Надежность электрической системы

Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса КЗ, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли. На

Надежность электрической системы

Курсовой проект

Физика

Другие курсовые по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

Введение

электрический система векторный замыкание

Надежность работы электрической системы и ее отдельных элементов в значительной степени зависит от того, насколько правильно и полно при ее проектировании учтены опасные проявления переходных процессов.

Под переходными понимают процессы перехода от одного режима работы электрической цепи к другому, отличающемуся от предыдущего (например, амплитудой и фазой тока, частотой, значениями параметров схемы).

Переходные процессы возникают в электрических системах как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей, производство испытаний), так и в аварийных условиях (короткое замыкание, обрыв одной или двух фаз и др.).

Возникновение переходного процесса связано, с одной стороны, с изменением электромагнитного равновесия электрической системы, с другой - с нарушением баланса между электромагнитным моментом и моментом на валу электрической машины.

Исследование переходных процессов для многих задач можно в какой-то степени идеализировать, учитывая то обстоятельство, что благодаря довольно большой постоянной инерции электрических машин скорость протекания электромагнитных и электромеханических процессов различная.

Это позволяет в принципе единые по природе переходные процессы условно разделить на электромагнитные и электромеханические.

 

 

 

1. Аналитический расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при трехфазном КЗ

 

1.1 Расчет токов установившегося режима при трехфазном КЗ

 

Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса КЗ, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли. На рис. 1 приведена схема заданной электрической системы с указанием места трехфазного короткого замыкания. Расчет ведем в относительных единицах, для того чтобы все ЭДС и сопротивления схемы выразить в относительных единицах, задаемся базисными условиями: базисной мощностью МВ·А, базисным напряжением в точке короткого замыкания кВ. Отсюда базисный ток:

 

кА. (1)

 

Составляем схему замещения (рис. 2) и определяем ее параметры, приведенные к базисным условиям для расчетной схемы.

Для генераторов:

 

(2)

 

где - ток возбуждения в относительных единицах.

 

, (3)

 

где - отношение короткого замыкания (задано в табл. 1); - номинальная мощность генератора, МВт; - номинальный коэффициент мощности генератора. Если задан номинальный ток генератора в относительных единицах в режиме до короткого замыкания, то ЭДС генератора рассчитывается по формуле:

 

, (4)

 

где - соответственно напряжение, ток в о.е. и коэффициент мощности, при которых работал генератор до КЗ.

 

 

 

Исходная схема электроэнергетической системы

 

Рис. 1. Расчетная схема электрической системы

 

 

Используя формулы (2) - (4) определяем параметры схемы замещения генераторов:

 

;

;

;

;

 

Рис. Схема замещения системы

 

; ;

;

 

Система вводится в схему замещения ЭДС и сопротивлением:

 

; ,

 

Линии электропередачи представляются реактивным сопротивлением:

 

, (5)

 

где - удельное сопротивления воздушной линии электропередачи, Ом/км; - длина линии, км; - базисная мощность, МВ·А; - средненоминальное напряжение, взятое по стандартной шкале, кВ.

Пользуясь формулой (5) рассчитываем сопротивления линий:

 

W1 и W2 ,

W3 и W4 ;

W5 ;

 

W6 ;

W7 .

W8

 

Нагрузка вводится в схему замещения реактивным сопротивлением, а также ЭДС :

 

, (6)

 

где - номинальная мощность нагрузки, МВ·А; - сопротивление нагрузки, выраженное в относительных единицах.

Пользуясь формулой (6) рассчитываем сопротивления нагрузок:

 

H1 ,

H2 ,

H3 ;

H5

H6

H7

 

Трансформаторы:

 

, (7)

 

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в процентах; - базисная мощность, МВ·А; - номинальная мощность трансформатора, МВ·А.

Используя формулу (7) определяем сопротивления трансформаторов:

 

Т2 ,

Т4 ;

Т3 ;

Т5 ;

 

АТ1 обмотка СН , так как ;

обмотка ВН ;

обмотка НН ,

 

где ;

;

.

 

Для определения установившегося тока короткого замыкания сворачиваем схему замещения

ветви с Е1, Х1 и Е2, Х3 преобразуем в ветвь Е14, Х28

 

;

;

 

заменим последовательные сопротивления Х28, Х2 одним Х29

 

 

ветви с Е14, Х29 и Е3, Х4 преобразуем в ветвь Е15, Х30

 

;

;

 

заменим параллельные сопротивления Х5, Х6 одним Х31

 

 

ветви с Е8, Х11 и Е13, Х27 преобразуем в ветвь Е16, Х32

 

;

;

 

заменим последовательные сопротивления Х32, Х10 одним Х33

 

;

 

заменим последовательные сопротивления Х17, Х18 одним Х34

 

 

ветви с Е11, Х24 и Е12, Х25 преобразуем в ветвь Е17, Х35

 

 

заменим последовательные сопротивления Х35, Х23, Х22 одним Х36

 

 

ветви с Е17, Х36и Е10, Х21 преобразуем в ветвь Е18, Х37

 

 

заменим последовательные сопротивления Х26, Х20, Х19 одним Х38

 

 

ветви с Е7, Х38 и Е18, Х37 преобразуем в ветвь Е19, Х39

 

 

заменим последовательные сопротивления Х39, Х16одним Х40

 

 

Преобразуем треугольник сопротивлений 31, 12, 13 в эквивалентную звезду 41, 40, 43:

 

;

;

.

 

Преобразованная на данном этапе схема представлена на рис. 3.

 

 

 

Рис. 3. Промежуточная схема свертки

 

ветви с Е19, Х40 и Е9, Х34 преобразуем в ветвь Е20, Х44

 

 

заменим последовательные сопротивления Х44, Х15одним Х45

 

 

заменим последовательные сопротивления Х42, Х7 одним Х46

 

 

ветви с Е20, Х45 и Е6, Х14 преобразуем в ветвь Е21, Х47

 

 

заменим последовательные сопротивления Х47, Х43 одним Х48

 

 

ветви с Е21, Х48 и Е4, Х46 преобразуем в ветвь Е46, Х48

 

 

заменим последовательные сопротивления Х49, Х41 одним Х50

 

 

Полученная схема представлена на рис. 4.

 

Рис. 4. Промежуточная схема

 

ветви с Е22, Х50 и Е15, Х30 преобразуем в ветвь Е23, Х51

 

 

заменим последовательные сопротивления Х52, Х8 одним Х52

 

 

Рис. 5. Результирующая схема

Суммарная ЭДС и сопротивление:

 

;

.

 

Ток короткого замыкания в установившемся режиме в относительных единицах исходя из результирующей схемы замещения:

 

,

 

и в именованных: кА.

 

1.2 Расчет токов сверхпереходного режима при трехфазном КЗ

 

Особенностью начального момента переходного процесса в синхронном генераторе является то, что синхронная ЭДС претерпевает изменения. Поэтому необходимо в исследование ввести такие параметры, которые в начальный момент оставались бы неизменными и тем самым позволили бы связать предшествующий режим с переходным. Такими параметрами являются переходные (сверхпереходные) ЭДС и реактивности синхронной машины.

Для определения влияния нагрузки на ток КЗ раздельно сворачиваем ветви, содержащие генераторы и нагрузки. При расчете токов сверхпереходного режима генераторы в схему вводятся следующими параметрами:

 

, (8)

 

где - начальное сверхпереходное сопротивление; - базисная мощность, МВ·А; - номинальная мощность генератора, МВт;

 

, (9)

 

Определяем параметры сверхпереходного режима генераторов используя формулы (8) и (9):

 

;

 

;

;

;

;

;

;

;

.

 

В схему замещения нагрузка вводится ЭДС и сопротивлением, которое определяем по формуле:

 

, (10)

 

где - номинальная мощность нагрузки, МВ·А; - сопротивление нагрузки в сверхпереходном режиме, выраженное в относительных единицах.

Пользуясь формулой (10) находим:

 

H1 ; ;

H2 ; ;

H3 ; ;

 

Рис. 6. Схема замещения системы в сверхпереходном режиме

Похожие работы

1 2 3 4 > >>