Определение параметров элементов схемы замещения в именованных единицах

ВВЕДЕНИЕ

Коротким замыканием (далее КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. При КЗ токи в поврежденных фазах увеличиваются в несколько раз по сравнению с предшествующим режимом работы электроустановки, а напряжения снижаются, особенно вблизи места повреждения.

Протекание больших токов вызывает повышенный нагрев проводников, а это ведет к увеличению потерь электроэнергии, ускоряет старение и разрушение изоляции, может к потере механической прочности токоведущих частей и электрических аппаратов.

Снижение уровня напряжения при КЗ в сети ведет к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности и даже полному останову.

Резкое снижение напряжения при КЗ может привести к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электростанций и частей электрической системы, возникновению системных аварий. В результате возможно лавинообразное развитие системной аварии.

Элементы электрических систем обладают активными, индуктивными сопротивлениями и емкостными проводимостями. Поэтому при внезапном нарушении режима работы вследствие КЗ электрическая система представляет собой колебательный контур. Токи в ветвях и напряжение в узлах будут изменяться в течение некоторого времени после возникновения КЗ в соответствии с параметрами этого контура. За время КЗ с момента его возникновения до момента отключения поврежденного участка в цепи протекает переходный процесс с большими мгновенными токами, вызывающими электродинамическое воздействие на электрооборудование. При длительном, более 0, 01 с, КЗ токи оказывают термическое действие, которое может привести оплавлению и выгоранию контактов, повреждению самих токоведущих частей.

Таким образом, режим КЗ является аварийным. Необходимо уметь рассчитывать эти режимы, в частности, определять величины токов КЗ в любой точке электрической системы в любой момент времени.

Результаты расчета используются: при выборе и проверке проводников и электрических аппаратов по электродинамической и термической стойкости, а выключателей и предохранителей – еще и по отключающей способности; определении рациональных схем и режимов выдачи, передачи и распределении мощности в электрической системе; выборе необходимых средств ограничения токов КЗ; для оценки условий работы и настройки релейной защиты и автоматики; для анализа аварий в электроустановках; для проектирования заземляющих устройств; оценки допустимости и разработки методики проведения различных испытаний в электрических системах; подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений и т.д.

Курсовая работа систематизирует, расширяет и углубляет теоретические знания студента, знакомит с новейшими достижениями в области проектирования и расчетов предполагаемых токов короткого замыкания на оборудовании электрических сетей. Также позволяет применять полученные знания при решении реальной задачи, развить навыки самостоятельной работы и принятия решений.

Задача студента вычислить численные значения действующего значения периодической составляющей тока трехфазного короткого значения в первоначальный момент времени в соответствующих точках схемы, и найти численные значения ударных токов короткого замыкания в этих же точках.

Объект работы – расчетная схема электроснабжения (см. рисунок 1).

Рисунок 1 – Общая расчетная схема электроснабжения

Расчетная часть

Расчет тока трехфазного КЗ в точке К-1 в именованных единицах

Составим расчетную схему для определения тока КЗ в точке К-1.

Рисунок 3 – Расчетная схема для определения тока КЗ в точке К-1

Определим схему замещения для расчета тока трехфазного короткого замыкания в точке К-1.

Рисунок 4 – Схема замещения для расчета тока трехфазного КЗ в точке К-1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Любая электрическая сеть включает в себя электрооборудование. Для правильного подбора электрооборудования и для уменьшения материального ущерба в результате аварийных режимов в электрических сетях нужно уметь правильно определять значения прогнозируемых токов короткого замыкания.

Задача студента научиться определять значения прогнозируемых токов короткого замыкания для повышения надежности электроснабжения предприятий и городов, для выбора рациональных схем электроснабжения, для снижения материально ущерба и себестоимости устанавливаемого оборудования.

В ходе выполнения работы студент ознакомился с методами и правилами выполнения расчетов токов короткого замыкания, с методами преобразования и упрощения схем замещения устанавливаемого оборудования, с расчетом ударных токов короткого замыкания в электрических сетях.

Расчет токов короткого замыкания приведен как в именованных, так и в относительных единицах. В каждом конкретном случае приводятся примеры с иллюстрациями преобразования схем замещения. Результаты расчетов и в имено-ванных, и в относительных единицах совпадают, что позволяет судить о правиль-ности и достоверности сделанных расчетов.

Таким образом, цель работы достигнута, задачи – решены.

