Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Контрольная работа №1
• 1. Задача
• 2. Расчёт токов КЗ в именованных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации
• 3. Расчёт токов КЗ в именованных единицах с приближенным приведением коэффициентов трансформации
• 4. Расчёт токов КЗ в относительных базисных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации
• 5. Расчёт токов КЗ в относительных базисных единицах с приближённым приведением коэффициентов трансформации
• Контрольная работа №2
• Литература

Контрольная работа №1

1. Задача

Произвести расчет сверхпереходного тока КЗ при трехфазном повреждении в точке К для схем участков энергосистемы, приведенных на рис.1, в именованных и относительных базисных единицах с точным и приближенным приведением коэффициентов трансформации. Генераторы до возникновения повреждения работали в номинальном режиме. Результаты расчетов токов КЗ представить в виде таблицы.

Примечание. Параметры основных элементов схем приведены в таблице 1. Недостающие параметры элементов схемы выбрать в соответствие с приведенными рекомендациями. Все параллельно работающие элементы сети рекомендуется выбирать однотипными. Количество параллельно включенных элементов должно быть не менее двух. Суммарная мощность всех трансформаторов электрической станции (ЭС) должна быть не менее полной мощности всех генераторов (ТГ-турбогенераторы, ГГ-гидрогенераторы). Длина линии Л2 выбирается по напряжению обмотки среднего напряжения (авто) трансформатора подстанции (п/ст). Погонное сопротивление линии выбирается по напряжению.

Рисунок 1.

Таблица 1

Тип генераторов	Рген, МВт	LД, км	Мощность (авто) трансформаторов п/ст, МВА	Сопротивление системы, Ом
ГГ	170-220	240-260	120-150	18

Решение:

1. Согласно данным таблицы 1 выбираем параметры элементов схемы.

По таблице А.7 - Пропускная способность одной цепи ЛЭП и предельное расстояние передачи - при длине двухцепной линии Л1 = 250 км и мощности автотрансформаторов подстанции 120-150 МВА выбираем напряжение U = 220 кВ

U, кВ	Р, МВт	длина, км
220	100-200	150-250

По таблице А.6 - Справочные данные по силовым трансформаторам - выбираем автотрансформаторы

Тип	Sн, МВА	Uв, кВ	Uс, кВ	Uн, кВ	Uk. ВС,%	Uk. ВН,%	Uk. СН,%
АТДЦТН - 125000/220/110	125	230	121	10,5	11,0	31,0	19,0

По таблице А.3 - Справочные данные по силовым трансформаторам - выбираем двухобмоточные трансформаторы для генераторов

Тип	Полная мощность Sн, МВА	Напряжение обмотки высокого напряжения, Uв, кВ	Напряжение обмотки низкого напряжения, Uн, кВ	Напряжение короткого замыкания, Uk, %
ТДЦ-250000/220-71У1	250	242	15,75	11,0

По таблице А.2 - Справочные данные по синхронным генераторам - выбираем гидрогенераторы

Тип	РН, МВт	SH,MBA	UH, кB	Cosц
CB1190/250-48	225	264,7	15,75	0,85	0,24

По таблице А.7 - Пропускная способность одной цепи ЛЭП и предельное расстояние передачи - выбираем параметры Л2

U, кВ	Р, МВт	длина, км
110	25-50	50-150

Используя выбранное оборудование, составим расчётную схему (рис.2)

Рисунок 2.

Используя рекомендации, составим схему замещения (рис.3).

Генераторы, трансформаторы, двухцепная линия, автотрансформаторы, используя принцип симметрии, изображаются одним элементом, а наличие параллельного элемента учитывается при вычислении сопротивления.

Рисунок 3. Схема замещения энергосистемы

2. Расчёт токов КЗ в именованных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации

Примем за основную ступень (ОС) шины высокого напряжения трансформаторов Т1 и Т2: U_осн = 220 кВ. При учёте действительных коэффициентов трансформации получим следующие значения приведённых реактивных сопротивлений:

2.1 Сопротивление генератора, приведённое к его номинальным параметрам:

2.2 Сопротивление двух генераторов, приведённое к ОС:

2.3 Сопротивление трансформатора Т1, приведённое к его номинальным параметрам:

трансформатор электрическая станция сопротивление

2.4 Сопротивление двух трансформаторов Т1 и Т2, приведённых к ОС:

2.5 Сопротивление одной цепи двухцепной линии Л1:

для ЛЭП с номинальным напряжением до 220 кВ включительно ? 0,7 Ом/км, ? 0,3 Ом/км, поэтому при отсутствии данных о параметрах линии можно приближенно считать, что ? 0,4 Ом/км.

