Курсовая работа (т): Расчет параметров режима короткого замыкания в электрической системе

от системы:УC =  ∙ IПОC ∙ КУДC =  ∙0.73 ∙ 1.4513 =1.813 (о.е).

Ударный ток в месте короткого замыкания в именованных единицах:

У∑ = (iУГ1,2 + iУГ3,4,5 + iУГН1 + iУН2 + iУГС) ∙ Iб = (1.813+ 0.207 + 0.166 + 0.915+0.207+2.483) ∙ 4.77 = 26.644 (кА).

.3Расчёт полного тока трёхфазного короткого замыкания через 0,2 с после возникновения короткого замыкания методом расчётных кривых

Данный метод основан на применении специальных кривых, которые дают для произвольного момента переходного процесса значение периодической составляющей тока в месте КЗ в функции от расчётного индуктивного сопротивления.

В общем случае для расчёта полного тока методом расчётных кривых необходимо составить схему замещения. Исключение составляют крупные синхронные компенсаторы и двигатели, находящиеся вблизи точки КЗ, которые в таком случае рассматриваются как генераторы равновеликой мощности, а так же нагрузка равновеликой мощности как у генератора. В результате получается схема замещения с данными как и для трехфазного КЗ, без учета нагрузки 1 и 3 ( данные расчета приведены в пунктах 1.1 и 1.2 ).

Определим расчетные сопротивления генераторов:

ХРАСЧ Г1,2= =  = 0.32 (о.е.);

ХРАСЧ Г3,4,5 = = = 0.547 (о.е.).

Относительные значения периодической составляющей тока КЗ через 0,2 секунды после его возникновения определяем по расчётным кривым:

для ветви с генераторами Г1, Г2 I *Пτ Г1 = 2.7 (по расчетным кривым);

для ветви с генератором Г3, Г4, Г5 I *Пτ Г2 = 1.8 (по расчетным кривым).

Ток от источника бесконечной мощности определится следующим образом:

Ic =  =  = 4.015 (кА).

Ток от нагрузки найдем как периодическую составляющую ТКЗ :

н2 =  =  = 0.108 (кА).

Теперь найдём искомую величину периодической слагающей тока короткого замыкания для заданного момента времени 0,2 с в именованных единицах. Напряжение берется средненоминальное для данного участка, равное 115 кВ:

I пτ = I *Пτ Г1-2  + I *Пτ Г3-4-5  + I *Пτ Н2  + Ic =2.7+ 1.8 +0.108 + 4.015= 9.285 (кА).

Теперь рассчитаем значения апериодической составляющей тока КЗ к моменту времени 0,2 с для каждой ветви.

Iaτ =  ∙ IПО ∙ e-t/Ta .

Апериодическая составляющая тока КЗ в ветви с генератором Г1 и Г2:

IaτГ1-2 =  ∙ IПОГ1 ∙ e -t/Taг1 = ∙ 0.892∙  = 0.649 (о.е).

Апериодическая составляющая тока КЗ в ветви с генератором Г3,4,5:

IaτГ3 =  ∙ IПОГ3 ∙ e -t/Taг2 = ∙ 0.393∙  = 0.000152 (о.е).

Апериодическая составляющая тока КЗ в ветви с нагрузкой 2:

Iaτн2 =  ∙ IПОГ4 ∙ e -t/Taг2 = ∙ 0.108∙  = 0 (о.е).

Апериодическая составляющая тока КЗ от системы:

IaτС =  ∙ IПОС ∙ e -t/Taс = ∙ 0.841 ∙  = 0 (о.е).

Апериодическая составляющая тока через 0.2 с в точке КЗ в именнованных единицах:

Iaτ∑ = IaτГ1,2∙Iб = 0.649 ∙4.77 = 3.096 (кА).

Полный ток в месте КЗ через 0.2 с в именованных единицах:

I kτ =  = 9.788 (кА).

2. Расчёт токов несимметричных коротких замыканий

.1 Составление схем замещения отдельных последовательностей

Для определения токов и напряжений при несимметричных КЗ используется метод симметричных составляющих и уравнения второго закона Кирхгофа. Полученные на этой основе формулы приводят к правилу эквивалентности прямой последовательности, показывающему, что ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ может быть определён как ток при трёхфазном КЗ в точке, удалённой от действительной точки КЗ на дополнительное сопротивление, определяемое видом КЗ.

Схема замещения прямой последовательности идентична схеме, составленной для расчёта токов трёхфазного короткого замыкания. Отличие только в том, что в точке КЗ подключен условный источник с напряжением, равным напряжению прямой последовательности в точке КЗ.

Исключим для ,определения нулевой последовательности ,из исходной схемы замещения нагрузку Н1 и Н2 и вновь свернём её относительно точки КЗ.

Рисунок 7 - Схема замещения системы для токов прямой последовательности

Сворачиваем схему замещения относительно точки КЗ. Данная схема замещения совпадает со схемой замещения для трехфазного тока короткого замыкания:

X 14 = 0.742 (о.е.); X 10=1.05 (о.е.);= 1.006 (о.е.); E5 = 1.091 (о.е.);

Рисунок 8 - Эквивалентная схема замещения

Эквивалентная ЭДС:

Eэкв =  =  = 1.041 (о.е.).

