1 Вибір відсутніх параметрів обладнання

Відсутні параметри вибираємо з [1] :

Таблиця 1.1 – Параметри турбогенераторів

	Тип турбогенератора	Sном, МВА	Uном, кВ	cosφном	x"d
ЕС1	ТВМ– 300 У3	353	10,5	0,85	0,203	0,248

Таблиця 1.2 – Параметри трансформаторів

	Тип трансформатора	Sном, МВА	Напруга обмотки, кВ			Uк,%
			ВН	СН	НН	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
Т1,2,6,7	ТДЦ – 400000/110	400	115	-	20	-	10,5	-
Т3,4	ТДТН – 10000/110	10	115	38,5	11	10,5	17,5	6,5
Т5	ТРДН – 25000/110	25	115	-	10,5-10,5	-	10,5	-

2 Розрахунок струмів трифазного кз в електроустановках напругою вищою за 1 кв

При розрахунку струмів КЗ нехтуємо впливом активного опору кола, насиченням магнітних кіл, впливом несиметрії трифазної системи, перехідним опором по місцю КЗ, ємнісною провідністю ліній, зміною швидкості обертання роторів генераторів.

2.1 Знаходження надперехідного струму трифазного кз

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.

Рисунок 2.1 – Схема заміщення електричної мережі

Розрахунок опорів елементів схеми заміщення у відносних одиницях з використанням приблизного зведення:

За базисний ступінь напруги приймаємо ступінь, де знаходиться точка КЗ:

U_б = 115 кВ

За базисну потужність приймаємо потужність відповідно до порядку потужності генераторів системи:

S_б = 1000 МВА.

Базисний струм на базисному ступені напруги розраховується:

I_б = (2.1)

I_б = кА

Розрахунок опорів генераторів:

x_G = x"d · , (2.2)

де x^"_d – паспортне значення надперехідного опору генератора (двигуна) за віссю d, в.о.;

S_ном – номінальна потужність генератора (двигуна), МВА.

x_G1 = x_G2 = x_G3= x_G4 = .

Розрахунок опорів двохобмоткових трансформаторів:

x_T = , (2.3)

де U_k% - напруга КЗ трансформатора,%;

S_ном – номінальна потужність трансформатора, МВА.

x_T1 = x_T2 = x_T6 = x_T7 = ,

x_T5В = ,

x_T5В = .

Розрахунок опорів триобмоткових трансформаторів:

X_ТВ(С,Н) = , (2.4)

Uкв% = 0,5 · (Uкв-с% + Uкв-н% - Uкс-н%); (2.5)

Uкс% = 0,5· (Uкв-с% + Uксн% - Uквн%); (2.6)

Uкн% = 0,5· (Uквн% + Uксн% - Uкв-с%); (2.7)

Uкв% = 0,5· (17,5+10,5-6,5) = 10,75 %;

Uкс% = 0,5· (10,5+6,5-17,5) = 0 %;

Uкн% = 0,5· (17,5+6,5-10,5) = 6,75 %;

X_Т4В = X_Т3В = (10,75/100) · (1000/10) = 10,75;

X_Т4С = X_Т3С = 0 ;

X_Т4Н = X_Т3Н = (6,75/100) · (1000/10) = 6,75.

Розрахунок опорів повітряних ліній:

x_w = x₀· l· , (2.8)

де x₀ – індуктивний питомий опір, Ом/км;

U_ном – середня номінальна напруга лінії, кВ;

l – довжина лінії, км.

x_W1 =

x_W2 =

x_W3 =

Розрахунок опору системи:

xg_S= , (2.9)

xg_S =

Розрахунок опорів синхронних двигунів:

Хм = Х”q · , (2.10)

Хм1,2 = 0,2 · 1000/0,82 = 240.

Розрахунок надперехідних ЕРС синхронних генераторів:

Для синхронних генераторів, які працювали до КЗ з перезбудженням відносне значення надперехідної ЕРС E″ визначається за формулою:

E″ = , (2.11)

де U = , I = ;

U₍₀₎, I₍₀₎, φ – напруга, струм та кут зсуву фаз між ними для доаварійного режиму СГ, кВ, кА, град. ;

U_ном, I_ном – номінальні напруга і струм СГ, кВ, кА.

При розрахунках ЕРС СГ слід прийняти, що генератори в доаварійному режимі працювали з номінальними параметрами:

U₍₀₎ = U_ном; I₍₀₎ = I_ном .

E″g₁ = E″g₂ = E″g₃ = E″g4 =

У приблизних розрахунках ЕРС системи приймаємо рівною 1:

E″_GS = 1

Визначення результуючого опору схеми відносно точки КЗ і еквівалентної ЕРС, знаходження надперехідного струму трифазного КЗ.

Для визначення результуючого опору схеми відносно точки КЗ і еквівалентної ЕРС необхідно проводити перетворення схеми заміщення. Згортання схеми заміщення відносно точки КЗ проводиться шляхом застосування стандартних формул складання послідовних, паралельних кіл, перетворення зірки у еквівалентний трикутник і навпаки.

Рисунок 2.2 – Перетворення схеми заміщення

(2.12)

, (2.13)

(2.14)

Перевірка на можливість паралельного складання 2-х гілок:

0,4<= <= 2,5 , (2.15)

0,4<= <= 2,5 , (2.16)

0,4 <= 0,76 <= 2,5 .

