1.1 Определение параметров схемы замещения

Задана схема 1 (Рисунок 1). При этом необходимо рассчитать токи короткого замыкания в точках 3 и 7. Параметры схемы известны из таблицы 1.

Из схемы необходимо определить, является ли линия электропередачи двухцепной или одноцепной. При расчете следует учитывать, что все линии не защищены грозозащитными тросами.

Активные сопротивления элементов схемы в расчете не учитываются.

По принципиальной схеме составляется схема замещения (рисунок 2).

По условиям задания, необходимо произвести расчет тока короткого замыкания в точках К3 и К7. Из схемы очевидно, что трансформаторыТ4, Т5, Т6, Т7,Т8 не оказывают никакого влияния на токи короткого замыкания в точках К3 и К7, поэтому в схеме замещения их не учитываем.

Расчет будем производить в системе относительных единиц при базисной мощности S_б = 1000 МВА. Базисное напряжение принимаем равным напряжению ступени короткого замыкания (для точки К3 -U_б = 230кВ, для точки К7- U_б = 6,3кВ).

Определим параметры схемы замещения

По условию мощность короткого замыкания на шинах электрической системы С1 равна S_КС1 = 4000 МВА.

Сверхпереходная ЭДС в данном случае равна Е₁= 1.

Сопротивление системы определяется по формуле:

;

где - базисная мощность;

- мощность короткого замыкания системы.

Для системы С1 получим:

;

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 2 - Схема замещения электрической сети

Для системы С2 при мощности короткого замыкания 2000 МВА получим:

;

Сверхпереходная ЭДС в для системы С2 также равна Е₂ = 1.

Рассмотрим генераторы G1, G2 и G3. Сверхпереходную ЭДС Е? для каждого генератора определим по формуле:

;

где: - угол нагрузки, т.е. угол между векторами тока и напряжения в предшествующем КЗ режиме;

- сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси.

Примем, что предшествующим перед коротким замыканием режимом был номинальный режим работы генераторов. При этом , откуда находим .

Подставляя значения, получим:

;

Так как все три генератора одинаковые, то

;

Сопротивление генератора в схеме замещения определяется по формуле:

;

где: - номинальная мощность генератора, МВА.

;

где: активная номинальная мощность генератора, МВт.

Подставляя значения, получим:

;

Так как генераторы одинаковые, то

;

Рассмотрим трансформаторы Т1, Т2, Т3 и Т9:

;

где u_к - напряжение короткого замыкания, %.

Рассмотрим автотрансформаторы АТ1,АТ3 и АТ4. Определим сопротивления автотрансформаторов:

· сопротивление обмотки высшего напряжения автотрансформатора:

;

· сопротивление обмотки среднего напряжения автотрансформатора:

;

· сопротивление обмотки низшего напряжения автотрансформатора:

;

где u_кВ-С, u_кВ-Н, u_кС-Н - напряжения короткого замыкания между соответствующими обмотками, %.

Подставляя значения, получим:

;

;

;

В дальнейшем сопротивления и учитываться не будут, поэтому этими значениями пренебрегаем.

Рассмотрим линии электропередачи W1, W2, W3, W4, W5,W6. Их длины соответственно равны 125, 100, 30, 70, 120, 50 км, а погонные индуктивные сопротивления одинаковы (х₀= 0,4 Ом/км). Согласно схеме, линии W1, W2,W3,W5,W6 являются одноцепными, а линияW4 - двухцепная.

Сопротивление линии определяется по формуле:

;

где: - погонное индуктивное сопротивление линии, Ом/км;

- длина линии, км;

- число параллельных линий;

- базисная мощность, МВА;

- среднее номинальное напряжение, при котором работает ЛЭП (в нашем случае средними номинальными напряжениями для соответствующих ступеней напряжения являются базисные напряжения соответствующих ступеней):

для линии W1 ,W2, W3

;

для линий W4 , W5 и W6

;

Подставляя значения, получим:

сопротивление линии W1:

;

сопротивление линии W2:

;

сопротивление линии W3:

;

сопротивление линии W4:

;

;

;

На этом расчет параметров схемы замещения закончен, поскольку, как было отмечено ранее, трансформаторы Т4, Т5, Т6, Т7, Т8 в образовании тока короткого замыкания в точках К3 и К7 не участвуют и эти трансформаторы в схеме замещения отсутствуют.

