Реферат Трехфазное короткое замыкание в системе электроснабжения
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
![](https://bukvasha.net/assets/images/emoji__ok.png)
Предоплата всего
от 25%
![](https://bukvasha.net/assets/images/emoji__signature.png)
Подписываем
договор
стр.
Задание……………………………………………………………………………….3
1. Аналитический метод ………………………………………………………………4
3. Метод спрямленных характеристик………………………………………………..17
4. Сравнительная оценка методов…………………………………………………….31
Литература………………...………………………………………………………..35
Исходные данные:
Система:
Линии: Л1=70,Л2=40 км,Л3=50 км,
Трансформаторы Т1, Т2: 25 МВА, 121/6,6 кВ,
Станция: Нагрузка:
Реактор: 6 кВ, 2 кА,
Подстанция: Накрузка
Трансформаторы Т3, Т4:
Автотранс-торы АТ-5, АТ-6: 80 МВА,
Турбогенераторы с АРВ: Р=30 МВт,
Задание: Рассчитать аналитическим путем начальное значение фазных токов в выключателе В-7 при несимметричном коротком замыкании в точке схемы К-1, схема которой представлена на рисунке.Вычислить начальное значение периодической составляющей фазных токов в месте повреждения.
Используя метод спрямленных характеристик , определить периодические составляющие фазных токов в месте несимметричного короткого замыкания для заданного момента времени t = 1,25 c.
1. Аналитический метод
1.1.В соответствии с моделями элементов электрических систем для начального момента
Базисные токи на ступенях:
Составим схему замещения прямой последовательности(рис.2.стр.5)
Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности производим в относительных базисных единицах.
1.2.Генераторы Г-1, Г-2, Г-3, Г-4.
Рис.2.-Схема замещения прямой последовательности
Параметры машины в режиме, предшествующем короткому замыканию
1.3. Реактор
1.4.Нагрузка
Н1:
Н2:
Н3:
Н4:
1.5.Трансформаторы Т-1,Т-2.
1.6.Трансформаторы Т-3,Т-4
1.7.Линии электропередач Л-1, Л-2, Л-3
1.8.Автотрансформаторы АТ-5,АТ-6.
1.9.Система
2. Найдем
Параметры упрощенной схемы замещения:
Найдем ток в выключателе В-7 (ветвь 2 ) с помощью метода узловых напряжений: |
Матричное уравнение узловых напряжений имеет вид: MTUd= ZВIy-E, где Iy - ток в ветви схемы; M - матрица соединений для схемы без балансирующего узла, которая показывает, какими вершинами соответствующие ветви присоединяются к данному узлу схемы; Ud - матрица узловых напряжений; Матрицу соединений М заполняем следующим образом: 1. определяем её размерность Ny-1 х Nv, где Nv - число ветвей электрической цепи; Nу - число узлов. Ud=-(MZB-1MT)-1(MZB-1E) Iy=ZВ-1(MTUd+E) |
2. заполняем матрица М, размерностью Ny-1 x Nв, следующим образом: mij=+1 - если узел i является начальной вершиной ветви j; mij=-1 - если узел i является конечной вершиной ветви j; mij=0 - если узел i не является вершиной ветви j; Используем схему на рис.3 |
Пребразуем эту схему к более простому виду для удобства вычислений:
а) определим сопротивление суммарное параллельно соединенных
Суммарную ЭДС нагрузок Н3 и Н4:
Далее суммарную ЭДС генераторов Г4 и Г3, а также нагрузки Н2.
Суммарное сопротивление генераторов Г3 и Г4 , а также нагрузки Н2
|
Суммарную ЭДС источников Г1 и Г2, а также нагрузки Н1:
Суммарное сопротивление генераторов Г1 и Г2,а также нагрузки Н1:
Далее, по ранее описанному методу узловых напряжений, составляем матрицы М, Е, и вводим данные для ветвей и узлов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим симметричные составляющие тока в месте повреждения.
Имеем
Ток короткого замыкания прямой последовательности фазы А в месте повреждения равен:
Ток короткого замыкания обратной последовательности фазы А в месте повреждения равен:
Ток короткого замыкания прямой последовательности фазы B в месте повреждения равен:
Ток короткого замыкания обратной последовательности фазы B в месте повреждения равен:
Ток короткого замыкания прямой последовательности фазы С в месте повреждения равен:
Ток короткого замыкания обратной последовательности фазы С в месте повреждения равен:
Находим фазные составляющие тока в месте повреждения в относительных базисных единицах:
Находим фазные составляющие тока в месте повреждения в именованных единицах:
Находим напряжение в месте повреждения в относительных базисных единицах:
Находим фазные составляющие напряжения в месте повреждения в именованных единицах:
Находим токи в выключателе В-7 в относительных базисных единицах:
Находим токи в выключателе В-7 в именованных единицах.
