Курсовая работа: Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе

Содержание

Введение

1.Расчёт токов симметричного трехфазного короткого замыкания в точке К1

1.1 Приближенное приведение в относительных единицахдля точки К1

1.1.1Расчёт реактивного сопротивления элементов

1.1.2 Расчёт активного сопротивления элементов

1.1.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

1.2Точное приведение в относительных единицахдля точки К1

1.2.1 Расчёт реактивного сопротивления элементов

1.2.2 Расчёт активного сопротивления элементов

1.2.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

2.Расчёт токов симметричного трехфазного короткого замыкания в точке К5

2.1Точное приведение в именованных единицах

2.1.1 Расчёт реактивного сопротивления элементов

2.1.2 Расчёт активного сопротивления элементов

2.1.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К5

3. Сравнение результатов приближенного и точного расчетов

4. Расчет полного тока короткого замыкания

5. Построение векторных диаграмм

6. Расчёт теплового импульса

7. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К5

7.1Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

7.2 Определение параметров схемызамещенияобратнойпоследовательности

7.3 Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности

7.4 Определение токов и напряжений в месте повреждения К5

7.4.1 Однофазное короткое замыкание

8. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К1

8.1Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

8.2 Определение параметров схемызамещенияобратнойпоследовательности

8.3 Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности

8.4 Определение токов и напряжений в месте повреждения К1

8.4.1 Двухфазное короткое замыкание на землю

Введение

Курсовая работа выполняется по теме «Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе»

В работе рассчитываются токи и напряжения при симметричном и несимметричном коротких замыканиях (КЗ).

В объем работы входит выполнение двух разделов на основе заданной на рис. 1 схемы электрической системы. Для всех разделов полагать, что исходным установившимся режимом станции, который предшествует рассматриваемому КЗ, является номинальный режим эквивалентного генератора с выдачей им номинальной мощности при номинальном напряжении на шинах.

Начальные условия:

Рисунок 1. - Схема ЭЭС и расчетные точки КЗ

Напряжения на шинах:

Генераторы: ; ; ; ;

Трансформаторы:; ;

Автотрансформаторы:

Линии электропередач:

Реактор: РТСТДГ – 10 – 4000 – 0,1

Система:

Таблица 1.1. - Параметры трансформаторов:

Таблица 1.2. - Параметры генераторов:

Тип ген.	P,МВт	S,МВА		U,кВ	n, об/мин	ОКЗ	,%	КПД
ТЗВ-63	53	66,3	0,8	6,3	3000	0,53	20,6	98,4
ТЗВ-110-2	110	137,5	0,8	10,5	3000	0,6	22,7	98,6
ТЗВ-220-2	220	258,8	0,85	15,75	3000	0,51	24,6	98,8

Таблица 1.3. - Параметры автотрансформатора:

1. Расчет токов симметричного трехфазного к. з. в точке К1

1.1 Приближенное приведение в относительных единицах для т. к.з. К1

Принимаем SБ = 1000 МВА; Ucр1 = 6,3 кВ; Ucр2 = 115 кВ; Ucр3 = 515 кВ.

Рисунок 1.1. - Расчётная схема замещения

1.1.1 Определение реактивных сопротивлений элементов

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Где UК – напряжение короткого замыкания; SH – номинальная полная мощность трансформатора.

Расчет сопротивлений трансформаторов:

Т1:

Т2:

Т3:

Т4:

Т5:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

Где UСР – среднее напряжение РУ; Худ – удельное сопротивление линии; l – длина ЛЭП.

Расчет сопротивлений генераторов:

G1,2:

G3:

G4:

Где Х// – относительное сопротивление генератора; SH,Г – номинальная полная мощность генератора.

Расчет сопротивлений реакторов:

;

Где Х – относительное сопротивление реактора.

Сопротивление системы:

1.1.1.1. Расчёт сверхпереходных ЭДС источника

При применении системы относительных единиц , .