1.2 Преобразование схемы замещения

Целью преобразования схемы замещения является приведение её к виду многолучевой звезды, все лучи которой сходятся в точке короткого замыкания, то есть к виду, удобному для расчета токов короткого замыкания.

Общую схему замещения упрощают и сворачивают. В нашем случае необходимо произвести преобразование таким образом, чтобы в центре схемы была бы точка 3 в одном случае, и точка 7 - в другом.

Первые этапы преобразования можно сделать общим для обеих точек. В дальнейшем придется делать отдельные схемы.

Схема замещения электрической сети после первого этапа преобразования представлена на рисунке 3.

Преобразуем треугольник сопротивлений в звезду:

;

;

;

Сопротивления х₂ , х₅ и х₁₈ ; х₁₂ и х₁₃; х₁₄ и х₁₅ соединены последовательно, поэтому:

;

;

;

Далее следует второй этап преобразования:

Сопротивления х₁ и х₂₂ соединены последовательно, поэтому:

;

Сопротивления х₂₉ и х₃₀соединяем параллельно:

;

Сопротивления АТ3 и АТ4 соединяем параллельно, а затем последовательно с х₂₆и х₁₁:

;

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 3 - Схема замещения после первого этапа преобразования

Получаем схему замещения после второго этапа преобразования (рисунок 4).

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 4 - Схема замещения после второго этапа преобразования

Выполняем последние преобразование схемы для обеих точек, в дальнейшем будем рассматривать схемы для каждой точки отдельно.

Преобразуем звезду сопротивлений в треугольник:

;

;

;

Получаем рисунок 5:

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 5 - Схема замещения после третьего этапа преобразования

Сопротивления х₂₈ и х₃₁ соединяем последовательно:

;

В итоге после всех преобразований получаем схему (рисунок 6):

1.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К3

1.3.1 Преобразование схемы замещения относительно точки К3

При составлении схемы замещения относительно точки К3 за основу принимаем схему рисунок 6.

Начинаем преобразование данной схемы относительно точки К3 (рисунок 7)

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 6 - Итоговая схема после всех преобразований для обеих точек

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 7 - Схема замещения относительно точки К3

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 8 - Схема замещения относительно точки К3 после первого этапа преобразования

Определяем эквивалентную ЭДС и эквивалентное сопротивление:

В результате преобразований получаем схему на рисунке 9.

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 9 -Итоговая схема замещения относительно точки К3

1.3.2 Расчет начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К3

Определяем распределение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям источников в начальный момент времени.

;

;

где - периодическая составляющая тока КЗ в точке К3 от источника ЭДС (система С1 и генераторыG2,G3);

Сумма этих токов составит ток периодической составляющей тока КЗ в точке К3 в начальный момент времени в относительных единицах:

;

Нам необходимо определить долю участия каждого источника в формировании тока короткого замыкания в точке К3. Для этого необходимо вернуться к схеме рисунок 7 и определить потенциал в точке N:

;

Тогда ток от источника (система С1) будет равен:

;

Ток от источников (система С2 и генераторG3) будет равен:

Для проверки сложим токи и , что составит

,

что подтверждает правильность расчетов.

;

;

;

Сложим токи от каждого источника:

Рассчитаем базисный ток в точке К3. За базисное напряжение принимается среднее номинальное напряжение, действующее в точке короткого замыкания, то есть :

;

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К4 в именованных единицах будет равно:

;

1.3.3 Проверка правильности расчета при помощи программы «energo»

На экране компьютера соберем схему, соответствующую заданию. Введем все параметры элементов схемы (рисунок 10).

Программа расчета токов короткого замыкания позволяет рассчитать начальное значение периодической оставляющей тока короткого замыкания для заданной схемы. В нашем случае программа дала результат: По нашим расчетам получилось

Оценим полученную погрешность расчета:

Полученная погрешность не превышает 1%, следовательно, расчет произведен правильно.