Перевірка виконується, а отже складаємо гілки паралельно.

Рисунок 2.3 – Перетворення схеми заміщення

, (2.17)

.

X4 = , (2.18)

X4 = = 0,114.

E”GS-G1 = X4 · ( + ) , (2.19)

E”GS-G1 = 0,114 · ( + ) = 1,064.

Рисунок 2.4 – Перетворення схеми заміщення

, (2.20)

Х6 = 0,303 + 0,114 = 0,417.

Надперехідний струм трифазного КЗ визначається за формулами:

I"kМ = , (2.21)

I"kМ = кА.

I"kGS-G1= , (2.22)

I" kGS-G1= кА,

кА . (2.23)

2.2 Знаходження діючого значення періодичної складової струму КЗ для моментів часу t = 0.1 c; t = 0.5 c; I_n0,1; I_n0,5.

Діюче значення періодичної складової струму КЗ для моменту часу t I_nt визначають з урахуванням електричної віддаленості генераторів гілки від точки

КЗ. Для цього потрібно знайти відношення — для кожної вітки. Струм КЗ I_nо знаходиться за формулою (2.21), а струм I_ном – за формулою:

I_ном = , (2.24)

де S_ном∑ - сумарна номінальна повна потужність всіх генераторів вітки, МВА;

U_б – напруга базисного ступеня, де виникло КЗ, кВ.

I_номGS-G1 = кА,

кА.

1,1 > 1, це означає, що точка КЗ електрично невіддалена від генераторів цієї вітки і струм I_nt необхідно визначити з використанням методу типових кривих [4].

За типовими кривими для заданного моменту часу t знаходять відношення = γ_t і потім I_nt:

I_nt = γ_t · I_nо, (2.25)

γ_0,1 = 0,98.

I_1n0,1 = γ_0,1 · I_1nо = 0,98 · 12,824 = 12,57 кА.

γ_0,5 = 1.

I_1n0,5 = γ_0,5 · I_1nо = 1 · 12,824 = 12,824 кА.

I_номМ = кА.

кА.

4,39 > 1, це означає, що точка КЗ електрично невіддалена від генераторів цієї вітки і струм I_nt необхідно визначити з використанням методу типових кривих [4]. За типовими кривими для заданного моменту часу t знаходять відношення = γ_t і потім I_nt:

γ_0,1 = 0,84.

I_1n0,1 = γ_0,1 · I_1nо = 0,84 · 0,036 = 0,03024 кА.

γ_0,5 = 0,75.

I_1n0,5 = γ_0,5 · I_1nо = 0,75 · 0,036 = 0,027 кА.

2.3 Знаходження ударного струму КЗ, i_у

Ударний струм КЗ від генераторів кожної вітки визначають за формулою:

i_у = · k_у · I_nо , (2.26)

де k_у – ударний коефіцієнт, який визначається з [2].

i_уGS-G1 = · 1,6 · 12,824 = 28,93 кА,

i_уМ = · 1,6 · 0,036 = 0,081 кА.

2.4 Знаходження I" методом вузлових потенціалів за допомогою ЕОМ (програма Е_маг1)

Вихідна схема заміщення з заданою точкою КЗ приводиться до виду зручного для моделювання на ЕОМ.

Рисунок 2.5 – Схема для моделювання на ЕОМ

Вузли в схемі нумеруються в довільному порядку, також довільно визначаються напрямки струмів у міжвузлових вітках, але номер вузла, номер ЕРС джерела та номер опора вітки джерела повинні співпадати. Точка КЗ моделюється вводом у схему фіктивної вітки джерела з ЕРС рівною 0 та опором джерела, рівним за значенням додатковому опору Δx⁽ⁿ⁾ . Для трифазного КЗ Δx⁽ⁿ⁾ = 0.

Згідно методу вузлових потенціалів розраховуються струми у міжвузлових вітках (I) і у вітках джерел (і).

Вихідними даними для розрахунків є:

1. Кількість вузлів у схемі – N = 3;

2. Кількість міжвузлових віток у схемі – M = 3;

3. Матриця П – форми, яка формується наступним чином:

ij – елемент матриці дорівнює +1, якщо струм I_j у j – ій вітці направлений від вузла і; дорівнює -1, якщо струм I_j направлений до вузла і; дорівнює 0, якщо струм I_j не зв’язаний з вузлом і.

4.Матриця – стовпчик ЕРС джерел

│Е│= (0,9; 1,064; 0);

5. Діагональна матриця опорів віток джерел

│х│= (125,26; 0,417; 0);

6. Діагональна матриця опорів міжвузлових віток

│Z│= (0; 0; 0);

7. Базисний струм

І_б = 5,026 кА

8. Коефіцієнт несиметрії, m⁽ⁿ⁾

m⁽³⁾ = 1

Результати розрахунків:

Струм у вітці 1 : І = 0,0352 кА;

Струм джерела 1 : і = 0,0352 кА;

Струм у вітці 2 : І = 12,862 кА;

Струм джерела 2 : і = 12,826 кА;

Струм у вітці 3 : І = 0 кА;

Струм джерела 3 : і = -12,862 кА;