Система является источником бесконечной мощности, поэтому

1.1.1.2 Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

Рисунок 1.2. – Упрощенная схема замещения

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 1.3 – Лучевая схема замещения

Обьединим источники :

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 1.4 – Лучевая схема замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

Рисунок 1.5. – Результирующая схема замещения

1.1.2 Определение активного сопротивления

Рисунок 1.6. – Схема замещения

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Где ∆Ркз – изменение активного сопротивления короткого замыкания.

Расчет сопротивлений трансформаторов:

Т1:

Т2:

Т3:

Т4:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

Где UСР – среднее напряжение РУ; r0 – удельное сопротивление линии;

l – длина ЛЭП.

Расчет сопротивлений генераторов:

G1:

G2:

G3:

G4:

Где Х – относительное реактивное сопротивление генератора; ω – частота;

ТА – постоянная времени.

Система:

Активное сопротивление реакторов не учитывается.

1.1.2.1. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

Рисунок 1.7. – Упрощенная схема замещения

Рисунок 1.8. – Результирующая схема замещения

1.1.3 Определение токов короткого замыкания в точке К1

Найдём значение базисного тока:

;

Определение начального периодического тока к. з.:

Расчет ударного тока:

Где - ударный коэффициент принимается для элементов или части энергосистемы; - значение постоянной времени затухания апериодической составляющеё тока КЗ.

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

Где - время размыкания контактов.

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к. принимаем

т. к. принимаем

1.2 Точное приведение в относительных единицах для т. к. з. К1

SБ = 1000 МВА;

В качестве основной принимаем ступень, где происходит к.з.:

U б1 = 110 кВ; U б2 = U б1 /К Т1 = 110*500/121 = 455 кВ;

U б3 = Uб1 /К Т2 = 110*500/121 = 455 кВ;

U б4 = Uб1 /К Т2*КТ3 = 110*500/121*15,75/525 = 13,64 кВ;

U б5 = Uб1 /К Т = 110*15,75/121 = 14,32 кВ;

U б6 = Uб1 /К Т = 110*6,3/115 = 6,03 кВ;

U б7 = Uб1 /К Т = 110*13,8/121 = 12,55 кВ;

1.2.1 Определение реактивных сопротивлений элементов

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Расчет сопротивлений трансформаторов:

Т1Т2:

Т3:

Т4:

Т5:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

Расчет сопротивлений генераторов:

G2:

G1:

G3:

G4:

Расчет сопротивлений реакторов:

Сопротивление системы:

1.2.1.1 Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

Упрощенная схема замещения аналогична приближенному приведению.

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 1.9 – Лучевая схема замещения

Обьединим источники :

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 1.10. – Лучевая схема замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

Рисунок 1.11. – Результирующая схема замещения

1.2.2 Определение активного сопротивления

Схема замещения аналогична приближенному приведению.

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Т1:

Т2:

Т3:

Т4:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

Расчет сопротивлений генераторов:

G1:

G2:

G3:

G4:

Система:

Активное сопротивление реакторов не учитывается.

1.2.2.1 Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

Упрощенная схема замещения аналогична приближенному приведению.

Рисунок 1.12. – Результирующая схема замещения

1.2.3 Определение токов короткого замыкания в точке К1

Найдём значение базисного тока:

;

Определение начального периодического тока к. з.:

Расчет ударного тока:

Где - ударный коэффициент принимается для элементов или части энергосистемы; - значение постоянной времени затухания апериодической составляющеё тока КЗ.

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

Где - время размыкания контактов.

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к. принимаем

т. к. принимаем

2. Расчет токов симметричного трехфазного к. з. в точке К 5

2.1 Точное приведение в именован ных единицах

2.1.1 Определение реактивного сопротивления элементов

В качестве основной принимаем ступень, где происходит к.з. Uосн=110 кВ.