Рисунок 10 - Проверка правильности расчета при помощи программы «energo»

1.3.4 Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания в произвольный момент времени и ударного тока

Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в общем случае следует принимать равной амплитуде периодической составляющей тока в начальный момент КЗ, т.е.

Это выражение справедливо при следующих условиях:

1) активная составляющая результирующего эквивалентного сопротивления расчетной схемы относительно расчетной точки КЗ значительно меньше индуктивной составляющей, вследствие чего активной составляющей можно пренебречь;

2) к моменту КЗ ветвь расчетной схемы, в которой находится расчетная точка КЗ, не нагружена;

3) напряжение сети к моменту возникновения КЗ проходит через нуль.

Апериодическая составляющая в произвольный момент времени определяется по выражению:

где Т_а - постоянная времени элемента или части электрической системы.

где x_Уи r_У- результирующие индуктивное и активное сопротивления схемы замещения относительно точки КЗ,

щ - угловая частота;

f - синхронная частота (50 Гц)

Ударный ток можно определить по выражению:

где К_у - ударный коэффициент, определяемый для момента времени, равного половине периода (t = 0,01 с), то есть когда общий ток короткого замыкания достигает максимума:

Для определения апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени предварительно должна быть составлена такая исходная схема замещения, чтобы в ней все элементы исходной расчетной схемы учитывались как индуктивными, так и активными сопротивлениями (Это необходимо для определения постоянной времени Т_а). При этом синхронные генераторы и компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели должны быть учтены индуктивным сопротивлением обратной последовательности (для асинхронных электродвигателей Х₂? X") и сопротивлением обмотки статора постоянному току при нормированной рабочей температуре этой обмотки.

В литературерекомендуют при отсутствии данных для определения активных сопротивлений элементов схемы, а также для упрощения расчетов использовать средние значения постоянной времени Т_а и ударного коэффициента К_у при подсчетах токов КЗ в характерных точках электрической системы по таблице (Приложение 2). Средние значения постоянной времени Т_аи ударного коэффициента К_упри расчетах токов КЗ в характерных точках электрической системы).

Воспользуемся таблицей Приложения 2:

- для эквивалентной ветви системы С1, в расчетной схеме, связанной с точкой КЗ линиями 220 кВ:

; ;

- для эквивалентной ветви системы С2, в расчетной схеме, связанной с точкой КЗ линиями 110 кВ:

; ;

- для генераторов G1,G2,G3 - блок турбогенератор - трансформатор при номинальном напряжении генератора:

; ;

Рассчитаем ударный ток:

Мгновенное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания для произвольного момента времени равно:

Значения для моментов времени t=0 и t=0,2 с, соответственно равны:

;

Зависимость апериодической составляющей тока короткого замыкания от времени, рассчитанная с использованием программы «Mathcad» представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 - Зависимость апериодической составляющей тока короткого замыкания от времени

1.3.5 Расчет действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К3 в произвольный момент времени

Расчет действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К3 в произвольный момент времени производим по методу типовых кривых (см. Приложение 1).

Определим для каждого i-го источника электроэнергии коэффициенты в_i, характеризующие электрическую удаленность точки короткого замыкания К3 от данного источника электроэнергии.

где - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К3 от i-го источника электроэнергии в относительных единицах;

- базисная мощность;

- номинальная мощность i-го источника электроэнергии.

Так для генераторов G1,G2 и G3 найдем:

;

;

Т.к. , действующее значение периодической состовляющей токов КЗ от этих источников не меняется; генераторсчитается немного удаленными от точки К3. Поэтому действующее значение периодической составляющей тока КЗ определяем с помощью типовых кривых (см. Приложение 1), для этого вначале найдем коэффициент.

Для определения коэффициента г_, находим на графике кривую, соответствующую и ; Между ними в пропорциональном соотношении проводим кривую, соответствующую значению . На оси абсцисс находим точку, соответствующую моменту времени t= 0,2 с и проводим вертикаль до пересечения с проведенной нами кривой. Проведя от пересечения горизонтальную прямую, получим на оси ординат значение:

;

;

Затем находим искомое действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t=0,2 с в относительных единицах:

То же в именованных единицах:

.