Производим построение векторных диаграмм токов и напряжений в месте повреждения.
Рис.5- векторная диаграмма токов короткого замыкания в месте повреждения.
Рис 6.- Векторная диаграмма напряжений в месте повреждения.
2. Метод спрямленных характеристик.
Расчёт ведём в именованных единицах. За основную ступень напряжения принимаем напряжение.
Исходя из заданного расчётного момента времени t=1,25 сек, по кривым Et
=
f
(
t
) и Xt
=
f
(
t
) определяем расчётные ЭДС и сопротивления генераторов, приняв для генераторов режим подъёма возбуждения:
Определяем критический ток генераторов. Так как генераторы имеют одинаковые параметры, то критический ток у них одинаковый:
Составляем схемы замещения прямой и обратной последовательностей.
(рис. 10)
Рис 10.- схема замещения прямой последовательности.
Упростим схему прямой последовательности: рис 11.
Рис.12 - схема замещения обратной последовательности.
Определим параметры схемы замещения прямой последовательности.В расчете пренебрегаем активными сопритивлениями схемы.
Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности производим в именованных единицах.
Генераторы Г-1, Г-2, Г-3, Г-4:
Реактор:
Нагрузки:
Трансформаторы
Т-1, Т-2:
Трансформаторы
Т-3, Т-4:
Сопротивления последовательно соединенных нагрузки Н3 и трансформатора Т3, а также Н4 и Т4
Сопротивление параллельно соединенных
Линии
электропередач
Л-1, Л-2, Л-3:
Автотрансформаторы АТ-5, АТ-6:
Система
:
Расчёт параметров схемы замещения обратной последовательности аналогичен, параметры те же, кроме параметров генераторов:
Определяем эквивалентное сопротивление схемы замещения обратной последовательности путём сворачивания схемы замещения.(рис.13)
Рис.13. – схема замещения обратной последовательности при последовательном сворачивании.
Продолжение рис.13.
Определяем дополнительное сопротивление Δх. Для двухфазного короткого замыкания:
Это значение добавочного сопротивления пригодится при расчёте тока прямой последовательности генераторов.
Производим расчёт токов в генераторах по схеме:
|
Решение производим методом узловых напряжений по аналогу предыдущей части работы.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток генераторов находим по току прямой последовательности
Сравнивая токи генераторов с критическим током, вычисленным раннее,
Для удобства расчетов используем комплексную упрощенную схему замещения, составленную на основе данных полученных ранее, в ходе расчетов параметров схемы замещения,т.е:
Где
Сопротивление параллельно соединенных нагрузки Н2 и генераторов Г3 и Г4:
Сопротивление параллельно соединенных нагрузки Н1 и генераторов Г1 и Г2:
А также суммарные ЭДС параллельно соединенных генераторов Г1 и Г2, Г3 и Г4:
Рис.15-комплексная схема замещения.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим симметричные составляющие тока в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания, в момент времени t=1,25 сек.
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
Находим фазные составляющие тока в месте, приведённые к месту короткого замыкания, в момент времени t=1,25 сек:
|
|
Находим симметричные составляющие напряжения в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания, в момент времени t=1,25 сек.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим фазные составляющие тока в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания, в момент времени t=1,25 сек:
|
|
|
|
|
|
Производим построение диаграмм токов и напряжений в месте повреждения.
Рис 16. – Векторная диаграмма токов в месте повреждения.
Рис 17.- векторная диаграмма напряжений в месте повреждения.
Ответы на контрольные вопросы.
1. Как изменится схема замещения нулевой последовательности, если в месте повреждения предусмотреть продольную несимметрию?
Примерами продольной несимметрией являются обрыв одной (двух) фаз и включение в одну (две) фазы элементов, обладающих сопротивлением. На схеме замещения продольную несимметрию показывают либо видимым обрывом, либо сопротивлением между точками, которые являются местом повреждения. Таким образом, если при поперечной несимметрии в схеме замещения нулевой последовательности симметричная составляющая тока нулевой последовательности проходит от узла с нулевым потенциалом к узлу, в котором произошло несимметричное короткое замыкание, а напряжением нулевой последовательности является разность потенциалов этих узлов, то при продольной несимметрии место повреждения будет состоять из двух точек, между которыми либо разрыв (обрыв фазы или фаз), либо сопротивление (включение в одну (две) фазы элементов, обладающих сопротивлением). И симметричная составляющая нулевой последовательности тока и напряжения будет рассматриваться между этими двумя точками. Схемы замещения других последовательностей рассматриваются таким же образом. При этом в зависимости от вида повреждения применяются те или иные граничные условия.
2. Указать порядок вычисления несимметричного короткого замыкания с использованием метода расчётных кривых?
Порядок расчета токов поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях (как и токов при трехфазных коротких замыканиях) с использованием метода расчетных кривых зависит от исходной расчетной схемы. Если эта схема содержит только один синхронный генератор (синхронный компенсатор), то расчет тока поврежденной фазы в заданный момент времени при любом несимметричном коротком замыкании ведут в следующей последовательности.
1. Составляют схему замещения прямой последовательности для определения начального значения тока прямой последовательности (т.е. синхронный генератор учитывают сверхпереходным сопротивлением по продольной оси и сверхпереходной ЭДС, найденной с учетом предшествующей нагрузки генератора), а также схемы замещения обратной и нулевой последовательностей и определяют их параметры, выражая, как правило, все сопротивления в относительных единицах.
2. Преобразуют все схемы замещения относительно точки короткого замыкания и находят эквивалентные сопротивления
3. В зависимости от вида несимметричного короткого замыкания определяют дополнительное сопротивление
4. Находят начальное значение тока прямой последовательности генератора, отнесенное к его полной номинальной мощности и номинальному напряжению
5. Если ток
6. Определяют искомое значение периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в расчетный момент времени, используя формулу
В том случае, когда исходная расчетная схема содержит несколько однотипных и одинаково удаленных от точки короткого замыкания синхронных генераторов (синхронных компенсаторов), расчет периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в заданный момент времени при несимметричном коротком замыкании производят в том же порядке, только при нахождении тока
Если исходная расчетная схема содержит неодинаково удаленные от точки короткого замыкания генераторы и энергетическую систему, то при преобразовании схемы замещения прямой последовательности отдельно выделяют генератор, для которого расчетное короткое замыкание предполагается близким, а остальные генераторы объединяют с энергосистемой. Однако даже при радиальной схеме связи выделенного генератора с энергосистемой и несимметричном коротком замыкании в какой-либо промежуточной точке делить эту схему на две независимые части, как это делается при трехфазном коротком замыкании, нельзя, так как при несимметричном коротком замыкании напряжение в месте повреждения не равно нулю и дополнительное сопротивление
Рис. 9. Расчетные схемы замещения для определения начального значения тока прямой последовательности при несимметричном коротком замыкании: а — при радиальной схеме связи генератора с энергосистемой;
б — при коротком замыкании на ответвлении.
Расчет тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в заданный момент времени при рассматриваемых исходных расчетных схемах и несимметричном коротком замыкании любого вида с использованием метода типовых кривых производят в следующей последовательности.
1. Составляют схему замещения прямой последовательности для определения начального значения тока прямой последовательности, а также схемы замещения обратной и нулевой последовательностей, и определяют их параметры.
2. Преобразуют схему замещения прямой последовательности относительно точки короткого замыкания так, чтобы ближайший к этой точке синхронный генератор (или группа одинаково удаленных генераторов) был выделен в отдельную ветвь, а схемы замещения обратной и нулевой последовательностей преобразуют полностью, определяя эквивалентные сопротивления
3. В зависимости от вида несимметричного короткого замыкания определяют дополнительное сопротивление и составляют схему, подобную представленной на рис. 9, а или 9, б.
4. Определяют эквивалентную ЭДС
5. Находят начальное значение тока прямой последовательности в месте эквивалентного трехфазного короткого замыкания
и начальное значение тока прямой последовательности в ветви генератора
6. Определяют начальное значение тока прямой последовательности генератора (генераторов), отнесенное к его (их) полной номинальной мощности и номинальному напряжению
а также определяют отношение
7. Если
8. Определяют искомое значение периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в месте короткого замыкания в расчетный момент времени
В тех случаях, когда хотя бы одно из условий п. 7 не выполняется, типовые кривые не требуются, так как принимают
Список использованных источников.
1. Волков В.М. Переходные процессы в электрических системах: рабочая программа и контрольные задания. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. – 25 с.
2. Волков В.М. Расчёт электромагнитных переходных процессов в электрических системах: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий курсовых и дипломных проектов. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. – 34 с.
3. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. – Новосибирск: НГТУ, М.: Мир: ООО «Издательство АСТ», 2003. – 283 с.
4. Переходные процессы в электроэнергетических системах: учебник для вузов/ И.П. Крючков, В.А. Старшинов, Ю.П. Гусев, М.В. Пираторов; под ред. И.П. Крючкова. М. : Издательский дом МЭИ, 2008 – 416 с.: ил.
5. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970.