Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Омский государственный технический университет Сургутский филиал Курсовая работа по дисциплине «Электромагнитные процессы в ЭЭС»

Вариант 1.1.1.6.К2.(2)

Выполнила ст. гр. 530

Кардапольцева В.В.

Проверил ст. преподаватель Каф .ЭсПП Эрнст А.Д.

Сургут 2014

• Здание на курсовой проект
• 1. Расчет трехфазного короткого замыкания
• 1.1 Расчет параметров и преобразования схемы замещения
• 1.2 Определение долевого участия источников в суммарном начальном токе КЗ и расчет взаимных сопротивлений
• 1.3 Определение периодической составляющей тока
• 1.4 Определение ударного тока КЗ
• 1.5 Определение теплового импульса
• 1.6 Определение отключаемой мощности КЗ
• 1.7 Расчет остаточных напряжений при трехфазном КЗ
• 2. Расчет двухфазного короткого замыкания
• 2.1 Составление и преобразование схемы нулевой последовательности
• 2.2 Определение значений симметричных составляющих и полных фазных величин в точке КЗ
• 2.3 Определение остаточных напряжений при несимметричном КЗ
• Библиографический список
• Приложение. Векторные диаграммы

Здание на курсовой проект

Рисунок № 1

Таблица 1.1

Характеристики линий электропередачи

Таблица 1.2

Состояние нейтралей

Примечание: X — нейтраль заземлена.

Таблица 1.3

Технические данные элементов электрической системы

Примечания: n — количество блоков генератор-трансформатор.

1. Расчет трехфазного короткого замыкания

1.1 Расчет параметров и преобразования схемы замещения

Расчет произведем в относительных единицах без учета сопротивлений нагрузки. В качестве базисной мощности принимается мощность системы

За базисное напряжение принимается среднее номинальное напряжение сети в точке КЗ:

.

Базисный ток, приведенный к среднему базисному номинальному напряжению в точке КЗ:

Составляется исходная схема замещения (схема замещения прямой последовательности) по схеме электрических соединений системы.

Рисунок 2.

Схема замещения прямой последовательности Определяются параметры схемы замещения с приведением их значений к базисным величинам.

Сопротивления генераторов определяются по формуле (3.5):

Сопротивления трансформаторов — по формуле (3.7):

Сопротивление реактора — по формуле (3.11):

Сопротивления линий — по формуле (3.12):

Сопротивления автотрансформатора — по формулам (3.8−3.10):

Сопротивление системы:

Так как ток при внешнем КЗ не протекает через реактор, то из схемы замещения реактор может быть исключен или закорочен. Обмотка НН автотрансформатора также исключается из расчета симметричного КЗ, так как через нее не протекает ток.

Теперь сворачиваем схему замещения прямой последовательности.

Расчет (рисунок 3):

Рисунок 3.

Расчет (рисунок 4):

Рисунок 4.

Расчет (рисунок 5):

Рисунок 5.

Расчет (рисунок 6):

Рисунок 6.

Расчет (рисунок 7):

Рисунок 7

Расчет (рисунок 8):

Рисунок 8.

Результирующее сопротивление.

1.2 Определение долевого участия источников в суммарном начальном токе КЗ и расчет взаимных сопротивлений Необходимо определить долевое участие каждой электрической станции и системы в начальном токе КЗ с использованием коэффициентов распределения.

Коэффициенты распределения находятся развертыванием схемы от результирующего сопротивления до исходной схемы.

Единичный ток распределяется обратно пропорционально сопротивлению.

Расчет (рисунок 7):

Расчет (рисунки 6, 5):

Расчет (рис. 7, 4):

Выполняется проверка Определяются взаимные сопротивления станций и системы (рисунок 9)

Рисунок 9. Разделение источников

1.3 Определение периодической составляющей тока Найдем ЭДС первой станции:

Так как при приближенном приведении, то ЭДС каждой системы можно определить по паспортным данным.

Токи отдельных источников в начальный момент времени:

Суммарный ток трехфазного короткого замыкания:

.

В именованных единицах

.

Эквивалентная ЭДС:

Суммарный ток трехфазного короткого замыкания то есть ток совпадает с найденным током от отдельных источников.

Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ для момента времени t=0,1с и t=3с находится методом типовых кривых (прил. Г).

Номинальные токи станций в о.е.

При электрической удаленности точки КЗ от источника отношение для момента времени определяется по типовым кривым:

Для момента времени c:

Для момента времени c:

Периодическая составляющая тока КЗ для момента времени с Суммарный ток трехфазного короткого замыкания для с

.

Периодическая составляющая тока КЗ для момента времени с Суммарный ток трехфазного короткого замыкания

.

1.4 Определение ударного тока КЗ Активные сопротивления определяются по отношению:

.

Сопротивления генераторов:

, .

Сопротивления трансформаторов:

, .

Сопротивления линий: отношение

Сопротивления автотрансформатора:

Сопротивление системы:

Схема замещения для активных сопротивлений составляется и преобразуется аналогично схеме замещения для реактивных сопротивлений (рис. 2−8):

Согласно задания

Ударный ток определяется по формуле (4.14)

1.5 Определение теплового импульса Действующее значение тока КЗ за первый период его изменения

.