2.6 Сопротивление двухцепной линии Л1:

2.7 Сопротивление автотрансформатора, приведённое к обмотке высокого напряжения:

где

2.8 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведённых к обмоткам высокого напряжения:

2.9 Сопротивление автотрансформатора, приведённое к обмотке низкого напряжения:

где

2.10 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведённых к обмоткам низкого напряжения:

2.11 Сопротивление автотрансформатора, приведённое к обмотке среднего напряжения:

где

2.12 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведённых к обмоткам среднего напряжения:

2.13 Сопротивление системы задано:

2.14 Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ с учётом системы, приведённое к ОС:

2.15 Фазное значение ЭДС генератора:

2.16 Начальный сверхпереходной ток в точке КЗ:

2.17 Ток, приведённый к ступени КЗ:

3. Расчёт токов КЗ в именованных единицах с приближенным приведением коэффициентов трансформации

Действительные напряжения элементов схемы заменим средненоминальными значениями: U₁ = 15,75 кВ; U₂ = 230 кВ; U₃ = 10,5 кВ; U₄ = 121 кВ. Приведение ступени 230 кВ дает следующие значения сопротивлений:

3.1 Сопротивление двух генераторов:

3.2 Сопротивление двух трансформаторов:

3.3 Сопротивление двухцепной линии:

3.4 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведенное к обмотке высокого напряжения:

3.5 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведенное к обмотке низкого напряжения:

3.6 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведенное к обмотке среднего напряжения:

3.7 Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ с учётом системы, приведённое к ступени 230 кВ:

3.8 Фазное значение ЭДС генератора:

3.9 Начальный сверхпереходной ток в точке КЗ:



3.10 Ток, приведённый к ступени КЗ:

4. Расчёт токов КЗ в относительных базисных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации

Выбираем базисную мощность - = 1000 МВА и базисное напряжение - = 220 кВ.

4.1 Относительные базисные напряжения остальных ступеней:

4.2 Базисный ток на ступени КЗ:

4.3 Сопротивление двух генераторов:

4.4 Сопротивление двух трансформаторов Т1:

4.5 Сопротивление двухцепной линии Л1:

4 6 Сопротивление обмоток ВН напряжения двух автотрансформаторов:

4.7 Сопротивление обмоток НН напряжения двух автотрансформаторов:

4.8 Сопротивление обмоток СН напряжения двух автотрансформаторов:

4.9 Сопротивление системы:

4.10 Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ с учётом системы, приведённое к базисным величинам:

4.11 ЭДС генератора в относительных базисных единицах:

4.12 Начальный сверхпереходной ток в точке КЗ:

4.13 Значение тока КЗ в именованных единицах:

5. Расчёт токов КЗ в относительных базисных единицах с приближённым приведением коэффициентов трансформации

Базисные напряжения ступеней принимаются равными средненоминальным напряжениям на соответствующих ступенях:

= 15,75 кВ; = = = 230 кВ; = 10,5 кВ.

Выбираем базисную мощность = 1000 МВА.

Определяем относительные сопротивления элементов схемы, приведённые к базисным условиям:

5.1 Сопротивление двух генераторов:

5.2 Сопротивление двух трансформаторов:

5.3 Сопротивление двухцепной линии:

5.4 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведенное к обмотке высокого напряжения:

5.5 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведенное к обмотке низкого напряжения:

5.6 Сопротивление двух автотрансформаторов, приведенное к обмотке среднего напряжения:

5.7 Сопротивление системы:

5.8 Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ с учётом системы, приведённое к базисным величинам:

5.9 Сверхпереходной ток КЗ:

5.10 Токи КЗ, рассчитанные при приведении параметров электрической сети:

Таблица 7

	именованные единицы	относительные единицы
точное приведение, кА	54,602	53,638
приближенное приведение, кА	50,929	49,987
процентное отношение, %	6,727	6,807
общее процентное отношение, %	8,452

Контрольная работа №2

Задача Б

Произвести расчет сверхпереходного тока КЗ для заданного участка энергосистемы (рис.4) при трехфазном КЗ в точке К в именованных, относительных именованных и относительных базисных единицах с точным и приближенным приведением коэффициентов трансформации. Электрические двигатели до возникновения повреждения работали в номинальном режиме. Параметры элементов схем приведены таблице 8.

Примечание. Длина кабеля выбирается по напряжению. Студенты, последняя цифра шифра которых нечетная - расчет производят для точки К₁ ^(3), четная - для точки К₂ ^(3).

Рис.4

Таблица 8

Sc, MBA	SТ, MBA	РСД,, МВт	SНГ,MBA
2800	260-410	3x10,0	15

Решение:

1. Анализируя представленную схему, можно сделать предположение о том, что синхронные двигатели имеют номинальное напряжение не более 6 кВ:

Таблица А.14-Справочные данные по синхронным двигателям серий СД и СДН (номинальное напряжение 6 кВ, cosц=0,9)

Рн, МВт	кратность пускового тока, k
10,0	0,167

Далее, обобщенная нагрузка может быть представлена множеством типов электроприёмников и располагаться на достаточно удалённых расстояниях, поэтому делаем выбор подходящего к условию поставленной задачи силового трансформатора.

По таблице А.4 - Справочные данные по силовым трансформаторам. - выбираем трёхобмоточный трансформатор со следующими характеристиками:

Тип	Sном, МВА	UB, кВ	UС, кВ	UH, кB	Uk. ВС,%	Uk. ВН, %	Uk. СН, %
ТДГН-400000/110-76у1	400	230	38,5	6,6	12,5	22,0	9,5

Заданная схема является радиальной, поэтому, при расчете токов трехфазного КЗ, токи отдельных ветвей вычисляются независимо.

В приближенных расчетах при расчёте установившихся режимов КЗ допускается эквивалентирование комплексной нагрузки с представлением ее в виде эквивалентного постоянного сопротивления [1, стр.43]:

х_н =1,2

2. Используя выбранное оборудование, составим расчётную схему (рис.5)

Рисунок 5.

3. Составим схему замещения, согласно выбранному оборудованию. Схема замещения приведена на рис.6.

Рисунок 6.

4. Расчет токов КЗ в именованных единицах с приближенным приведением коэффициентов трансформации.

В качестве основной ступени принимается ступень напряжения 38,5 кВ - место повреждения. Действительные напряжения элементов схемы заменим средним значением 37 кВ. Выразим сопротивления элементов схемы в именованных единицах и приведем их к основной ступени:

Система:

Обмотка ВН трансформатора:

где

Обмотка СН трансформатора:

где

Обобщенная нагрузка:

Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ, приведённое к ступени 37 кВ:

Токи в ветвях схемы: система:

обобщенная нагрузка:

Полный ток в месте КЗ равен сумме токов всех присоединений:

5. Расчет токов КЗ в именованных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации.

Выразим сопротивления элементов схемы в именованных единицах и приведем их к основной ступени. В качестве основной ступени принимается ступень напряжения 38,5 кВ - место повреждения.

Система:

Обмотка ВН трансформатора:

где

Обобщенная нагрузка:

Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ, приведённое к ступени 38,5 кВ:

Токи в ветвях схемы:

система:

обобщенная нагрузка:

Полный ток в месте КЗ равен сумме токов всех присоединений:

6. Расчет токов КЗ в относительных базисных единицах с приближенным приведением коэффициентов трансформации.

Выбираем базисную мощность S_б=1000 МВА и базисные напряжения ступеней. Базисные напряжения ступеней принимаются равным средним напряжением на соответствующих ступенях: U_б1 = 37 кВ, U_бII= 230 кВ. Определяем относительные сопротивления элементов схемы, приведенные к базисным условиям:

Система:

Обмотка ВН трансформатора:

Обобщенная нагрузка:

При приближенном приведении коэффициентов трансформации ЭДС всех источников тока КЗ равны 1.

Токи в ветвях схемы:

Система (для ветви системы

Обобщенная нагрузка:

Полный ток в месте КЗ равен 23,415 кА.

7. Расчет токов КЗ в относительных базисных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации.

Выбираем базисную мощность S_б=1000 МВА и базисные напряжения ступеней. Базисные напряжения ступеней принимаются равным средним напряжением на соответствующих ступенях: U_б1 = 38,5 кВ, U_бII= 230 кВ. Определяем относительные сопротивления элементов схемы, приведенные к базисным условиям:

система:

обмотка ВН трансформатора:

обобщенная нагрузка:

При точном приведении коэффициентов трансформации ЭДС всех источников тока КЗ равны 1.

Токи в ветвях схемы:

Система (для ветви системы

Обобщенная нагрузка:

Полный ток в месте КЗ равен 22,503 кА.

8. Расчет токов КЗ в относительных именованных единицах с приближенным приведением коэффициентов трансформации.

Сопротивления системы и трансформатора приведем к параметрам системы:

система:

обмотка ВН трансформатора:

При приближенном приведении коэффициентов трансформации ЭДС всех источников тока КЗ равны 1. Токи в ветвях схемы:

Система (для ветвей системы

Обобщенная нагрузка:

Полный ток в месте КЗ равен 23,497 кА.

9. Расчет токов КЗ в относительных именованных единицах с точным приведением коэффициентов трансформации.

При точном приведении коэффициентов трансформации ЭДС всех источников тока КЗ равны 1.

Токи в ветвях схемы:

Система (для ветвей системы

Обобщенная нагрузка:

Полный ток в месте КЗ равен 22,581кА.

10. Анализ

Токи КЗ, рассчитанные при приведении параметров электрической сети к именованным, относительным именованным и относительным базисным единицам с точным и приближенным приведением коэффициентов трансформации:

Таблица 11

	именованные единицы	относительные базисные единицы	относительные именованные единицы
приближенное приведение, кА	23,415	23,415	23,497
точное приведение, кА	23,659	22,503	22,581
процентное отношение, %	1,031	3,895	3,898
общее процентное отношение, %	4,886

Литература

1. Куликов, Ю.А. Переходные процессы в электрических системах [Текст]: учеб. пособие / - Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2006. - 284 с.

2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы [Текст]: Учебник для вузов / С.А. Ульянов. - М.: Энергия, 1970. - 519 с.

3. РД 153-34,0-20,527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования [Текст] / Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 152 с.

Размещено на Allbest.ru