Министерство  образования и  науки РФ

Иркутский государственный  технический университет 

Кафедра электроснабжения и электротехники 
 
 

Курсовая  работа по переходным процессам

Вариант №27 
 
 
 
 
 

                                   Выполнил:

Яцель Михаил Юрьевич

Студент группы:

Эп-06-1

                                   Проверил:

Новожилов Михаил Александрович 
 
 
 

Иркутск, 2009

 

     Содержание:

    Исходные  данные --------------------------------- 3

    Расчёт  тока КЗ в именованных единицах ----------- 6

    Расчёт  тока КЗ в относительных единицах -------- 11

    Расчёт  ударного тока КЗ ------------------------ 15

    Действующее значение апериодической составляющей 20 
 

    Расчёт  начального значения периодической  составляющей тока при несимметричном КЗ ------------ 22

    Расчёт  начального значения периодической  составляющей тока при однофазном КЗ ---------------- 26

    Расчёт  начального значения периодической  составляющей тока при двухфазном КЗ на землю ------- 26

    Расчёт  начального значения периодической  составляющей тока при двухфазном КЗ ---------------- 27

 

     Исходные данные:

    

    Рис. 1. Расчётная схема

 

     Система:

    

    

    Синхронный  генератор:

    ТВС-32У2

    

    

    Синхронный  двигатель 1:

    СТД-800

    

    

    

    Синхронный  двигатель 2:

    СТД-1250

    

    

    

    Асинхронный двигатель:

    2А3М-1250

    

    

    

    Воздушная линия 1:

    

    

    

    Воздушная линия 2:

    

    

    

    Трансформатор 1:

    ТДТН-25000/110

    

    

    

    

    

    

    

    Трансформатор 2:

    ТДН-16000/110

    

    

    

    

    Нагрузка 1:

    

    

    Нагрузка  2:

    

      

 

Рис. 2. Схема  замещения

 

     Расчёт тока КЗ в  именованных единицах.

    Расчёт  параметров схемы  замещения

    Сопротивление линии:

    

    

    

    Приведённые к напряжению 10кВ сопротивления  линии и ЭДС системы:

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление трансформатора Т1:

    

    

    

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление трансформатора Т2:

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС асинхронного двигателя:

    

    

    

    

    Приведённое к напряжению 10 кВ эквивалентное  сопротивление и ЭДС АД:

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС синхронного  двигателя 1:

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС синхронного  двигателя 2:

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС синхронного  генератора:

    

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС нагрузки 1:

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС нагрузки 2:

    

      

    Систематизируем полученные данные, подставив их в схему замещения. В результате имеем Рис. 3. Значения величин на этом рисунке приведены к напряжению 10 кВ. 

    Рис. 3. Схема замещения со значениями эквивалентных величин.

 

     Для того, чтобы посчитать ток КЗ необходимо максимально упростить схему. Очевидно, что сопротивление XT1_СН можно заменить закороткой, потому что его величина равна нулю. Это позволяет рассматривать схему, как простое последовательно-параллельное соединение элементов, что значительно упрощает расчёт.

     , где

    

    

    

    В итоге имеем схему, изображённую на Рис. 4

    

    Рис. 4. Конечная схема замещения

    Найдём  ток трёхфазного короткого замыкания:

 

     Расчёт  тока КЗ в относительных  единицах

    Схема замещения изображена на рис.2.

    Для расчёта в о.е. необходимо задаться величинами базовой мощности, напряжения и базового тока.

     , ,

    Большинство величин находится так же, как  и в именованных единицах, но ко всему прочему домножается на .

    Расчёт  параметров схемы  замещения

    Сопротивление линии:

    

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление трансформатора Т1:

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление трансформатора Т2:

     

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС асинхронного двигателя:

    

      
 

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС синхронного  двигателя 1:

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС синхронного двигателя 2:

    

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС синхронного  генератора:

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС нагрузки 1:

    

    

    Эквивалентное сопротивление и ЭДС нагрузки 2:

    

    

    Систематизируем полученные данные, подставив их в  схему замещения. В результате имеем Рис. 5.

 

    

    Рис. 5. Схема замещения для расчёта в о.е.

    Упростим  схему.

     , где

    

    

    

    Упрощённая  схема приведена на рис. 6.

 

    

    Рис. 6. Упрощённая схема замещения.

