Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе

   Содержание 

   ВВЕДЕНИЕ

   1.Расчёт токов симметричного трехфазного короткого замыкания в точке К1

   1.1 Приближенное приведение в относительных единицах для точки К1

   1.1.1 Расчёт реактивного сопротивления элементов

   1.1.2 Расчёт активного сопротивления элементов

   1.1.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

   1.2 Точное  приведение в относительных единицах для точки К1

   1.2.1 Расчёт реактивного сопротивления элементов

   1.2.2 Расчёт активного сопротивления элементов

   1.2.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

   2.Расчёт токов симметричного трехфазного короткого замыкания в точке К5

   2.1Точное приведение в именованных  единицах

   2.1.1 Расчёт реактивного сопротивления элементов

   2.1.2 Расчёт активного сопротивления элементов

   2.1.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К5

     3. Сравнение результатов приближенного и точного расчетов

   4. Расчет полного тока короткого  замыкания

   5. Построение векторных диаграмм

     6. Расчёт теплового импульса

     7. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К5

   7.1. Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

   7.2. Определение параметров схемы замещения обратной

          последовательности     

   7.3. Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности

     7.4. Определение токов и напряжений в месте повреждения К5

     7.4.1. Однофазное короткое замыкание

     8. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К1

   8.1. Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

   8.2. Определение параметров схемы замещения обратной

          последовательности     

   8.3. Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности

     8.4. Определение токов и напряжений в месте повреждения К1

     8.4.1. Двухфазное короткое замыкание на землю 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение 

          Курсовая работа выполняется по теме «Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе»

     В работе рассчитываются токи и напряжения при симметричном и несимметричном коротких замыканиях (КЗ).

     В объем работы входит выполнение двух разделов на основе заданной на рис. 1 схемы электрической системы. Для всех разделов полагать, что исходным установившимся режимом станции, который предшествует рассматриваемому КЗ, является номинальный режим эквивалентного генератора с выдачей им номинальной мощности при номинальном напряжении на шинах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          Начальные условия:

   

 

          Рисунок 1. - Схема ЭЭС и расчетные точки КЗ 
 
 
 
 
 

       

Напряжения  на шинах:

Генераторы: ; ; ; ;

Трансформаторы: ; ;

Автотрансформаторы:

Линии электропередач:

Реактор: РТСТДГ – 10 – 4000 – 0,1

Система:  

          Таблица 1.1. - Параметры трансформаторов:

Тип S,МВА Uном обмоток, кВ Uk% ∆РkкВт ∆РхкВт
ВН НН
ТДЦ-250000/110 250 121 15,75 10,5 640 200
ТДЦ-250000/500 250 525 15,75 13 600 250
ТРДН-40000/110 40 115 6,3 10,5 172 36
ТДЦ-125000/110 125 121 13,8 10,5 400 120
ТДН-16000/110 16 115 6,5;11 10,5 85 19
 

          Таблица 1.2. - Параметры генераторов:

Тип ген. P,МВт S,МВА
U,кВ n, об/мин ОКЗ
,%		 КПД
ТЗВ-63 53 66,3 0,8 6,3 3000 0,53 20,6 98,4
ТЗВ-110-2 110 137,5 0,8 10,5 3000 0,6 22,7 98,6
ТЗВ-220-2 220 258,8 0,85 15,75 3000 0,51 24,6 98,8
 

          Таблица 1.3. - Параметры автотрансформатора:

Тип S,МВА Uном обмоток, кВ Uk%
ВН СН НН ВН-СН ВН-НН СН-НН
АТДЦТН-250000/500/110 250 500 121 38,5 10,5 24 13
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         1. Расчет токов симметричного трехфазного к. з. в точке К1

       1.1. Приближенное приведение в относительных единицах для т. к.з. К1

Принимаем SБ = 1000 МВА; U cр1 = 6,3 кВ; U cр2 = 115 кВ; U cр3 = 515 кВ.

   

          Рисунок 1.1. - Расчётная схема замещения 
 
 
 

          1.1.1Определение реактивных сопротивлений элементов

          Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

   

Где UК – напряжение короткого замыкания; SH – номинальная полная мощность трансформатора.

          Расчет сопротивлений трансформаторов:

Т1:

Т2:

                Т3:                         

Т4:

       Т5:

      

         Расчет сопротивлений линий электропередач:

   

   

Где UСР – среднее напряжение РУ; Худ – удельное сопротивление линии; l – длина ЛЭП.

     

         Расчет сопротивлений генераторов:

   G1,2:

   G3:

G4:

Где Х// – относительное сопротивление генератора; SH,Г – номинальная полная мощность генератора.

         Расчет сопротивлений реакторов:

   

;

Где Х – относительное сопротивление реактора.

        Сопротивление системы:

        1.1.1.1. Расчёт сверхпереходных ЭДС источника

При применении системы относительных единиц  , .

Система является источником бесконечной мощности, поэтому

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            1.1.1.2. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

   

 

   

          Рисунок 1.2. – Упрощенная схема замещения

   

   

         Используем метод коэффициентов участия:

   

         Определим коэффициенты участия:

   

   

          Рисунок 1.3 – Лучевая схема  замещения

          Обьединим источники :

          Используем метод коэффициентов участия:

          Определим коэффициенты участия:

          Рисунок 1.4 – Лучевая схема замещения

          Приведем лучевую схему к сопротивлению одной ветви:

   

          Рисунок 1.5. – Результирующая схема замещения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          1.1.2. Определение активного сопротивления

   

          Рисунок 1.6. – Схема замещения 

          Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

   

   

Где ∆Ркз – изменение активного сопротивления короткого замыкания.

