ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

РУБЦОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

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

Кафедра электроэнергетики

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

к курсовой работе

«Переходные процессы в электроэнергетических системах»

Вариант 2123

 

 

Работу выполнил

студент группы ЭПП-41д Грищук И.С.

^{подпись Ф.И.О.}

Руководитель

работы Парфенова Н.А.

^{подпись Ф.И.О.}

Курсовая работа

защищена с оценкой __________________________________________

 

 

2008г

1. Задание на курсовую работу

1. На основании схемы электроснабжения и исходных данных требуется рассчитать трехфазное КЗ в заданной точке «К» схемы методом расчетных кривых для начального момента времени, через 0 с; 0,2 с после начала КЗ и в установившемся режиме.

2. Рассчитать аналитически ток несимметричного КЗ в соответствии с вариантом. Построить векторные диаграммы токов и напряжения в точки КЗ

3. Рассчитать устойчивость эквивалентного генератора электростанции при успешном автоматическом повторном включении поврежденной линии электропередачи

4. Определить предельное по сохранению динамической устойчивости время паузы АПВ. Определить предельное время и предельный угол при полном сбросе мощности и предельный угол отключения при несимметричном КЗ методом последовательных интервалов.

 

2. Содержание

1. Задание

2. Содержание

3. Исходные данные

4. Приведение сопротивлений и ЭДС элементов СЭС к базисным условиям

5. Определение трехфазного КЗ методом расчетных кривых

6. Расчет аналитически тока несимметричного КЗ

Расчет результирующего сопротивления прямой последовательности

Расчет результирующего сопротивления обратной последовательности

Расчет результирующего сопротивления нулевой последовательности

Определение симметричных составляющих токов и напряжений несимметричного КЗ

Векторные диаграммы токов и напряжений несимметричного КЗ

7. Расчет устойчивости эквивалентного генератора электростанции (ЭС) при успешном автоматическом повторном включении (АПВ) поврежденной линии электропередачи (ЛЭП)

8. Определение предельного по сохранению динамической устойчивости

времени паузы АПВ

 

 

3. Исходные данные

Таблица 3.1 - Параметры генераторов

Обозначение по схеме	Тип	Рном, МВт	cosφ	Uном, кВ	Сопротивления, о.е.
x''d	x'd	xd	x2	Tj, сек
G1,G2	ТВФ-60-2	60,0	0,80	10,5	0,146	0,217	1,657	0,178	5,8
G3	ТВФ-120-2	120,0	0,80	10,5	0,214	0,314	2,155	0,261	6,5

Все генераторы снабжены АРВ.

Мощность короткого замыкания на шинах системы «С» МВА.

Таблица 3.2 - Параметры линий электропередачи

Л1	Л2	Л3	Л4, Л5	Л6, Л7	Л8, Л9
L, км	L, км	L, км	L, км	L, км	L, км

Таблица 3.3 - Мощности нагрузок

Мощность нагрузок, кВА
Н1	Н2	Н3
кВА	кВА	кВА
0,3	0,2	0,4

Таблица 3.4 – Параметры трансформаторов

Обозначение на схеме	Тип (номинал. мощность S, МВА)	Напряжения обмоток U, кВ	Напряжение КЗ uкз, %
ВН	СН	НН	В-С	В-Н	С-Н
Т1, Т2	ТДЦ-125	242,00	~	10,50	~		~
Т3	ТДЦ-200	242,00	~	10,50	~		~
Т4	ТДЦ-80	242,00	~	10,50	~		~
Т5,Т6	АОДЦТН-267	500/	230/	15,75/	8,50		12,5
Т7, Т8	ТДТН-40	230,00	38,50	6,60	12,50		9,5
Т9, Т10	ТДН-16	38,50	~	10,50	~		~

Таблица 3.5 – Необходимые условия

Точка КЗ	Вид несимметрии	Вид АПВ	Продолжительность паузы АПВ
К2	К(1.1)	ТАПВ	1,2

Используемые реакторы:

L1 – ТОРМ – 110 – 650 – 15,

L2 – ТОРМ – 220 – 325 – 12,

L1, L4 – РТМТ – 35 – 200 – 6.

 

Рисунок 3.1 – Электрическая расчетная схема системы

4. Приведение параметров элементов к базисным условиям

Параметры элементов электрической схемы замещения могут быть выражены как в именованных, так и в относительных единицах. При наличии нескольких ступеней трансформации расчет схемы замещения удобнее вести в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.

Для вычисления электрических величин (тока, сопротивления, напряжения, мощности) в относительных единицах необходимо выбрать базисные величины, единые для всей схемы. Базисные величины могут выбираться произвольно. В качестве базисной мощности целесообразно принять круглое число (100 МВА, 1000 МВА) или часто повторяющуюся в заданной схеме номинальную мощность, в качестве базисного напряжения - напряжение ступени, где произошло КЗ, принятое по шкале средних номинальных напряжений МВА и кВ.

Базисный ток основной ступени:

, (4.1)

кА;

Сопротивление двухобмоточных трансформаторов:

, (4.2)

где - напряжение КЗ трансформатора; - номинальная мощность трансформатора, МВА;

;

;

;

;

;

.

Сопротивление однофазного автотрансформатора:

. (4.3)

Напряжения короткого замыкания обмоток рассчитываются:

; (4.4)

; (4.5)

; (4.6)

;

;

;

;

;

;

;

.

