Переходные процессы в электроэнергетических системах. Курсовая работа - Прохоров А.В.. Кафедра Электроснабжение Дисциплина Переходные процессы в системе электроснабжения Расчёт аварийных режимов в системе электроснабжения промышленного предприятия Отчёт по курсовой работе (вариант п 13 )
 Скачать 1.59 Mb.
|
|
В.1.2. Порядок расчёта тока КЗ в относительных единицах В.1.2.1. Выбор основной ступени напряжения. Основная ступень напряжения имеет обозначение I. Остальные ступени нумеруются по порядку, отсчитываемому от I ступени. В качестве I ступени напряжения в данном примере принимается ступень сети с номинальным напряжением 110 кВ. Соответственно ступень сети с номинальным напряжением 10 кВ присваивается наименование II ступени. В.1.2.2. Выбор базисных условий на I ступени напряжения. Наиболее удобно задаваться базисной мощностью Sб и базисным напряжением UбI основной, I-й ступени. Такое положение обусловлено тем обстоятельством, что базисная мощность не меняется в зависимости от ступени напряжения, а номинальные напряжения электрооборудования и, прежде всего, силовых трансформаторов всегда присутствуют в исходных данных. В.1.2.3. Задание значений базисных величин на I ступени напряжения и определение значений базисных величин на ΙI ступени напряжения. В.1.2.3.1. Базисная мощность: Sб = 100 МВА. В.1.2.3.2. В качестве базисного напряжения I ступени принимаем среднее номинальное напряжение сети 110 кВ: UбI = 115 кВ. Базисное напряжение II ступени сети с номинальным напряжением 10 кВ определяется из выражения: UбII = UбI/kТ1 = 115/(115/11) = 11 кВ. В.1.2.3.3. Базисный ток I ступени ΙбI (любой ступени напряжения, включая I ступень) определяется из выражения: ΙбI = Sб/(√3·UбI) = 100/(√3·115) = 0,502 кА. Базисный ток II ступени ΙбII определяем из выражения: ΙбII = Sб/(√3·UбII) = 100/(√3·11) = 5,254 кА. В.1.2.3.4. Базисное сопротивление i-й ступени Zбi (любой ступени напряжения, включая I ступень) определяется из выражения: Zбi = Uбi/(√3·Ιбi), где Uбi – базисное напряжения i-й ступени (линейное напряжение); Ιбi – базисный ток i-й ступени. В.2. РАСЧЁТ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТРЁХФАЗНОГО ТОКА КЗ В ТОЧКЕ К1 В.2.1. Расчётная схема и схемы замещения для расчёта тока КЗ в точке К3 приведены на рис. В.1 В.2.2. Расчёт параметров элементов схемы замещения В.2.2.1. Параметры источника напряжения Е1 (Е1 и X0) В.2.2.1.1. Значение ЭДС E1  0,956В.2.2.1.2. Активное сопротивление ЭЭС по условиям задачи 2 пренебрежимо мало и, поэтому принимается R0 = 0 В.2.2.1.3. Значение индуктивного сопротивления ЭЭС (Χ0) Χ0 =  0,04356Χ0 = 0,04356 В.2.2.2. Параметры воздушной линии ВЛ1 и ВЛ2 (R1 и X1; R5 и X5) R1 = R5 =  0,428 30 0,097R1 = 0,097 R1 = 0,97 ∧ R5 = 0,097 Χ1 = Χ5 =  0,444 30 0,1007Χ1 = 0,1007 Χ1 = 0,1007 ∧ Χ5 = 0,1007 В.2.2.3. Параметры трансформаторов Т1 и Т2 (R2 и X2; R6 и X6) В.2.2.3.1. Значение модуля сопротивления трансформаторов (Z2) Ζ2 = Ζ6 =  0,65Ζ2 = 0,65 Ζ2 = 0,65 ∧ Ζ6 = 0,65  Рис. В 1. Расчётная схема системы электроснабжения (а), схема замещения (б) и преобразование схем замещения (в) и (г) к эквивалентной схеме (д) для расчёта тока трёхфазного КЗ в точке К1. В.2.2.3.2. Значение параметров трансформаторов Т1 и Т2 R2 = R6 =   0,085  0,033R2 = R6 = 0,033 R2 = 0,033 ∧ R6 = 0,033 Χ2 = Χ6 = Ζ6 =  0,649Χ2 = Χ6 = 0,649 Χ2 = 0,649 ∧ Χ6 = 0,649 В.2.2.4. Расчёт параметров КЛ5 и КЛ6 (R3 и X3; R7 и X7) R3 = R7 =  0,105R3 = R7 = 0,105 R3 = 0,115 ∧ R7 = 0,105 Χ3 = Χ7 =  0,021Χ3 = Χ7 = 0,021 Χ3 = 0,023 ∧ Χ7 = 0,021 В.2.2.5. Расчёт параметров МА1 и МА2 (Е2 и Е3; R4 и X4; R8 и X8). В.2.2.5.1. Значение ЭДС асинхронных двигателей (Е2 и Е3) Ε2 = Ε3 =    0,924Ε2 = Ε3 = 0,924 Ε2 = 0,872 ∧ Ε3 = 0,924 В.2.2.5.2. Значение индуктивного сопротивления (Χ4) Χ4 = Χ8 =  11,96Χ4 = Χ8 = 11,96 Χ4 = 11,26 ∧ Χ8 = 11,96 В.2.2.5.3. Значение активного сопротивления (R4 и R8) R4 = R8 =  2,527R4 = R8 = 2,527 R4 = 2,363 ∧ R8 = 2,527 В.2.2.6. Расчёт параметров КЛ4 (R9 и X9) R9 =  0,122 R9 = 0,122 Χ9 =  0,024Χ9 = 0,024 В.2.2.7. Расчёт параметров MS1 (Е4; R10 и X10), принимая во внимание работу синхронного двигателя с перевозбуждением до момента возникновения КЗ. В.2.2.7.1. Приближённое значение ЭДС синхронного двигателя (Е4) Ε4 =    Ε4 = 0,969 В.2.2.7.2. Значение индуктивного сопротивления (X10) Χ10 =  10,176Χ10 = 10,176 В.2.2.7.3. Значение активного сопротивления (R10) R10 =  2,907R10 = 2,907 В.2.3. Преобразование схемы замещения В.2.3.1. Расчёт элементов схемы замещения – см. рис. Г.1, в, (R11, X11, R12, X12, R13, X13, R14, X14) R11 = R1 + R2 + R3 + R4 = 0,097+0,033 + 0,105 + 2,527 R11 = 2,762 Χ11 = Χ1 + Χ2 + Χ3 + Χ4 = 0,1 + 0,649 + 0,021 + 11,96 Χ11 = 12,73 R12 = R5 + R6 = 0,097 + 0,033 R12 = 0,13 Χ12 = Χ5 + Χ6 = 0,1 + 0,649 Χ12 = 0,749 R13 = R7 + R8 = 0,105 + 2,527 R13 = 2,632 Χ13 = Χ7 + Χ8 = 0,021 + 11,96 Χ13 = 11,981 R14 = R9 + R10 = 0,122 + 2,907 R14 = 3,029 Χ14 = Χ9 + Χ10 = 0,024 + 10,176 Χ14 = 10,2 В.2.3.2. Расчёт эквиваленируемой части схемы замещения – см. рис. В.1, г (E5, R15, X15), выполняется в комплексной форме Ζ13 = 2,632+ 11,981· Ζ14 = 3,029 + 10,2· Ζ15 =  Ζ15 = 1,4 + 5,509· Поскольку в ветвях Z13 и Z14 индуктивное сопротивление превышает более чем в три раза активное сопротивление, то при нахождении эквивалентной ЭДС Е5 пренебрегаем активными сопротивлениями и оперируем с модулями комплексов Е3, Е4 и Χ13, Χ14 Ε5 =  0,948Ε5 = 0,948 В.2.3.3. Расчёт эквивалентируемой части схемы замещения – см. рис. Г.1, д (R16, X16), выполняется в комплексной форме Ζ16 = Ζ12 + Ζ15 = (0,13 + 0,749·) + (1,4 + 5,509·) Ζ16 = 1,53 + 6,258· В.2.3.4. Результат преобразований. В результате преобразований (см. рис. Г.1, д) имеются отдельная схема замещения цепи ЭЭС и отдельные схемы замещения цепи асинхронного двигателя МА2 и двигателя эквивалентного двигателям МА1 и МS1. Это позволяет учесть вклад каждой ветви в отдельности. В.2.4. Действующее значение периодической слагающей тока КЗ в точке К1 отЭЭС ΙЭЭС =  10,945ΙЭЭС = 10,945·[кА] В.2.5. Действующее значение периодической слагающей тока в точке К1 от асинхронного двигателяМА2 ΙΜΑ2 =  0,036ΙΜΑ2 = 0,036·[кА] В.2.6. Действующее значение периодической слагающей тока в