Выполненная работа имеет практическую ценность для студентов курса переходные процессы в электроэнергетических системах, как наглядный пример или образец для решения задач по расчету токов коротких замыканий в электрических сетях напряжением выше 1000 В, а также специалистов занимающихся изучением и исследованием переходных процессов в электроэнергетических системах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. – СПб.: БХВ-Петербург, 2014. – 608 с.

2 ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. – Введ. 2007-07-12. – М.: Стандартинформ, 2007.

3 Коровин, Ю.В. Расчет токов короткого замыкания в электрических системах: учебное пособие / Ю.В. Коровин, Е.И. Пахомов, К.Е. Горшков. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. – 114 с.

4 Конюхова, Е.А. Электроснабжение объектов: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.А. Конюхова. – 10-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 320 с.

5 Рожкова, Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова. – 11-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 448 с.

6 Переходные процессы в системах электроснабжения: методические указания по выполнению курсовой работы / сост.: С.Н. Разыграев, Д.П. Химичева; под ред. А.В. Прохорова. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2015. – 40 с.

ВВЕДЕНИЕ

Объект работы – расчетная схема электроснабжения (см. рисунок 1).

Рисунок 1 – Общая расчетная схема электроснабжения

Расчетная часть

Определение параметров элементов схемы замещения в именованных единицах

Определим параметры элементов схемы замещения. За базовое напряжение примем напряжение точек КЗ К-1, К-2, т.е. U_б= 10, 5 кВ.

Определим мощность трехфазного КЗ на шинах 230 кВ S_к⁽³⁾, МВА:

где – среднее номинальное напряжение ступени, на которой рассчиты-вается мощность трёхфазного КЗ, В;

I_к⁽³⁾ – заданное значение тока трехфазного КЗ, А.

Определим индуктивное сопротивление энергосистемы x_{с ном}, Ом:

Определим индуктивное сопротивление энергосистемы, приведенное к базовому напряжению x_{с б}= x₁, Ом:

Определим индуктивное сопротивление обмотки высокого напряжения трансформатора, приведенное к базовому напряжению x_{Т ВН} = x₂, Ом:

где – напряжение короткого замыкания между выводами обмоток высокого и низкого напряжения, выраженное в %;

– номинальная мощность трансформатора, МВА.

Определим индуктивное сопротивление обмоток низкого напряжения трансформатора, приведенное к базовому напряжению :

Определим активное сопротивление обмоток низкого напряжения трансформатора, приведенное к базовому напряжению :

где – потери короткого замыкания трансформатора, Вт;

– номинальный ток во вторичной обмотке трансформатора, А.

где – номинальное напряжение обмотки низкого напряжения трансформатора, В.

Определим индуктивное сопротивление линии из кабеля СБ 3× 120 длиною в 7 км , приведенное к базовому напряжению:

где – удельное индуктивное сопротивление кабеля на 1 км длины, Ом/км [1];

– длина линии, км;

– среднее напряжение в месте установки данного элемента цепи электроснабжения, кВ.

Определим активное сопротивление линии из кабеля СБ 3× 120, приведенное к базовому напряжению :

где – удельное активное сопротивление кабеля длиною в 1 км, Ом/км [1].

Определим индуктивное сопротивление линии из кабеля ААБ 3× 185 длиною в 5 км, приведенное к базовому напряжению :

Определим активное сопротивление линии из кабеля ААБ 3× 185, приведенное к базовому напряжению :

Определим индуктивные сопротивления ветвей сдвоенного реактора, приведенные к базовому напряжению :

где – коэффициент связи обмоток реактора;

– номинальное индуктивное сопротивление реактора, Ом.

Определим активное сопротивление ветвей реактора :

где – номинальные потери на фазу в ветвях реактора, Вт [1];

– номинальный ток ветви реактора, А.

Определим индуктивное сопротивление линий из кабеля СБ 3× 70 длиною 0, 2 км, приведенные к базовому напряжению :

Определим активное сопротивление линий из кабеля СБ 3× 70 :

Определим сверхпереходные индуктивные сопротивления по продольной оси синхронных электродвигателей, приведенные к базовому напряжению

где – сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси двигателя в относительных номинальных единицах;

– номинальная полная мощность синхронного электродвигателя, МВА.

где – коэффициент кратности пускового тока.

Определим активные сопротивления обмоток статоров электродвигателей [2, п. 2.9]:

Численные выражения активных и индуктивных сопротивлений элементов сети электроснабжения отразим на рисунке 2.

Рисунок 2 – Общая схема замещения системы электроснабжения (сопротивления элементов указаны в омах)

12 3 Следующая ⇒