     

    Ток трёхфазного КЗ:

    

 

     Расчёт ударного тока КЗ.

    Необходимо  определить активные сопротивления элементов  схемы замещения.

    Значения  для элементов системы:

 

    

    Воздушная линия:

      

    

    Трансформатор Т1:

    

    

    

    Трансформатор Т2:

    

    

    Асинхронный двигатель:

    

    Синхронный  двигатель 1:

    

    Синхронный  двигатель 2:

    

    Синхронный  генератор:

    

    Нагрузка 1, 2:

    

    Упрощение схемы

    Преобразуем треугольник R_Т2, R_{Т1_СН,} R_{Т1_ВН} в эквивалентную звезду.

    

    

    

    Упростим  схему:

    

    

    R^*_{СН_Т2} растворяется в нагрузках пропорционально коэффициента токов: 

    

    

, , , ,

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    Рис. 7. Упрощённая схема замещения

    Вычисляем постоянные времени:

    

    

    

    

    

    

    

    Вычисляем :

    

    

    

    

    

    

    

 

     Вычисляем ударный  ток КЗ

    

    

      
  Расчёт действующего значения периодической составляющей в момент времени t = 0.2 c

    

    

     ,

    Периодическая составляющая тока трехфазного  кз в момент времени  t₁ = 0,2c и , создаваемая АД:

 

    

    Принимаем , т.к слишком мало.

    

    Периодическая составляющая тока трехфазного кз в момент времени t₁ = 0,2c и , создаваемая СД1:

 

    

    Исходя  из график, принимаем 

    

    Периодическая составляющая тока трехфазного  кз в момент времени  t₁ = 0,2c и , создаваемая СД2:

 

    

    Исходя  из график, принимаем 

    

    Периодическая составляющая тока трехфазного  кз в момент времени  t₁ = 0,2c и , создаваемая СГ:

 

    

    Исходя  из график, принимаем

    

    Суммарная периодическая составляющая тока КЗ:

    

 

     Расчет начального значения периодической составляющей тока в точке К-1 при несимметричном КЗ.

 

    Для расчёта несимметричного КЗ необходимо разложить исходную схему на схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательности.

    По  схеме, изображённой на рис.1 составляем три эквивалентные схемы:

    1. Схема замещения  прямой последовательности

    

    Рис. 8. Схема замещения прямой последовательности

    Где

    

    

    

    Сопротивление X₃ растворяется в нагрузках пропорционально коэфф. токов:

    

    

    

, , , ,

     ,

    

    

    

    

    

    

    

    

    Рис. 9. Преобразованная схема замещения прямой последовательности

    Найдём  эквивалентную ЭДС:

    

    

    Найдём  эквивалентное сопротивление:

    

    В итоге имеем схему, изображённую на рис. 10

    

    Рис. 10. Упрощённая схема замещения прямой последовательности

 

    2. Схема замещения обратной последовательности

    

    Рис. 11. Схема замещения обратной последовательности

    Сопротивление

    

    

    Рис. 12. Упрощённая схема замещения обратной последовательности

    3. Схема замещения  нулевой последовательности

    

    Рис. 13. Схема замещения нулевой последовательности.

    

 

     Расчет начального значения периодической  составляющей тока в  точке К-1 при однофазном КЗ.

 

Рассчитываем  ток в особой фазе:

Ток аварийной  фазы:

Токи симметричных составляющих:

 
 

Векторная диаграмма  токов

    Расчет  начального значения периодической составляющей тока в точке К-1 при двухфазном КЗ на землю.

 

    Допустим произошло замыкание фаз B и С на землю.

    Запишем граничные условия:

      

    Схемы замещения и параметры всех последовательностей при двухфазном КЗ на землю такие же, как и при однофазном КЗ.

    

    Ток прямой последовательности:

    

    Ток обратной последовательности:

    

    Токи  нулевой последовательности:

    Токи  поврежденных фаз в месте КЗ:

    

    Расчет  начального значения периодической составляющей тока в точке К-1 при двухфазном КЗ.

Допустим  произошло замыкание фаз B и С. Запишем граничные условия:

    

    

    Все параметры схемы замещения аналогичны, полученным при расчёте однофазного КЗ.

Рассчитываем  ток прямой последовательности:

 

Ток обратной последовательности:

Токи поврежденных фаз в месте КЗ: