Розрахунок електромагнітних процесів у системах електропостачання
МІНІСТЕРСТВО НАУКИ ТА ОСВІТИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра “Електричні станції та мережі”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи
по курсу : «Перехідні процеси у в системах електропостачання»
на тему : «Розрахунок електромагнітних процесів у системах електропостачання»
Виконав ст.гр. __________ _________
дата підпис
Перевірив ас. __________ _________
дата підпис
Нормаконтролер ас. __________ _________
дата підпис
Донецьк
РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка: 32с., 11 рис., 5 джерел,1 таблиця, 1 додаток.
Об’єкт дослідження – система електропостачання.
Мета роботи - придбання практичних навичок розрахунку електромагнітних перехідних процесів у системах електропостачання. Під час її виконання провела розрахунки струмів та напруг при симетричних та несиметричних коротких замиканнях у високовольтній мережі, струмів замикання на землю в мережах з ізольованою нейтраллю, а також визначила струми КЗ в низковольтних мережах. Побудувала векторних діаграм струмів та напруг при несиметричних коротких замиканнях.
ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ, ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ, КОРОТКІ ЗАМИКАННЯ, МЕРЕЖА, НЕЙТРАЛЬ,ВЕКТОРНІ ДІАГРАМИ.
ЗМІСТ
Перелік умовних позначень та скорочень
Вступ
1.Розрахунок струмів трифазного короткого замикання
1.1 Вихідні дані
1.2Складання та перетворення схеми заміщення
1.3 Розрахунок струмів трифазного КЗ у початковий момент часу
1.4 Розрахунок струмів КЗ у довільний момент часу
2.Розрахунок несиметричного короткого замикання
2.1 Складання та перетворення схем заміщення окремих послідовностей
2.2 Розрахунок струмів та напруг при несиметричному КЗ
2.3 Побудова векторних діаграм
3.Визначення стуму замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю
4.Особливості розрахунку струмів короткого замикання в мережі 0,4 кВ
Висновки
Перелік посилань
Додаток А
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ
СЕП – системи електропостачання;
КЗ - коротке замикання;
ЕРС – електрорушійна сила;
Uб - базисна напруга;
G - генератори;
М - асинхронний двигун;
MG - синхронний двигун.
ВСТУП
Задача досліджень та розрахунків перехідних процесів є у тому, щоб аналізуючи особливості роботи та якісно нові властивості при кількісних змінах у системах електропостачання, передбачати проходження перехідних процесів та керувати ними.
Дослідження та розрахунок перехідних процесів є одним з необхідних умов розв’язання багатьох задач, що з’являються при проектуванні та експлуатації систем електропостачання. Ці задачі пов’язані з дослідженням електромагнітних перехідних процесів, вибором принципу дії та настроювання автоматичних пристроїв проти аварійного керування, аналізом механічних перехідних процесів з метою визначення умов стійкості електричного навантаження систем та розробки заходів для забезпечення безперервної роботи промислових підприємств в різних режимах систем електропостачання.
За дослідженнями та розрахунками перехідних процесів слід проектувати такі системи, в яких перехідні процеси закінчувалися б злагодженим потрібним стійким режимом. При цьому перехідні процеси мають розглядатися з боку надійності всієї системи та її поведінка при зміні умов роботи.
В процесі експлуатації систем однією з основних причин порушення нормального режиму роботи окремих електроустановок та системи в цілому є короткі замикання, які є випадковими або спеціальними, не передбачуваними нормальним режимом роботи, електричні з’єднання різних точок електроустановки між собою або з землею.
Для розв’язання складних задач та проведення традиційних розрахунків перехідних процесів зараз широко застосовують засоби обчислювальної техніки.
1 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ ТРИФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
Вихідні дані
На рисунку 1.1 привела вихідну схему електричної системи
Рисунок 1.1 – Вихідна схема.
Характеристики складових системи обирала за довідником [4].
Таблиця 1.1 – Вихідні дані
Генератори G1,G2 | Pн, МВт | 300 |
Трансформатори Т1,Т2 |
Sн, МВА Uн, кВ |
400 220 |
Трансформатори Т3, Т4 | Sн, МВА | 32 |
Трансформатор Т5 | Sн, кВА | 2500 |
Двигун М |
Pн, кВт 4 штуки |
800 |
Двигун MG |
Pн, кВт 2 штуки |
500 |
Вимикач QF | Iн, А | 4000 |
Система GS | Sкз, МВА | 4500 |
Повітряна лінія WL1 |
L, км Х0/х |
60 3,5 |
Повітряна лінія WL2 |
L, км Х0/х |
35 3,0 |
KL1 | 0,3 | |
KL2 | 1 | |
KL3 | 8,2 | |
KL4 | 9,2 |
Генератори G1,G2 тип ТГВ-300-2У3 :
номінальна повна потужність Sн= 353 МВА
номінальна напруга Uн= 20 кВ;
cosцн =0,85;
номінальний струм Ін= 10,19 кА;
xd//=0.195 в.о.
Трансформатори Т1 та Т2 типу ТДЦ –400000/220-78Т1
номінальна вища напруга Uвн=237 кВ;
номінальна нижча напруга Uнн=21 кВ;
Uк=11%.
Трансформатори Т3 та Т4 типу ТРДН-32000/220:
номінальна вища напруга Uвн=230 кВ;
номінальна нижча напруга Uнн=6,3 кВ.
UкВН=11,5%.
Трансформатор Т5 типу ТМ-2500/10:
Uк=6,5%;
Рк =23,5 кВт.