Эквивалентная сопротивление:

экв =  =  = 0.435 (о.е.).

Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности, но ЭДС генерирующих элементов в ней отсутствуют; к точке КЗ подключен условный источник с напряжением, равным напряжению обратной последовательности в точке КЗ.

Принципиально сопротивления обратной и прямой последовательностей элементов с вращающимися магнитосвязанными цепями (синхронные и асинхронные машины) не равны. Однако поскольку это неравенство само по себе незначительно, мало влияет на результирующее сопротивление схемы, им в практических расчётах часто пренебрегают. Так поступим и в данной работе. Следовательно, сопротивления всех элементов схем прямой и обратной последовательностей будут равны, значит X1∑ = X2∑ = 0.435 (о.е.),и рассчитывать результирующее сопротивление схемы обратной последовательности не нужно.

Рисунок 9 - Эквивалентная схема замещения системы для токов обратной последовательности

Схема нулевой последовательности отличается от схем прямой и обратной последовательностей. Ток нулевой последовательности, по существу, является однофазным током, разветвлённым между тремя фазами и возвращающимся через землю и параллельные ей цепи. Поэтому путь токов нулевой последовательности резко отличается от пути токов прямой и обратной последовательности. Конфигурация схемы нулевой последовательности определяется соединением обмоток трансформаторов и режимом работы их нейтралей (заземлённая или изолированная нейтраль). При отсутствии емкостной проводимости (этой проводимостью в схемах, рассматриваемых в данной работе, можно пренебречь) токи нулевой последовательности потекут лишь в сторону элементов, электрически связанных с точкой КЗ, обмотки фаз которых соединены в звезду с заземлённой нейтралью. Следовательно, только эти элементы войдут в схему нулевой последовательности. Протекая по обмоткам трансформаторов, соединённым в звезду с заземлённой нейтралью, токи нулевой последовательности наводят в других обмотках трансформаторов ЭДС нулевой последовательности. Но ток нулевой последовательности возникает в этих обмотках, если они соединены в треугольник (при этом ток будет циркулировать по треугольнику, не выходя из него) или в звезду с заземлённой нейтралью, к которой подключен элемент, также имеющий заземлённую нейтраль.

В данной работе принимается, что обмотки генераторов, обобщённой нагрузки соединены в треугольник или в звезду с изолированной нейтралью. Поэтому эти элементы в схему замещения нулевой последовательности входить не будут. Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов определяются их конструкцией и соединением обмоток.

Таким образом, составим схему замещения нашей системы без учёта генераторов и нагрузки. На схеме опустим индексы *0(б), указывающие на то, что это сопротивления нулевой последовательности, выраженные в относительных единицах с приведением к базисным условиям схемы

Проведём пересчёт сопротивлений линий для нулевой последовательности:Л1 = 0.81∙ 4 = 3.238 (о.е.);Л2 = 0.729∙ 3.5 = 2.552 (о.е.);Л3= 1.213∙ 3.5 = 4.246 (о.е.;)

Рисунок 10 - Исходная схема замещения системы для токов нулевой последовательности

Сворачиваем данную схему относительно точки возникшей несимметрии. В расчётах будем опускать индекс 0, подразумевая, что все расчёты ведутся для сопротивлений нулевой последовательности.

Вычислим сопротивление обмоток ВН и НН автотрансформатора Т-4 и трансформаторов Т1 и Т2 включенных на параллельную работу:

X1=  =  = 0.295 (о.е.);=  =  = 0.293 (о.е.);=  =  = 0.42 (о.е.).

Треугольник преобразуем в звезду:

=  =  = 1.221 (о.е.);=  =  = 0.823 (о.е.);=  =  = 1.88 (о.е.);

Сопротивления Х1, Х5 и Х2, Х6 соединены последовательно:

‘5 = X 5 + X 1 = 0.823 + 0.295 = 1.118 (о.е.);’6 = X 2 + X 6 = 0.397 + 1.37= 1.663 (о.е.).

Сопротивление Х’5 параллельно Х’6 и последовательно Х4.

=  = = 1.748 (о.е.).

Находим эквивалентное сопротивление:

X экв0 = =  = 0.339 (о.е.).

Рисунок 11 - Эквивалентная схема замещения для нулевой последовательности

.2 Однофазное короткое замыкание

Рассчитаем дополнительное сопротивление для однофазного КЗ:

∆ = x2∑ + x0∑ = 0.435+ 0.339 = 0.773 (о.е.).

Коэффициент для однофазного КЗ .

Таким образом, ток прямой последовательности в месте однофазного КЗ:

П0А1 =  =  = 4.113 (кА).А1 =  =  = 12.339 (кА).

Двухфазное короткое замыкание на землю

Рассчитаем дополнительное сопротивление для двухфазного КЗ на землю:

∆ =  =  = 0.19 (о.е.).

Коэффициент для двухфазного КЗ на землю:

= = 1.504.

Таким образом, ток прямой последовательности в месте двухфазного КЗ на землю:

П0А1 = = = 7.949 (кА).= IC= = = 11.954 (кА).

Двухфазное короткое замыкание

Рассчитаем дополнительное сопротивление для двухфазного КЗ:

∆ = x2∑ = 0.435 (о.е.).

Коэффициент для двухфазного КЗ : m = .