точке К1 от асинхронного двигателя МА1 и синхронного двигателя MS1 Ι·(ΜΑ1 + ΜS1) =    0,076Ι·(ΜΑ1 + ΜS1) = 0,076·[кА] В.2.7. Действующее значение периодической слагающей тока в точке К1 ΙΚ1 = ΙЭЭС + ΙΜΑ2 + Ι·(ΜΑ1 + mS1) = 10,945 + 0,036 + 0,076 = 11,057 ΙΚ1 = 11,057·[кА] В.2.8. Выводы по расчёту тока КЗ в точке К1: 1. Основной составляющей трёхфазного тока КЗ является составляющая, обусловленная ЭЭС – Iээс. 2. Влияние асинхронных двигателей на ток КЗ зависит от соотношения индуктивных сопротивлений ветви с ЭЭС X0 и индукданнотивных сопротивлений ветвей с асинхронными и синхронными двигателями X11, X16. В м примере, когда сопротивления двигателей превышает сопротивление ЭЭС в десятки раз, можно не учитывать вклад двигателей в значение тока КЗ. В.3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ТРЁХФАЗНОГО ТОКА КЗ IК2, iу В ТОЧКЕ К2 В.3.1. Расчётная схема и схемы замещения приведены на рис. В.2  Рис. В.2. Расчётная схема системы электроснабжения (а), схема замещения (б) и преобразование схем замещения (в) и (г) к эквивалентной (д) для расчёта тока трёхфазного и двухфазного КЗ в точке К2. В.3.2. Преобразования схемы замещения относительно точки КЗ К2 В.3.2.1. Значения ЭДС Е1, Е3 и Е4 и значения сопротивлений (R11, X11, R12, X12, R13, X13, R14, X14) – см. рис. В.2, в, берётся из раздела В2 – расчёт тока КЗ в точке К1 Ε1 = 0,95 Ε3 = 0,924 Ε4 = 0,969 R11 = 2,762 Χ11 = 12,73 R12 = 0,13 Χ12 = 0,749 R13 = 2,632 Χ13 = 11,981 R14 = 3,029 Χ14 = 10,2 В.3.2.2. Ветвью Ε2 и Ζ11 (асинхронный двигатель МА2 и кабельная линия КЛ3) можно пренебречь, так как индуктивное сопротивление Χ11 = 12,73 много больше индуктивного сопротивления ветви Ζ0 и Ε1 (Χ0 = 0,043). Поэтому эквивалентное индуктивное сопротивление ветви ЭЭС и асинхронного двигателя будет определяться ветвью ЭЭС. В.3.2.3. Значение составляющих сопротивления Ζ17 R17 = R0 + R12 = 0 + 0,13 = 0,13 R17 = 0,13 Χ17 = Χ0 + Χ12 = 0,043 + 0,749 = 0,792 Χ17 = 0,792 В.3.2.4. Результат преобразований. В результате преобразований (см. рис. В.2, д) получили отдельно схему замещения цепи ЭЭС и отдельно схемы замещения цепи двигателя эквивалентного двигателям МА1 и МS1. Это позволяет учесть вклад каждой ветви в отдельности. В.3.3. Расчёт параметров трёхфазного тока КЗ Iээс, iу в точке К2 отЭЭС В.3.3.1. Действующее значение периодической составляющей тока IЭЭС в точке К2 от ЭЭС ΙЭЭС =    6,302ΙЭЭС = 6,302·[кА] В.3.3.2. Значение ударного тока iу в точке К2 от ЭЭС рассчитывается по приближённой формуле - 0.01/(Χ17/(ω·R17)) iуЭЭС = √2·ΙК2g·(1 + ) = - 0.01/(0,792/(314·0,13)) = 1,414·6,302·(1 + ) = 17,776 iуЭЭС = 17,776·[кА] В.3.4. Расчёт параметров трёхфазного тока КЗ I(МА1+МS1), iу(МА1+МS1) в точке К2 от асинхронного двигателя МА1 и синхронного двигателя MS1 В.3.4.1. Действующее значение периодической составляющей тока КЗ I(ма1+мs1) в точке К2 от асинхронного двигателя МА1 и синхронного двигателя MS приближённо равно Ι·(ΜΑ1 + ΜS1) =    0,904Ι·(ΜΑ1 + ΜS1) = 0,904·[кА] В.3.4.2. Значение ударного тока iу в точке К2 от двигателей MA1 и MS1 приближённо равно - 0.01/(Χ15/(ω·R15)) iу·(ΜΑ1 + ΜS1) = √2·Ι·(ΜΑ1 + ΜS1)·(1 + ) = - 0.01/(5,509/(314·1,4)) = 1,414·0,904·(1 + ) = 1,854 iу·(ΜΑ1 + ΜS1) = 1,854·[кА] В.3.5. Расчёт параметров трёхфазного тока КЗ Iк2, iу в точке К2 В.3.5.1. Действующее значение периодической составляющей тока IК2 в точке К2 ΙΚ2 = Ιээс + Ι·(ΜΑ1 + ΜS1) = 6,302 + 0,904 = 7,206 ΙΚ2 = 7,206·[кА] В.3.5.2. Значение ударного тока iу в точке К2 iуΚ2 = iуЭЭС + iу·(ΜΑ1 + ΜS1) = 17,776 + 1,854 = 19,63 iуΚ2 = 19,63·[кА] В.3.6. Выводы по расчёту параметров тока КЗ Iк2, iу в точке К2: 1. Основной составляющей трёхфазного тока КЗ является составляющая, обусловленная ЭЭС – Iээс. 2. Влияние асинхронных двигателей на ток КЗ зависит от соотношения индуктивных сопротивлений ветви с ЭЭС X17 и индуктивного сопротивления ветви с асинхронными и синхронными двигателями X15. В данном примере, когда сопротивления двигателей превышает сопротивление ЭЭС примерно в двадцать раз, учитывать вклад двигателей в значение тока КЗ необходимо. 3. Ввиду большего значения соотношения результирующего индуктивного сопротивления к результирующему активному сопротивлению в сети высокого напряжения по сравнению с сетью низкого напряжения соответственно возрастает соотношение между ударным током и действующим значением периодической составляющей тока КЗ. В.4. РАСЧЁТ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ДВУХФАЗНОГО ТОКА КЗ В ТОЧКЕ К2 МЕТОДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ В.4.1. Значение тока КЗ  =  ·(Ιээс + Ι (ma1 + ΜS ) = (6,302 + 0,904) = 6,241 = 6,241·[кА]Библиографический список 1. Переходные процессы в системах электроснабжения : учебник / В. Н. Винославский, Г. Г. Пивняк, Л. И. Несен и др.; под ред. В. Н. Винославского. – К. : Выща шк. Головное изд-во, 1989. – 422 с. 2. Куликов, Ю. А. Переходные процессы в электрических системах: учеб. пособие / Ю. А. Куликов. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. – 284 с. 3. Расчёт коротких замыканий и выбор электрооборудования : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И. П. Крючков, Б. Н. Неклепаев, В. А. Старшинов и др.; под ред. И. П. Крючкова и В. А. Старшинова. – 2-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 416 с. 4. Переходные процессы в электроэнергетических системах : учебник / И. П. Крючков, В. А. Старшинов, Ю. П. Гусев, М. В. Пиратов; под ред. И. П. Крючкова. – М. : Издательский дом МЭИ, 2008. – 416 с. 5. Короткие замыкания и несимметричные режимы электроустановок: учеб. пособие для студентов вузов / И. П. Крючков, В. А. Старшинов, Ю. П. Гусев, М. В. Пиратов. – М. : Издательский дом МЭИ, 2008. – 472 с. 6. Расчёт аварийных режимов в системе электроснабжения промышленного предприятия : методические указания к курсовой работе по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах» для студентов специальности 14021165 «Электроснабжение» / сост. Н. Ю. Егорова. – Ульяновск : УлГТУ, 2009. – 39 с. 7. Андреев, В. А. Короткие замыкания и перегрузки в сетях напряжением до 1 кВ и защита от них: учеб. пособие / В. А. Андреев, В. Ф. Шишкин. – Ульяновск : УлГТУ, 1996. – 88 с. |