Сопротивление трехобмоточного трансформатора:

;

;

;

;

;

;

.

Сопротивление реакторов и базисные токи для расчета ступени нейтрали реактора

; (4.7)

; (4.8)

кА;

;

кА;

;

кА;

кА;

;

.

Сопротивление турбогенератора в относительных единицах определяется:

, (4.9)

где - сверхпереходное продольное сопротивление в относительных единицах, приведенное к базисным условиям.

- номинальная мощность генератора (МВА), определяется по формуле:

; (4.10)

МВА;

МВА;

МВА;

;

;

.

Сверхпереходная ЭДС в относительных единицах определяется по формуле:

(4.11)

;

;

.

Приведенное сопротивление питающей системы:

, (4.12)

где - мощность короткого замыкания;

;

- сверхпереходная ЭДС питающей системы;

Сопротивление нагрузки в относительных единицах, приведенное к базисным условиям:

, (4.13)

где = 0,35 - сверхпереходное сопротивление, отнесенное к среднему номинальному напряжению ступени, на которой эта нагрузка подключена, и суммарной полной мощности нагрузки;

МВА;

МВА;

МВА;

;

;

.

Сверхпереходная ЭДС обобщенной нагрузки, отнесенная к среднему номинальному напряжению ступени, на которой эта нагрузка подключена, принимается равной 0,85;

Сопротивление линии электропередачи, приведенное к базисным условиям, определяется:

, (4.14)

где Ом/км – удельное сопротивление линии;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

5. Метод расчетных кривых

Этот метод применяется для практических расчётов периодической составляющей тока КЗ в разные моменты КЗ. Расчётные кривые представляют собой графическое отображение зависимостей .

Для принципиальной схемы СЭС составляют схему замещения, в которую генераторы вводятся сверхпереходными сопротивлениями, нагрузки отсутствуют, за исключением крупных электродвигателей расположенных вблизи места КЗ и которые рассматриваются как генераторы равновеликой мощности.

Преобразуют схему, находят результирующие сопротивления между источником питания и точкой КЗ

Недостатком метода является: вычисление тока лишь в месте КЗ и невозможность его определения в ветвях.

Рисунок 5.1 – Преобразованная схема замещения для расчета токов КЗ методом расчетных кривых

По рисунку 5.1:

;

;

.

Рисунок 5.2 – Преобразованная схема замещения для расчета токов КЗ методом расчетных кривых

По рисунку 5.2:

.

;

.

Рисунок 5.3 – Преобразованная схема замещения для расчета токов КЗ методом расчетных кривых

По рисунку 5.3:

;

;

;

.

По рисунку 5.4:

;

;

;

.

Рисунок 5.4 – Преобразованная схема замещения для расчета токов КЗ методом расчетных кривых

Рисунок 5.5 – Преобразованная схема замещения для расчета токов КЗ методом расчетных кривых

По рисунку 5.5:

;

;

.

Рисунок 5.6 – Преобразованная схема замещения для расчета токов КЗ методом расчетных кривых

;

Величины расчетных сопротивлений:

(5.1)

где - номинальная суммарная мощность турбогенераторов;

, (5.2)

где - мощность системы;

.

Для начального момента времени t = 0, через t = 0,2 с после начала КЗ и в установившемся режиме t = ¥ по соответствующим расчетным кривым определяются относительные значения токов в ветвях по :

Периодическая составляющая определяется по графику расчетных кривых:

при t = 0 c ;

при t = 0,2 c ;

при t = ∞ c .

Величину для любого момента можно считать постоянной и можно определить:

; (5.3)

.

Искомая величина периодической составляющей тока короткого замыкания для каждого момента времени в именованных единицах определяется по формуле:

, (5.4)

где - суммарные номинальные токи турбогенераторов;

; (5.5)

кА.

Для момента времени t = 0:

кА

 

Для момента времени t = 0,2:

кА.

Для момента времени t = ¥:

кА.

Ударный ток вычисляется по формуле:

; (5.6)

.

6. Расчет аналитическим методом несимметричного КЗ

Аналитический метод расчета дает значение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени с учетом влияния обобщенной нагрузки. Для аналитического расчета необходимо составить электрическую схему замещения, в которую введены генераторы, система и обобщенные нагрузки мощных узлов своими сверхпереходными ЭДС и соответствующими сопротивлениями, а также сопротивления элементов системы, по которым возможно протекание тока КЗ.

В основу расчета несимметричных КЗ положен метод симметричных составляющих, согласно которому любую несимметричную систему векторов (тока, напряжения) можно заменить тремя условными составляющими прямой, обратной и нулевой последовательностями.

Для расчетов токов несимметричного КЗ составляются схемы прямой, обратной и нулевой последовательностей. Схемы замещения каждой последовательности преобразуются к простейшему виду и определяются результирующие сопротивления каждой последовательности , , относительно точки короткого замыкания и результирующая ЭДС прямой последовательности

Схема замещения прямой последовательности является обычной схемой, которая составляется для расчета трехфазного КЗ. В схему вводятся генераторы, система и нагрузки в виде соответствующих ЭДС и сопротивлений, все остальные элементы отображаются на схеме в виде постоянных сопротивлений. Сопротивления элементов схемы прямой последовательности определяются также, как и для симметричного КЗ