Электромагнитные переходные процессы. 2

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» 

        Факультет (институт)                  Энергетический

        Кафедра       Электроснабжение промышленных  предприятий

                              наименование кафедры  

Отчет защищен  с оценкой________________

                                    

                                                                 Преподаватель         О.А. Штраухман

            (подпись)           (и.о.фамилия)

                                                               “  _” декабря _ 2010 г.

                                                         дата

  
 
 
 
 

Курсовой  проект 
 
 
 
 

по дисциплине      Электромагнитные переходные процессы

наименование  дисциплины  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Студент группы     Э-74                                                     В.Л. Боровских

                                                                                                                              и.о., фамилия

    Преподаватель                    к.т.н., доцент                        О.А. Штраухман

                                                                                                                                                           и.о., фамилия

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

БАРНАУЛ 2010

Задание 

 
  1. При симметричном трёхфазном коротком замыкании в  заданной точке «К» схемы определить аналитическим путём, а также  методом расчетных кривых, начальное  значение периодической составляющей тока и ударный ток.
  2. Используя метод расчетных кривых, определить величину тока при несимметричном коротком замыкании К(1,1) в этой же точке для начального момента времени, через 0.2 с после начала короткого замыкания и в установившемся режиме.
  3. Построить векторные диаграммы токов и напряжений в точке короткого замыкания для начального момента времени.
 

       Схема задания показана на рисунке 1.1 .

 
 

             Рисунок 1.1 – Расчётная схема задания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Исходные данные для произведения расчетов,  взятые из справочника, приведены   в  таблице 1. 

    Таблица 1- параметры оборудования

Наименование  обородувания Тип оборудования Sн,МВА Uн,кВ xd’’ x2 cosφ
Генераторы            
Г1 ТВС-32-2ЕУЗ 40 10.5 0.153 0.187 0.85
Г2 СВ-895/110-80 30 10.5 0.25 0.34 0.8
Г3 ТВФ-110-2ЕУЗ 137,5 10,5 0.189 0.23 0.8
Синхронный  компенсатор   Sн,МВА Uн,кВ xd’’   cosφ
СК КС-25-10УЗ 25 10,5 0,2 0.244  0,9
ЛЭП Длина, км         Х0,Ом/км
Л1 135         0,4
Л2 25         0,4
Л3 60         0,4
Л4 40         0,4
Л5 60         0,4
Л6 15         0,4
Л7 130         0,4
Реактор   Uн,кВ Iн,А     хр,%
L1 РТМТ-35-1000-10 35 1000     10
Нагрузки Sн,МВА          
Н1,Н2 28          
Система Sс,МВА          
С 4000          
Трансформаторы   Sн,МВА Uк,% Uквн,% Uксн,% Uквс,% Uнн,кВ Uсн,кВ Uвн,кВ
Т1,Т2,Т5 ТДН-40000/110 40 10.5       38.5   115
Т3 ТД-80000/220 80 11       38.5   242
Т4 ТДЦ-160/110 200 10.5       10.5   121
АТ1 АТДЦТН-125/220/110 125   45 28 11 11 121 230
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Задание 1 
     

          1.1 Аналитический метод расчета 
     

           Выбираем базисную мощность и базовое напряжение Sб = 1000 МВА, Uб=115 кВ.

           Рисуем схему замещения  исходной схемы Рисунок 1.2. Рассчитываем ЕДС генераторов, нагрузок, а также рассчитываем реактивные сопротивления элементов в относительных единицах в схеме.

 

  Рисунок 1.2 – Схема замещения расчетной  схемы  
 

   Для генераторов:

   ;

   ;

   ;

    

   ;

   ;

   ;

    
 
 

   Для трансформаторов:

         2х обмоточные

;

;

;

Автотрансформаторы

;   ;

; ;

;  ;

  ;     ;

;  ;

    ;    .

   Для линий электропередач:

, где ;

   Для системы:

    

    

   Для нагрузок:

;

    Для реактора:

     ;

    

     ;

     Ошибка средненоминальное напряжение берется юлизким по шкале средненоминальных напряжений, т.е. 37

    Для синхронного компенсатора:

;

 
 

 

     Рисунок 1.3 – Первый шаг преобразования схемы  замещения 

      ;      ;

      ; ;

      ;   ;

       ;

       ;

    Рисунок 1.4 -  Второй шаг преобразования схемы  замещения

     

      ;

      ;

      ; 

     

     

     Рисунок 1.5 – Третий шаг преобразования схемы  замещения

       ; ;

     

      ;

     

     Рисунок  1.6 – Четвёртый шаг преобразования  схемы замещения     

      ;

      . 

     

    Рисунок 1.7 – Пятый шаг преобразования схемы замещения 

     

      ;

      ;

      ; 

    Рисунок 1.8 – Пятый шаг преобразования схемы замещения

      ;

     

     

     Рисунок 1.9 – Шестой шаг преобразования схемы замещения  

      ;

     

    .

     Рисунок 1.10 – Седьмой шаг преобразования схемы замещения

      ;

      . 

     Нахождение  тока короткого замыкания

      ;

     Ток К.З. в именованных единицах:

     

     Ударный ток короткого замыкания:

      . 

     1.2 Метод расчётных кривых

     Для решения свернем схему замещения, не смешивая при этом турбо- и гидрогенераторы, систему, убрав при этом из схемы замещения синхронный компенсатор, так как его мощностью можно пренебречь.