1.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К7

1.4.1 Преобразование схемы замещения относительно точки К7

Для расчета примем в качестве исходной схему замещения на рисунке 6.

Выполняем первый этап преобразования схемы, с точкой короткого замыкания К7 (рисунок 12):

;

Теперь объединим ЭДС, и :

;

короткий замыкание замещение energo

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок - 12 Схема замещения для расчета трехфазного КЗ в точке К7 после первого этапа преобразования

Эквивалентное ЭДС равно:

;

;

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок - 13Итоговая схема замещения для расчета КЗ в точке К7

1.4.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К7

Для определения тока в именованных единицах определим базисный ток для ступени напряжения в точке К8 (при базисном напряжении U_б = 6,3кВ)

;

;

Определим распределение периодической составляющей тока в месте короткого замыкания в относительных единицах по ветвям источников в начальный момент времени.

Определим потенциал в точке M системы (рисунок 12):

Определим ток в ветви источника(генератор G3):

;

Определим потенциал в точке N системы (Рисунок 11):

Определим ток в ветви источника (система С1):

;

Определим ток в ветви источника :

;

Определим ток в ветви источника (система С2):

;

Определим ток в ветви источника :

;

Поскольку генераторы G1 и G2одинаковы, то ток от каждого из них будет равен половине:

;

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания будет равно сумме токов от всех источников:

В именованных единицах получаем:

;

1.4.3 Расчет апериодической составляющей и ударного тока короткого замыкания для точки К7

Определим постоянные времени элементов системы и ударные токи, для чего воспользуемся таблицей Приложения 2:

- для эквивалентной ветви

; ;

Рассчитаем ударный ток:

Мгновенное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания для произвольного момента времени равно:

Значения для моментов времени t=0 и t=0,2 с, соответственно равны:

;

Зависимость апериодической составляющей тока короткого замыкания от времени, рассчитанная с использованием программы «Mathcad» представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 - Зависимость апериодической составляющей тока короткого замыкания от времени

1.4.4 Расчет тока короткого замыкания в точке К7 в произвольный момент времени

Определим для каждого i-го источника электроэнергии коэффициенты в_i, характеризующие электрическую удаленность точки короткого замыкания К7 от данного источника электроэнергии по формуле: Так для генераторов G1 и G2 найдем:

;

Для генератора G3 найдем:

;

Для генераторов G1,G2,G3 коэффициент удаленности <2, а это значит, что ток от этих генераторов в точке К7 не изменяется во времени:

;

;

1.4.5 Проверка правильности расчета при помощи программы «energo»

На экране компьютера соберем схему, соответствующую заданию. Введем все параметры элементов схемы. Установим короткое замыкание в точке 7. Сравним ранее полученное начальное значение периодической составляющей тока короткого замыканияI_П(0)-К8 = 5,974кА, с рассчитанной по программе «energo» (рисунок 15). Оценим полученную погрешность расчета:

Полученная погрешность не превышает 1%, следовательно, расчет произведен правильно.

Рисунок 15 - Проверка правильности расчета при помощи программы «energo»

2. РАСЧЕТ НЕСИММЕТРИЧНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для несимметричных КЗ характерны неодинаковые значения фазных токов и напряжений, различные углы сдвига между токами, а также между токами и напряжениями фаз. Это существенно усложняет расчёт, поскольку для его выполнения обычным способом потребовалось бы составлять схему замещения рассматриваемой сети, включающую контуры протекания токов во всех трёх фазах, в земле (или в нулевом проводе), в грозозащитных тросах ЛЭП с учетом взаимоиндукции между всеми этими контурами. Для упрощения практических расчетов применяют специальные методы.

Целью настоящего раздела является изложение в доступной для студентов форме особенностей несимметричных коротких замыканий в электрических системах и методов расчёта их токов, что позволит выполнить курсовую работу и приобрести практические навыки расчётов.