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Расчет сопротивлений трансформаторов:

Т1:

Т2:

Т3:

Т4:

Т5:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

Расчет сопротивлений генераторов:

G2:

G1:

G3:

G4:

Расчет сопротивлений реакторов:

Сопротивление системы:

1.1.1.1 Фазное значение ЭДС генератора

1.1.2 Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К 5

Обьединим источники Е2…Е9 с Е10…Е11

Рисунок 2.1. – Упрощенная схема замещения

Используем метод коэффициентов участия:

Определим коэффициенты участия:

Рисунок 2.2. – Лучевая схема замещения

Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

Рисунок 2.3. – Результирующая схема замещения

2.1.2 Определение активного сопротивления

Приведем схему замещения к точке к. з. К5

Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

Т1:

Т2

Т3:

Т4:

Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

Расчет сопротивлений генераторов:

G1:

G2:

G3:

G4:

Система:

Активное сопротивление реакторов не учитывается.

Рисунок 2.4. – Результирующая схема замещения

2.1.3 Определение токов короткого замыкания в точке К 5

Определение начального периодического тока к. з.:

Расчет ударного тока:

;

Определение апериодической составляющей тока к. з.:

;

;

Определение периодической составляющей тока к. з.:

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к. принимаем

т. к. принимаем

т. к. принимаем

3. Сравнение результатов приближенного и точного расчетов

Таблица 3.1. - Сравнение результатов приближенного и точного расчетов

Все величины токов, полученные точным методом,незначительно отличаются от величин токов, которые были найдены при приближенном решении.

4. Расчет полного тока короткого замыкания

Для t = 0 с

Для t = 0,1 с

;

;

;

;

Для t = 0,2 с

Для t = 0,3 с

5. Построение векторных диаграмм

Векторные диаграммы.

Точка КЗ К1:

Векторные диаграммы.

Точка КЗ К5:

6 . Расчёт теплового импульса

;

7 . Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К 5

7 .1 Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

Схема прямой последовательности составляется так же, как для расчета симметричного режима.

7 .2 Определение параметров схемы замещения обратной последовательности

Схема обратной последовательности по конфигурации аналогична схеме прямой последовательности. Отличие состоит лишь в том, что в данном случае ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю.

Рисунок 7.1. – Схема замещения обратной последовательности

7 .3 Определениепараметров схемы 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.

Индуктивное сопротивление двухцепной линии без тросов:

Индуктивное сопротивление одноцепной линии без тросов:

Рисунок 7.2. – Схема замещения нулевой последовательности

Рисунок 7.3. – Схема замещения прямой последовательности

Преобразуем к одной ветви:

Рисунок 7.4. – Результирующая схема замещения

7 .4 Определение токов и напряжений всех трех последовательностей в месте повреждения К 5

7 .4.1 Однофазное короткое замыкание

Граничные условия: ; ; ;

Ток прямой последовательности:

;

Ток обратной и нулевой последовательности:

;

Полный ток в поврежденной фазе:

;

Составляющие напряжений:

;

;

;

Построение диаграмм:

8 . Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К 1

8 .1 Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

Схема прямой последовательности составляется так же, как для расчета симметричного режима.

8 .2 Определение параметров схемы замещения обратной последовательности

Схема обратной последовательности по конфигурации аналогична схеме прямой последовательности. Отличие состоит лишь в том, что в данном случае ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю.

Рисунок 8.1. – Схема замещения обратной последовательности

8 .3 Определение параметров схемы 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.

Индуктивное сопротивление двухцепной линии без тросов:

Индуктивное сопротивление одноцепной линии без тросов:

Рисунок 8.2. – Схема замещения нулевой последовательности

Рисунок 8.3. – Схема замещения прямой последовательности

Преобразуем к одной ветви:

Используем метод коэффициента распределения:

Рисунок 8.4. – Результирующая схема замещения

8 .4 Определение токов и напряжений всех трех последовательностей в месте повреждения К 1

8 .4. 1 Двухфазное короткое замыкание на землю

Граничные условия: ; ;

Ток прямой последовательности:

;

Ток обратной и нулевой последовательности:

;;

Токи поврежденных фаз:

Составляющие напряжений:

;

;

Построение диаграмм: