ЛБ Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Министерство науки и высшего образования Российской федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Отделение Электроэнергетики

Отчет по лабораторной работе

«Расчет токов трехфазного короткого замыкания»

Вариант 1

Выполнил:

Студент группы 5А6А ___________ Абдуллаев Б.С.

(дата, подпись)

Проверил преподаватель: _________ Космынина Н.М.

(дата, подпись)

Томск – 2019

Рисунок 1 – Структурная схема ТЭС

Таблица 1 – Характеристики турбогенераторов

	Генератор типа 1	Генератор типа 2
Маркировка (тип)	ТФ-32-2 У3	ТФГ-20-2 У3
Pном, МВт	32	20
Uном, кВ	6,3	6,3
Cos F	0,8	0,8
Iном, кА	2,2	1,375
X’’d	0,153	0,131
Xd	2,648	2,07
X2	0,187	0,16
Ta(3), c	0,212	0,171

Таблица 2 – Характеристики трансформатора

Тип	Sном , МВ∙А	Uнн, кВ	Uсн, кВ	Uвн, кВ	ΔPк, кВт	uк, %
						ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДТН-40000/110	40	6,6	38,5	115	200	10,5	17,5	6,5

Таблица 3 – Данные поэнергосистемe

Напряжение, кВ, 110	Мощность короткого замыкания энергосистемы, МВ*А, 2200
Коэффициент ударный, о.е., 1,71

Таблица 4 – Данные по линиям связи энергообъекта с энергосистемой

Напряжение, кВ, 110	Число линий связи объекта с энергосистемой – 2
Длина одной линии связи, км, 150	Сечение сталеалюминиевого провода, мм*мм, - 185/29
Количество проводов в фазе –	Отношение Х0 / Х1 для линии связи – 1,9
Дополнительные сведения: 1.Для всех вариантов число линий связи объекта с энергосистемой принять равное двум. Для всех вариантов число цепей в одной линии связи принять равное единице.

Таблица 5 – Параметры реакторов

Тип	Uном, кВ	Номинальное индуктивное сопротивление, Ом	Длительно допустимый ток при естественном охлаждении, А	Номинальные потери на фазу, кВт	Ток электродинамической стойкости, кА	Характеристики термической стойкости
						Ток, кА	Доп. время действия, с
РБДГ 10-4000-0,18У3	10	0,18	3200	27,7	65	25,6	8

Протокол расчетов программы GTCURR:

Kафедра Электрических станций МЭИ, прoграмма GTCURR

Расчет для данных из файла work.tkz при S б = 1000. MBA

------------------------------------------------------------------

Нoмер Обозначение Исхoдные параметры Расчетные параметры

эл-та элемента элемента R,o.e. X,o.e. E,o.e.

1 Генератор G1 P нoм = 32. MBт .0574 3.825 1.099

X" = .153 o.е.

T а = .212 с

COS(FI) = .80

2 Генератор G2 P нoм = 20. MBт .0142 5.240 1.084

X" = .131 o.е.

T а = 1.171 с

COS(FI) = .80

3 Генератор G3 P нoм = 20. MBт .0142 5.240 1.084

X" = .131 o.е.

T а = 1.171 с

COS(FI) = .80

4 Трансформ. T1 S нoм = 40. MBA .0722 2.525

U вс = 10.5 % -1.9482-68.188

U вн = 17.5 % .0453 1.586

U сн = 6.5 %

P вс = 200. кВт

P вн = 200. кВт

P сн = 200. кВт

5 Трансформ. T2 S нoм = 40. MBA .0722 2.525

U вс = 10.5 % -1.9482-68.188

U вн = 17.5 % .0453 1.586

U сн = 6.5 %

P вс = 200. кВт

P вн = 200. кВт

P сн = 200. кВт

6 Реактор R1 I нoм = 3200. A .0682 4.535

X = .180 Oм

P пoт = 27.7 кBт

U ср.нoм = 6.3 кB

7 Реактор R2 I нoм = 3200. A .0682 4.535

X = .180 Oм

P пoт = 27.7 кBт

U ср.нoм = 6.3 кB

8 Линия L1 l = 150.0 кM 1.8034 4.684

X = .413 Oм/кM

R = .1590 Oм/кM

U ср.нoм = 115.0 кB

Числo цепей 1.

9 Линия L2 l = 150.0 кM 1.8034 4.684

X = .413 Oм/кM

R = .1590 Oм/кM

U ср.нoм = 115.0 кB

Числo цепей 1.

10 Система S S нoм = 2200. MBA .0496 .455 1.000

X с = 1.000 о.е.

Куд = 1.710

КЗ 1 в узле сo средним нoминальным напряжением 6.3 кВ

Элем.R экв,oе X экв,oе T а, с I пo, кА i уд, кА

1 26.3 72.7

6 12.1 32.4

7 12.1 32.4

KЗ .449E-01 1.82 .129 50.5 137.

Токи в ветвях

Элем. Uср.ном. T а, с I пo, кА I уд, кА

1 6.3 1.171 26.3 72.7

2 6.3 .212 8.5 23.2

3 6.3 1.171 8.5 23.2

10 6.3 .328E-01 7.25 16.2

Рисунок 2 – Структурная схема ТЭС с указанием места повреждения

Таблица 6 – Результаты расчёта режима трёхфазного КЗ программой GTCURR

Обозначение точки КЗ;описание места повреждения	Источник	Параметры режима трёхфазного КЗ
				Kу
K1 – Выводы генератора G2	G1	26,3	0,4	1,975	72,7
	G2	8,5	3,79	1,997	23,2
	G3	8,5	3,79	1,997	23,2
	Система	7,25	0,0328	1,737	16,2
Суммарное значение	G1+ G2+ G3+ Система	50,55	0,218	1,955	135,3

К_у – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ Т_а

• Аналитический расчет

Для аналитического расчета принимаем следующие базисные условия для расчёта параметров схемы замещения в относительных единицах:

Базисные величины:

• базисная мощность (полная мощность в МВ·А) – любая величина, удобная для расчетов;

• базисное напряжение (линейное в кВ) – среднее номинальное напряжение места повреждения.

Расчетные формулы для сопротивлений трансформаторов, генераторов, реакторов линий:

1. Система:

2. Линия связи:

где для АС 185/29 x₀=0,413 Ом/км и L=150 км

3. Турбогенератор G1:

4. Турбогенераторы G2 и G3:

5. Трансформаторы связи Т1 и Т2:

6. Реактор ЛР

Произведем расчет для трехфазного короткого замыкания для точки K₁⁽³⁾ (ГРУ 6,3 кВ).

Рисунок 3 – Первоначальная схема замещения

Рисунок 4 – Преобразование схемы замещения

Рисунок 5 – Преобразование схемы замещения

Рисунок 6 – Преобразование схемы замещения

Рисунок 7 – Преобразование схемы замещения

Значение начальной периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

Суммарное значение периодической составляющей тока КЗ:

Сравним результаты расчёта программы GTCURR и аналитического расчета.

Таблица 7 – Результаты расчёта режима трёхфазного КЗ

Обозначение точки КЗ; описание места повреждения	Источник	Параметры режима трёхфазного КЗ
		GTCURR	Аналитический
K1 – ГРУ 6,3 кВ	G1	26,3	26,33
	G2+G3	17	15,09
	Система	7,25	10,387
Суммарное значение		50,55	51,807

Проведя сравнительный анализ программного и аналитического расчета можно сделать вывод о незначительном отклонении результатов аналитического расчета от программного, такое отклонение обусловлено допущениями, принятыми в рамках аналитического расчета (не учет активных сопротивлений). Таким образом, программный расчет является более точным

Вывод: В результате выполнения лабораторной работы ознакомились с программой GTCURR, предназначенной для исследования режимов трехфазного короткого замыкания в электрических схемах высокого напряжения различных конфигураций. В ходе выполнения лабораторной работы при помощи встроенных инструментов была составлена схема замещения заданной ТЭС, введены параметры основных элементов схемы и проведено измерение токов короткого замыкания для точки К1 на выводе турбогенератора G1. Полученные данные измерений приведены в протоколе программы и сведены в таблицу. Так же был произведен аналитический расчет короткого замыкания, для чего была составлена схема замещения и проведен расчет в относительных единицах базисной мощности 1000 МВ·А. В результате аналитический расчет совпал с программным учитывая методологические погрешности, так в аналитическом расчете не были учтены активные сопротивления основного оборудования.