметной погрешности в результат.

Схема замещения составляется с учётом особенностей методов расчёта токов КЗ, вида короткого замыкания и стадии переходного процесса, о чём будет говориться ниже в соответствующих разделах. Однако в любом случае для определения тока КЗ необходимо вычислить значения ЭДС и сопротивлений элементов схемы.

Реальные схемы, вследствие наличия в них трансформаторов, всегда имеют несколько ступеней напряжения, в связи с чем все ЭДС и сопротивления должны быть определены для какой-то одной ступени напряжения, называемой основной. Эта процедура называется приведением. Расчёт ЭДС и сопротивлений может быть выполнен как в именованных, так и в относительных единицах. Как правило, в электрических сетях напряжением >1000 В используют относительные единицы, а именованные – в сетях <1000 В.

При выполнении расчёта в относительных единицах за базисное напряжение (Uб) рекомендуется принимать напряжение ступени короткого замыкания, которая должна быть выбрана в качестве основной.

Если приведение к основной ступени напряжения осуществляется с учётом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов, то оно называется точным, а при использовании приближённых значений коэффициентов – приближённым. В последнем случае для определения коэффициентов трансформации используют средние номинальные напряжения ступеней, в результате чего упрощаются расчётные выражения, однако уменьшается точность определения искомых величин.

5

Средние номинальные напряжения Uср.ном.,

кВ

определяются

следующим образом:

 

 

- для сетей напряжением до 220 кВ включительно

 

 

Uср.ном.=1,05U.ном ,

 

(1)

- для сетей напряжением более 220 кВ

 

 

Uср.ном=1,025U.ном ,

 

(2)

где U.ном - номинальное напряжение сети, кВ.

При использовании относительных единиц и точного приведения необходимо:

-задаться базисной мощностью в МВА (чаще всего выбирают 100 МВА, либо 1000 МВА) и базисным напряжением для основной ступени в кВ;

-определить коэффициенты трансформации трансформаторов, расположенных между приводимым элементом и основной ступенью;

-вычислить значения ЭДС Еи сопротивление Хвсех элементов при выбранных базисных условиях по формулам:

Е

 

 

= Е

 

 

Uном

 

(k k

 

.... k

n

)

,

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

Uб

 

 

 

 

 

 

*б

*ном

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

*б

= X[Ом]

 

 

Sб

 

(k k

2

.... k

n

)2

 

 

(4)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

= X

 

 

 

 

Iб

 

Uном (k k

 

 

.... k

 

)2

 

 

 

 

 

*ном Iном

 

 

 

 

 

 

 

 

*б

 

 

 

Uб

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

,

 

 

(5)

X

*б

= X

*ном

 

Sб

 

Uном2

(k k

2

.... k

n

)2

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

Sном

U

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Uб и Iб – соответственно базисное напряжение, кВ и базисный ток , кА основной ступени напряжения;

Sб базисная мощность, МВА;

6

Е*ном – ЭДС источника электроэнергии при номинальных условиях, о.е.(в приближённых расчётах можно использовать средние значения ЭДС из таблицы А1);

Sном, Uном, Iном соответственно номинальная мощность, МВА, номинальное напряжение, кВ и номинальный ток, кА, приводимого элемента;

X – сопротивление элемента, заданное в именованных

единицах, Ом;

X*ном – сопротивление элемента, заданное в относительных единицах при номинальных условиях;

k1……kn коэффициенты трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов, находящихся между приводимым элементом и основной ступенью напряжения.

Формулу (4) следует использовать при определении сопротивления линий , формулу (5) – только для реакторов и формулу (6) – для генераторов, трансформаторов и обобщённых нагрузок.

Во всех приведенных выражениях в качестве относительного сопротивления X*ном подставлять:

-для генераторов - xd// ;

-для обобщённой нагрузки - xн// ;

-для реакторов - x = x0 l;

uк, %

- для трансформаторов двухобмоточных - 100 ;

- для трансформаторов трёхобмоточных и

 

uкв, %

,

uкс, %

 

uкн, %

.

 

 

 

 

 

100

 

 

автотрансформаторов - 100

или 100

В последнем случае под значениями понимаются напряжения

короткого замыкания каждой обмотки в

отдельности, которые

7

рассчитываются через известные величины напряжений короткого замыкания между обмотками попарно по следующим выражениям:

;

;

.

В выражении (4) под величиной X[Ом] понимают сопротивление линии, определяемое по формуле:

x = x0 l ,

где x0 - погонное сопротивление линии, Омкм ,

l - длина линии, км.

При использовании именованных единицах и точного приведения используются следующие выражения для ЭДС (в кВ) и сопротивлений (в Ом):

E = E//

 

 

Uном

(k

 

k

2

... k

n

);

(7)

 

 

 

 

ном

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = x

 

ном

(k

k

2

... k

n

);

 

 

(8)

 

 

 

 

ном

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Sном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = x0 l (k1 k2 ... kn ),

 

 

 

 

 

(9)

где E ном - относительная номинальная ЭДС элемента (генератора, компенсатора, двигателя или обобщённой нагрузки);

Uном - номинальное напряжение элемента, кВ;

S ном - номинальная мощность элемента, МВА.

Выражение (8) позволяет определить сопротивление генераторов, компенсаторов, двигателей, обобщённой нагрузки и трансформаторов, а по выражению (9) находится сопротивление линий.

8