2.1 Составление схем замещения нулевой последовательности

Схема нулевой последовательности существенно отличается от схем прямой и обратной, так как путь ее токов отличается от пути, по которому циркулируют токи прямой и обратной последовательностей.

Циркуляция токов нулевой последовательности возможна только в том случае, когда в схеме есть хотя бы одна заземленная нейтраль. Если таких нейтралей несколько, то образуются несколько замкнутых контуров. Начало схем прямой, обратной и нулевой последовательностей - точка, в которой объединены ветви с нулевым потенциалом. Конец схемы любой последовательности - точка возникновения несимметрии.

Схема замещения нулевой последовательности, как и схема обратной, не содержит ЭДС, а в точке КЗ приложено напряжение нулевой последовательности .

Ранее их расчетной схемы были исключены трансформаторы Т4, Т5, Т6, Т7, Т8 так как они не участвуют в формировании токов короткого замыкания, сейчас исключаем и Т9.

Следует исключить из расчетной схемы все генераторы, поскольку они отделены от точки короткого замыкания трансформаторами, обмотки которых соединены в треугольник со стороны генераторов.

Остальные трансформаторы входят в схему замещения своими сопротивлениями, равными их сопротивлениям в схеме прямой последовательности.

Схема нулевой последовательности представлена на рисунке 16.

Сопротивление нулевой последовательности системы по условию превышает сопротивление прямой последовательности в 2,5 раза:

здесь «(0)» - означает принадлежность сопротивления к схеме нулевой последовательности, в дальнейшем там, где это не вызывает разночтения, индекс «(0)»можно для кратности опускать.

Сопротивление нулевой последовательности системы определяется аналогично:

Линии электропередач входят в схему замещения нулевой последовательности сопротивлениями, отличающимися в большую сторону от сопротивления прямой последовательности, вследствие намагничивающего действия фаз линии друг на друга. Заземленный трос, оказывая размагничивающее действие на линию, уменьшает её индуктивное сопротивление. Этот эффект особенно заметен на линиях с хорошо проводящими тросами (сталеалюминиевыми). Сопротивление нулевой последовательности линии может быть определено из его отношения к сопротивлению прямой последовательности линии по таблице Приложения 3.

Линия электропередач W4 - двухцепная, не снабженная стальными тросами, и их сопротивление в схеме нулевой последовательности превышает сопротивление в схеме прямой последовательности в 5,5 раза (Приложение 3):

Сопротивление линии

W4 -

Линии электропередач W1, W2,W3, W5, W6 -одноцепные, также не снабженные стальными тросами, и их сопротивление в схеме нулевой последовательности превышает сопротивление в схеме прямой последовательности в 3,5 раза (Приложение 3):

сопротивление линии W1 -

сопротивление линии W2 -

сопротивление линии W3 -

сопротивление линии W5 -

сопротивление линии W6 -

Сопротивления трансформаторов Т1 - Т3 равно:

Сопротивление трансформатора Т4:

Сопротивления автотрансформаторов АТ3 и АТ4 равно:

Сопротивление автотрансформатора АТ1:

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 16 - Схема замещения нулевой последовательности

2.2 Преобразование схемы замещения нулевой последовательности

Сворачиваем схему замещения нулевой последовательности относительно точки К3.

Первый этап преобразования представлен на рисунке 17.

Параметры схемы следующие:

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 17 - Схема замещения нулевой последовательности после первого этапа преобразования

Продолжим преобразование схемы замещения нулевой последовательности. Второй этап преобразования схемы представлен на рисунке 18.

Параметры схемы следующие:

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 18 - Схема замещения нулевой последовательности после второго этапа преобразования

;

Упрощаем четырехугольник сопротивлений, преобразуем звезду сопротивлений х₂₄; х₂₉ и х₃₀ в треугольник х₃₂; х₃₃ и х₃₄:

;

;

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 19 - Схема замещения нулевой последовательности после третьего этапа преобразования

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 20 - Схема замещения нулевой последовательности после четвертого этапа преобразования

Следующий этап преобразования:

Соединяем параллельные ветви:

;

;

Преобразуем треугольник сопротивлений х₁₂; х₁₅ и х₃₂ в звезду х₃₇; х₃₈ и х₃₉:

;

;

;

Результаты преобразований отражены на рисунке 21.