     Расчет  сопротивлений трансформаторов:

Т1:  

Т2: 

                            

                          Т3: 

Т4:  

          Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

Где UСР – среднее напряжение РУ; r0 – удельное сопротивление линии;

l – длина ЛЭП.

          Расчет сопротивлений генераторов:

   G1:

   G2:

   G3:

   G4:

Где Х  – относительное реактивное сопротивление  генератора; ω – частота;

 ТА – постоянная времени.

          Система:

          Активное сопротивление реакторов не учитывается. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            1.1.2.1. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

   

          Рисунок 1.7. – Упрощенная схема замещения 

   

 

   

          Рисунок 1.8. – Результирующая схема замещения 

   

 

          1.1.3. Определение токов короткого замыкания в точке К1 

          Найдём значение базисного тока:

         

    ;

          Определение начального периодического тока к. з.:

         

          Расчет ударного  тока:

        

Где - ударный коэффициент принимается для элементов или части энергосистемы; - значение постоянной времени затухания апериодической составляющеё тока КЗ.

        

    ;

        

     

        

          Определение апериодической составляющей тока к. з.:

     

;

Где - время размыкания контактов.

     

;

          Определение периодической составляющей тока к. з.:

     

 т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к. принимаем

     

т. к. принимаем

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          1.2. Точное приведение в относительных единицах для т. к. з. К1 

     SБ = 1000 МВА;

     В качестве основной принимаем ступень, где происходит к.з.:

     U б1 = 110 кВ; U б2 = U б1 /К Т1 = 110*500 /121 = 455 кВ;

     U б3 = U б1 /К Т2 = 110*500 /121 = 455 кВ;

     U б4 = U б1 /К Т2*КТ3 = 110*500/121*15,75 /525 = 13,64 кВ;

     U б5 = U б1 /К Т = 110*15,75 /121 = 14,32 кВ;

     U б6 = U б1 /К Т = 110*6,3 /115 = 6,03 кВ;

     U б7 = U б1 /К Т = 110*13,8 /121 = 12,55 кВ; 

          1.2.1. Определение реактивных сопротивлений элементов 

          Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

   

     Расчет  сопротивлений трансформаторов:

     Т1: 

      Т2:

               Т3:

       

Т4:

            Т5:

     

 
 

          Расчет сопротивлений линий электропередач: 

   

   

   

          Расчет сопротивлений генераторов:

                        G2:    

    

   G1:

 

   G3:

   G4:

          Расчет сопротивлений реакторов:

   

          Сопротивление системы:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            1.2.1.1. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки   к. з. К1  

   

 

 

          Упрощенная схема замещения аналогична приближенному приведению.

   

   

          Используем метод коэффициентов участия:

   

          Определим коэффициенты участия:

   

   

          Рисунок 1.9 – Лучевая схема замещения

          Обьединим источники :

          Используем метод коэффициентов участия:

 

          Определим коэффициенты участия:

          Рисунок 1.10. – Лучевая схема замещения

     Приведем  лучевую схему к сопротивлению  одной ветви:

    
   

                     

          Рисунок 1.11. – Результирующая схема замещения 
 
 
 
 
 
 

          1.2.2. Определение активного сопротивления

          Схема  замещения аналогична приближенному приведению.

          Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

     

     

Т1:  

Т2: 

                   Т3:

Т4:  

          Расчет сопротивлений линий электропередач:

W1:

W2:

W3:

W4:

          Расчет сопротивлений генераторов:

G1:

G2:

G3:

G4:

         Система:

          Активное сопротивление реакторов не учитывается. 
 

            1.2.2.1. Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К1

     Упрощенная  схема замещения аналогична приближенному  приведению.

   

   

   

          Рисунок 1.12. – Результирующая схема замещения 
 
 
 
 
 

          1.2.3. Определение токов короткого замыкания в точке К1

          Найдём значение базисного тока:

         

    ;

          Определение начального периодического тока к. з.:

         

          Расчет ударного  тока:

        

Где - ударный коэффициент принимается для элементов или части энергосистемы; - значение постоянной времени затухания апериодической составляющеё тока КЗ.

        

    ;

        

        

          Определение апериодической составляющей тока к. з.:

     

;

          Где - время размыкания контактов.

     

;

           Определение периодической составляющей тока к. з.:

     

т. к. Е1 - источник бесконечной мощности.

т. к.
принимаем

т. к.
принимаем
 

     

     2. Расчет токов симметричного трехфазного  к. з. в точке К5 

     2.1. Точное приведение в именованных единицах 

     2.1.1. Определение реактивного сопротивления элементов 

     В качестве основной принимаем ступень, где происходит к.з. Uосн=110 кВ.

          Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:

   

     Расчет  сопротивлений трансформаторов:

     Т1:

Т2:

           Т3:

     

Т4:

            Т5:

     

          Расчет сопротивлений линий электропередач: 

   

Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в электроэнергетической системе