Тепловой импульс тока КЗ где — эквивалентная постоянная времени.

Если в относительных единицах, то Если в именованных единицах, то

1.6 Определение отключаемой мощности КЗ Мощность в момент времени t=0,1с (время отключения КЗ)

1.7 Расчет остаточных напряжений при трехфазном КЗ Остаточное напряжение на шинах СН автотрансформатора (в точке К4):

В именованных единицах:

Остаточное напряжение в точке К5:

В именованных единицах:

2. Расчет двухфазного короткого замыкания замыкание ток трехфазный нулевой

2.1 Составление и преобразование схемы нулевой последовательности Схема замещения нулевой последовательности определяется участвующими в схеме трансформаторами и характером соединения их обмоток. Токи нулевой последовательности протекают через трансформаторы, нейтрали которых заземлены. Генераторы не принимают участие в схеме, т.к. оказываются отдаленными от путей протекания токов нулевой последовательности. Для автотрансформатора учитывается обмотка НН.

Составляется исходная схема замещения нулевой последовательности.

В схеме (рисунок 10) согласно задания и все нейтрали заземлены.

Рис. 10. Схема замещения нулевой последовательности Определяются параметры элементов схемы замещения (рисунок 10).

Трансформаторы:

Линии:

Расчет (рисунок 11):

Рисунок 11

Расчет (рисунок 12):

Расчет (рисунок 13):

Рисунок 12.

Рисунок 13.

Расчет (рисунок 14):

Расчет (рисунок 15):

Расчет (рисунок 16):

Расчет (рисунок 17):

Рисунок 14.

Рисунок 15.

Рисунок 16.

Рисунок 17.

Коэффициенты распределения от единичного тока для нулевой последовательности Расчет (рис. 5.18−5.16):

Выполняется проверка

.

Определяются взаимные сопротивления нулевой последовательности для станций и системы (рис. 5.20):

Рисунок 18.

Разделение источников для нулевой последовательности.

2.2 Определение значений симметричных составляющих и полных фазных величин в точке КЗ Определяем значения симметричных составляющих токов и напряжений в месте КЗ и их полные фазные величины для начального момента времени. Согласно задания, сопротивления обратной последовательности и коэффициенты распределения принимаем равными сопротивлениям и коэффициентам распределения прямой последовательности.

Для двухфазного КЗ:

Дополнительное сопротивление Значение коэффициента Ток прямой последовательности в месте КЗ Токи отдельных последовательностей определяются согласно табл. 5.1:

Модуль полного тока в месте КЗ:

Напряжения отдельных последовательностей в месте КЗ:

В именованных единицах:

Полученные в результате расчета фазные значения симметричных составляющих токов напряжений в месте КЗ используются для построения в масштабе векторных диаграмм (рисунок 19).

2.3 Определение остаточных напряжений при несимметричном КЗ Остаточные напряжения определяются по рекомендациям раздела 5.2 для точек К4 и К5 при коротком замыкании в точке К2 по отдельным последовательностям с последующим векторным суммированием для нахождения полных величин. Остаточные напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей определяется по формулам (5.7), (5.8), (5.9).

Для двухфазного КЗ фазные напряжения отдельных последовательностей:

Точка К4:

где:

При Напряжение прямой последовательности больше, чем в точке КЗ.

Напряжения обратной и нулевой последовательностей меньше, чем в точке КЗ.

Фазные значения отдельных последовательностей в именованных единицах:

Полные фазные величины:

Точка К5:

где приближенно:

Фазные значения в именованных единицах:

Полные величины:

При трансформации отдельных последовательностей в точке К5 необходимо учитывать группу соединения обмоток трансформатора согласно разделу 5.3.

По полученным значениям симметричных составляющих строятся в масштабе векторные диаграммы для точек К4 и К5.

Библиографический список

1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / под ред. Б. Н. Неклепаева. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. — 152 с.

2. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебник для электрических и энергетических вузов и факультетов / С. А. Ульянов. — М.: Энергия, 1970. — 520 с.

3. Куликов Ю. А. Переходные процессы в электрических системах: учеб. пособие / Ю. А. Куликов. — Новосибирск: Изд-во НГТУ; М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003. — 283 с.

4. Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий / под ред. Ю. Г. Барыбина и др. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 576 с.

5. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей: учеб. пособие для студентов вузов / В. М. Блок [и др.]; под ред. В. М. Блок. — М.: Высш. школа, 1981. — 304 с.

6. ГОСТ 2.105−95. Общие требования к текстовым документам. — М.: Госкомитет по стандартам, 1996. — 85 с.

7. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов: в 3 т. Т. 1. / К. С. Демирчян [и др.] - 4-е изд. — СПб.: Питер, 2004 — 463 с.

8. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: учеб. пособие / И. П. Крючков [и др.]; под ред. И. П. Крючкова, В. А. Старшинова. — М.: Изд. Центр «Академия», 2005. — 416 с.

Приложение. Векторные диаграммы

Рисунок 19. Векторные диаграммы токов и напряжений в точке КЗ при двухфазном коротком замыкании Рисунок 20. Векторные диаграммы напряжений при К2 в точке К4 и К5.