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 21 - Схема замещения нулевой последовательности после пятого этапа преобразования

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 22 - Результирующая схема замещения нулевой последовательности

2.3 Расчет начального значения периодической составляющей однофазного тока короткого замыкания в точке К3

Расчет производим в соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, согласно которому вычисляют ток прямой последовательности несимметричного КЗ в момент времени как ток трехфзного КЗ в тот же момент времени за дополнительным по отношению к действительной точке КЗ индуктивным сопротивлением . Периодическую составляющую полного тока несимметричного КЗ в момент времени определяют по выражению:

где - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида КЗ, определяемый по таблице Приложения 3.

- число, определяющее вид короткого замыкания (трехфазное, однофазное и т.д.);

- ток прямой последовательности несимметричного КЗ.

Дополнительное сопротивление для однофазного КЗ в соответствии с таблицей Приложения 3 равно:

Подсчитаем:

Ток прямой последовательности поврежденной фазы в начальный момент времени КЗ равен:

Итак:

Начальное значение периодической составляющей тока поврежденной фазы в месте КЗ в относительных единицах равно:

Для однофазного КЗ .

Тогда:

То же в именованных единицах:

где - базисный ток в точке К3.

2.4 Проверка правильности расчета тока однофазного короткого замыкания с помощью программы «energo»

Результаты проверки представлены на рисунке 23.

Сравним ранее полученное начальное значение периодической составляющей тока однофазного короткого замыкания , с рассчитанной по программе «energo»I⁽¹⁾_(0)energo=8,36кА.

Оценим полученную погрешность расчета:

Полученная погрешность не превышает 1%, следовательно, расчет произведен правильно.

2.5 Расчет действующего значения периодической составляющей тока однофазного короткого замыкания для произвольного момента времени

Используя расчетные данные трехфазного КЗ, определим распределение тока прямой последовательности по ветвям источников тока в начальный момент времени.

Рисунок 23 -Проверка правильности расчета тока однофазного короткого замыкания с помощью программы «energo»

Отношение начального значения периодической составляющей тока прямой последовательности при однофазном КЗ к начальному значению периодической составляющей тока трехфазного КЗ составляет:

Распределение тока прямой последовательности однофазного КЗ по ветвям источников тока будет равно коэффициенту , умноженному на ток трехфазного КЗ в соответствующей ветви:

- от генератора G1 и G2:

;

;

- от генератора G3:

;

Теперь определим коэффициент , характеризующий удаленность точки КЗ от источника, для генераторов

;

;

Коэффициенты оказались меньше двух, следовательно, генераторы можно считать удаленными от точки КЗ и не учитывать изменение их токов во времени.

;

2.6 Расчет апериодической составляющей тока однофазного короткого замыкания в точке К3

Для расчёта апериодической составляющей тока короткого замыкания необходимо найти распределение периодической составляющей тока КЗ по ветвям, примыкающим к точке КЗ. В нашем случае достаточно рассмотреть две характерные ветви. Для каждой из этих двух ветвей следует найти токи прямой, обратной и нулевой последовательностей, затем определить несимметричные токи в ветвях.

Воспользуемся результатами ранее проведённого расчёта тока трехфазного КЗ в точке К3 и воспроизведём на рисунке 24,а полученную в ходе преобразований схему замещения с указанием токов в её ветвях. Используя данную схему, построим подобные ей схемы замещения прямой (рисунок 24, б) и обратной (рисунок 24, в) последовательностей, учитывая уже неоднократно рассмотренные их особенности, а также равенство токов прямой, обратной и нулевой последовательностей в точке однофазного КЗ:

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

а)

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

б)

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

в)

Рисунок 24- Схемы замещения для расчёта тока трехфазного КЗ (а), прямой (б) и обратной (в) последовательностей на промежуточном этапе преобразований

Для схемы на рисунке 24, б составим и решим следующую систему уравнений:

затем определим токи прямой последовательности в ветвях этой схемы:

;

;

Аналогично поступим со схемой обратной последовательности (см. рисунок 24, в):

;

;

Для определения токов нулевой последовательности в интересующих нас ветвях построим промежуточную схему замещения (рисунок 25).