Асинхронний двигун М типу ДА302-17-44-8У1:
номінальна напруга Uн=6 кВ;
кратність стуму 6.8;
ККД 93,5;
cosцн =0,85;
Синхронний двигун МG типу СДН 14-44-12У3:
номінальна напруга Uн=6 кВ;
кратність стуму 5.3;
ККД 93,2;
cosцн =0,9;
Вимикачі типу 7025С 4000/380.
Складання та розрахунок схеми заміщення
Рисунок 1.2 – Схема заміщення.
====0,033.
WL1: в.о..
WL2 : в.о..
T1, T2 : в.о..
Т3, Т4: в.о..
в.о..
КL1: в.о..
КL2: в.о..
MG: в.о.;
;
в.о..
M: в.о.;
.
G1, G2: в.о..
Для енергосистеми приймаю Е=1,05
Над перехідна ЕРС синхронних генераторів та синхронних електродвигунів, що працюють до КЗ із перезбудженням, визначається за формулою:
,
де , - напруга на виводах машини і струм статора в попередньому режимі;
- кут зсуву фаз між струмом і напругою в попередньому режимі;
- над перехідний опір машини при нормальних умовах.
До виникнення КЗ двигуни працювали у номінальному режимі, тому
.
Для асинхронних двигунів:
М: в.о..
Для синхронних:
G :
;
MG : в.о..
Безпосередній розрахунок для схеми заміщення.
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о..
Тому що кількість АД дорівнюю 4, а СД – 2, одержуємо:
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о.;
в.о..
Рисунок 1.3 – Отримана схема заміщення
Напруга прямої послідовності:
в.о..
в.о.;
;
кА;
кА.
Струм від двигунів:
в.о.;
в.о..
Перший закон Кирхгофа:
Звідки:
в.о..
Напруга у точці В:
в.о..
Струм генераторів:
в.о..
Струм системи:
в.о..
1.3 Розрахунок струмів трифазного КЗ у початковий момент часу
Струми джерел в багатопроменевій зірці:
кА;
кА;
кА;
кА.
Загальний струм в місці КЗ:
кА.
1.4 Розрахунок струмів КЗ у довільний момент часу
Визначення періодичного струму КЗ у довільний момент часу від генераторів потужністю до 500 МВт включно, від синхронних компенсаторів та електродвигунів проводиться із застосуванням методу типових кривих.
Номінальні струми машин, приведених до точки КЗ:
Іном(М)=кА;
Іном(МG)=кА;
Іном(G)=кА.
Віддаленість точки КЗ від синхронної машини характеризується відношенням діючого значення періодичної складової струму цієї машини в початковий момент КЗ до номінального струму машини:
.
,
;
,
;
.
Розрахунок періодичної складової струму КЗ у довільний момент часу. при коротке замикання вважається віддаленим і періодична складова струму КЗ приймається незмінної по амплітуді: . Не змінюється в часі і періодична складова струму КЗ від енергосистеми.
кА;
кА;
кА;
кА - const.
Аперіодична складова струму КЗ від будь-якого джерела у довільний момент часу визначається по формулі
,
де – періодичний струм КЗ від цього ж джерела у початковий момент часу;
– постійна часу згасання аперіодичної складової струму КЗ, с.
Для всіх характерних гілок електричної системи, крім гілок електродвигунів, значення визначається за табл. Д.2.2.
Тоді отримуємо аперіодичні складові:
кА;
кА;
кА;
кА.
Сумарна аперіодична складова дорівнює:
кА.
Ударний струм (максимальне миттєве значення повного струму) звичайно має місце через 0,01с після початку КЗ. Його значення визначається за формулою:
,
де – ударний коефіцієнт.
кА;
кА;
кА;
кА.
Сумарний ударний струм дорівнює:
кА.
розрахунок несиметричного короткого замикання
2.1 Складання та перетворення схем заміщення окремих послідовностей
Розрахунок несиметричних коротких замикань виконується методом симетричних складових із використанням схем заміщення прямої, зворотньої і нульової послідовностей.
Спочатку складаю схему заміщення прямої послідовності. Вона буде аналогічна схемі заміщення для розрахунку трифазного КЗ за винятком місцезнаходження точки КЗ. Схема заміщення прямої послідовності перетворюють до найпростішого виду (одна гілка з сумарною ЕРС та сумарним опором прямої послідовності ).
Рисунок 2.1 – Схема заміщення для прямої послідовності.
в.о.;
в.о..
Рисунок 2.2 – Перетворена схема заміщення для прямої послідовності
в.о.;
в.о.;
в.о..
Далі складаю та перетворюю схему заміщення зворотньої послідовності. Вона відрізняється від схеми прямої послідовності тим, що всі ЕРС джерел дорівнюють нулю, а генератори представляються своїми опорами зворотньої послідовності. У результаті перетворення схеми заміщення визначають результуючий опір зворотньої послідовності .
в.о..
Рисунок 2.3 – Схема заміщення для нульової послідовності.
Схему заміщення нульової послідовності також перетворюють до найпростішого виду і визначають результуючий опір нульової послідовності .
в.о.
в.о.
в.о.
.о.
в.о.
в.о.
Рисунок 2.4 – Схема для нульової послідовності
в.о.
2.2 Розрахунок струмів та напруг при несиметричному КЗ.
Сумарні опори послідовностей:
х1∑=0,0479 в.о.;
х2∑=0,0479в.о.;
х0∑=0,1= в.о.;