     Также воспользуемся расчётными данными, полученными в аналитическом  методе.

      ;      ;

      ;

       ;

      ;

    

    

     

     Рисунок 1.11 – Первый шаг преобразования схемы замещения 

     

     

     

     Рисунок 1.12 – Второй шаг преобразования схемы замещения 

     

     Рисунок 1.13 – Третий шаг преобразования схемы замещения 

    

     Рисунок 1.14 – Четвертый шаг преобразования схемы замещения. 

     Рисунок 1.15 – Пятый шаг преобразования схемы замещения

     

     

     Рисунок 1.16 –Шестой шаг преобразования схемы замещения.

     Рисунок 1.17 – Седьмой шаг преобразования схемы замещения.

     

     Найдем расчетные сопротивления генераторов:

      ;

      ;

      ;

     По  расчетным кривым найдем расчетные  токи генераторов:

      ; ; ;

      ;

      ;

      ;

      ;

     Рассчитаем  периодическую составляющую тока короткого  замыкания:

  Найдем  ударный ток короткого замыкания:

   ;

  Полученный  ток отличается от рассчитанного в предыдущем методе на

   . 
 
 
 
 
 
 

  Задание 2

      Использую метод расчетных кривых, определить величину тока при несимметричном коротком замыкании К(1,1) в этой же точке для начального момента времени, 0,2с после начала короткого замыкания и в установившемся режиме.

     При выполнении задания №1, рассчитывая  схему методом расчетных кривых, мы уже составили схему замещения  прямой последовательности и привели  её к виду:

     

     Рисунок 2.1 – Свернутая схема замещения  прямой последовательности. 

     а) Расчетная схема  прямой последовательности

  Найдем  коэффициенты распределения тока

   ;

   ;

   ;

     б) Расчетная схема  обратной последовательности

  ;  

  ;

  ;

     Найдем  сопротивление обратной последовательности для заданной схемы по шагам аналитического метода расчета:

     

     Рисунок 2.2 – Первый шаг преобразования схемы замещения обратной последовательности 

      ;      ;

      ; ;

      ;  

       ;

      ;

     

     Рисунок 2.3 – Второй шаг преобразования схемы замещения обратной последовательности 

     

      ;

      ;

      ; 

     

     Рисунок 2.4 – Третий шаг преобразования схемы замещения обратной последовательности 

       ; ;

     

     Рисунок 2.5 – Четвертый шаг преобразования схемы замещения обратной последовательности 

     

      ;

      .

     

     Рисунок 2.6 – Пятый шаг преобразования схемы  замещения обратной последовательности 

      ;

     Рисунок 2.7 – Шестой шаг преобразования схемы  замещения обратной последовательности 

      ;

     

     

     Рисунок 2.8 – Седьмой шаг преобразования схемы замещения обратной последовательности 

      ;

     

     Рисунок 2.9 – Восьмой шаг преобразования схемы замещения обратной последовательности 

      . 
     

     в) Расчетная схема нулевой последовательности

     Найдем  сопротивление нулевой последовательности. Для этого сопротивления линий  и сопротивление реактора увеличим в три раза.

     

     Рисунок 2.10 – Первый шаг преобразования схемы  замещения нулевой последовательности 

    ; ;

    ; ;

     ;

      ;

     

     Рисунок 2.11 – Второй шаг преобразования схемы  замещения нулевой последовательности 

     

      ;

      ;

      ; 

  

     Рисунок 2.12 – Третий шаг преобразования схемы  замещения нулевой последовательности 

       ; ;

     

  

    Рисунок 2.13 –  Четвертый шаг преобразования схемы  замещения нулевой последовательности 

      ;

      .

  

     Рисунок 2.14 – Пятый шаг преобразования схемы  замещения нулевой последовательности 

      ;

     Рисунок 2.15 – Шестой шаг преобразования схемы  замещения нулевой последовательности 

      ;

     

     

     Рисунок 2.16 – Седьмой шаг преобразования схемы замещения нулевой последовательности 
     

      ;

     

     Рисунок 2.18 – Восьмой шаг преобразования схемы замещения нулевой последовательности 

      . 

  Нахождение  тока двухфазного короткого замыкания на землю.

  Найдем  Х∆ : о.е.;

  Найдем  расчетные сопротивления генераторов  и системы:

    ;

   

   

   

    Коэффициент взаимосвязи токов:   

  По  расчетным кривым определим расчетные  токи для генераторов в моменты  времени 0, 0,2 и ¥ с.:

   ; ;

      ; ; ;

  Найдем  расчетный ток системы :

   ;    

      ;

  Рассчитаем  номинальный ток генераторов, синхронного компенсатора и системы:

      ;

      ;

      ;

      ;

  Рассчитаем  периодическую составляющую тока короткого  замыкания для заданного момента  времени:

  

  

    

 

   Задание 3 

  Построим  векторные диаграммы токов и  напряжений в точке короткого  замыкания для начального момента  времени.

  Векторная диаграмма токов и напряжений двухфазного короткого замыкания  на землю.

  При одновременном коротком замыкании  фаз В и С на землю в одной точке граничные условия будут:

  

  

  

Найдем  токи короткого замыкания прямой, обратной и нулевой последовательностей  фазы А:

  

  

  

  Из  граничных условий 

  Найдем  напряжения короткого замыкания  фазы А:

  

  

  Векторные диаграммы напряжений в месте  короткого замыкания и векторные  диаграммы токов в месте короткого  замыкания представлены на рисунке 3.