Распределение тока нулевой последовательности по ветвям схемы (см. рисунок 25) найдем по выражениям, полученным для схемы обратной последовательности (поскольку эти схемы одной конфигурации):

Размещено на http://www.allbest.ru/

502

Рисунок 25 - Промежуточная схема замещения нулевой последовательности

;

;

Найдём начальные действующие значения периодических составляющих токов в двух рассматриваемых ветвях, примыкающих к точке однофазного КЗ, как алгебраические суммы токов прямой, обратной и нулевой последовательностей в каждой из этих ветвей сначала в относительных единицах:

Затем в именованных единицах:

Постоянные времени и ударные коэффициенты для характерных ветвей, примыкающих к точке КЗ, возьмём из таблицы (приложение 2):

- для эквивалентной ветви

;;

-для ветви

;;

Тогда, выражение для апериодической составляющей тока однофазного КЗ имеет вид:

Зависимость апериодической составляющей тока однофазного КЗ от времени представлена на рисунке 26.

Рисунок 26 - Зависимость апериодической составляющейтока однофазного КЗ от времени

В частных случаях находим:

при t = 0

;

при t = 0,2 с

Определим ударный ток однофазного короткого замыкания в точке К2:

2.7 Расчет действующего значения периодической составляющей тока двухфазного короткого замыкания в начальный момент времени

Дополнительное сопротивление для двухфазного КЗ в соответствии с таблицей

Определим, согласно таблице Приложение 3, начальное действующее значение тока прямой последовательности при двухфазном коротком замыкании в точке повреждения, выраженное в относительных базисных единицах:

Ток прямой последовательности поврежденных фазах в начальный момент времени КЗ равен:

Начальное значение периодической составляющей тока поврежденных фаз в месте КЗ в относительных единицах равно:

где - коэффициент пропорциональности, определяемый по таблице Приложения 5. Для двухфазного КЗ .

В именованных единицах:

где - базисный ток в точке К3.

2.8 Проверка правильности расчета тока двухфазного короткого замыкания при помощи программы «energo»

Установим короткое замыкание в точке К3.

Определим величину начального значения периодической составляющей двухфазного тока короткого замыкания в точке К3 (рисунок 27).

Сравним ранее полученное начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания с рассчитанной по программе «energo».

Оценим полученную погрешность расчета:

Полученная погрешность не превышает 1%, что подтверждает правильность расчета.

Рисунок 27 - Проверка правильности расчета тока двухфазного короткого замыкания при помощи программы «energo»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе были изучены методы расчета коротких замыканий в электрической системе. В результате выполнения курсовой работы на основе существующих методик расчёта были определены токи трёхфазного, однофазного и двухфазного коротких замыканий. Расчётные параметры отличаются от рассчитанных программой «energo» не более чем на 1%.

Полученные параметры позволяют правильно выбрать оборудование электроэнергетической системы и электрические аппараты станций и подстанций. Таким образом, при эксплуатации данная система будет подчиняться установленным требованиям, и обеспечивать экономичное и качественное электроснабжение потребителя. Кроме того, электрическая системапри правильно выбранном оборудовании выдержит токи короткого замыкания.

Список использованной литературы:

Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебник для электротехнических и энергетических вузов и факультетов. - М.: «Энергия», 1970.

Сенигов П.Н. Расчет токов короткого замыкания в электрических системах: Учебное пособие к курсовой работе. - Челябинск: ЧПИ, 1987. - 56 с.

Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989 - 608 с.

Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98. Утверждены Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» 23.03.1998 г.

Будзко И.А. и др. Электроснабжение сельского хозяйства: Учебник для вузов: М.; Колос, 2000. - 536 с.

Методические указания к курсовой работе: «Расчет токов короткого замыкания в электрических системах» - ЧГАУ,2008.

СТП ЧГАУ 2. Стандарт предприятия. Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению: - Челябинск, 2003. - 76 с.

Размещено на Allbest.ru