Расчет токов при коротких замыканиях

Переходные процессы — это процессы, которые сопровождают переходный режим.

В данной курсовой работе рассмотрены методы расчета токов при коротких замыканиях (КЗ) в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ с использованием регламентированных методик.

Используются инженерные методики расчета параметров схем замещения элементов электроэнергетических систем в относительных единицах, методики расчета токов КЗ в начальный и в произвольный момент времени при симметричных и нессиметричных КЗ.

Короткое замыкание? это любое непредусмотренное нормальными условиями эксплуатации замыкание между фазами или замыкание одной или нескольких фаз на землю в сети с глухозаземленной нейтралью.

Электрическая система? это условно выделенная часть электроэнергетической системы, в которой осуществляются выработка, преобразование, передача и потребление электрической энергии. В результате аварийных ситуаций в системе возникают переходные процессы, в технике которых происходит переход от одного режима к другому.

замыкание электрический ток электроустановка.

РАБОЧИЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1.

Рассчитать начальное значение периодической составляющей тока и значение ударного тока в месте повреждения при трехфазном КЗ в точке схемы К4.

Задание 2.

Рассчитать и построить векторные диаграммы токов и напряжений в начальный момент времени несимметричного КЗ (двухфазное КЗ на землю) в точке схемы К2.

Задание 3.

Рассчитать и построить кривую изменения периодического тока в ветви синхронной машины при трехфазном КЗ в точке схемы К5. Расчет произвести по уравнению огибающей c учетом АРВ в интервале времени .

Задание 4.

Рассчитать значение периодической составляющей тока в месте повреждения к моменту отключения выключателем трехфазного КЗ, возникшего в точке схемы К1. Использовать метод типовых кривых.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Рис. 1. Расчетная схема.

ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

Система:

.

Синхронная машина (турбогенератор):

.

Трансформатор «Т»:

.

Автотрансформатор «АT».

.

Линия W1:

.

Линия W2:

.

Трансформатор собственных нужд (ТСН):

.

ЗАДАНИЕ № 1

Рис. 2. Эквивалентная схема замещения.

; (1.1).

;

.

Приведем параметры электрооборудования к системе относительных единиц.

C:; (1.2).

; (1.3).

. (1.4).

W1: Для одноцепной линии:

(1.5).

W2: Для двухцепной линии:

(1.6).

T: (1.7).

АТ:

AT:

Г: (1.11).

(1.12).

(1.13).

Упростим схему замещения (рис. 2).

(1.14).

(1.15)

что нет необходимости.

в учете активного сопротивления при расчете тока трехфазного КЗ.

(1.16) (1.13).

Рис. 3. Упрощенная схема замещения.

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени.

. (1.17).

Определим ударный ток короткого замыкания.

(1.18).

где — ударный коэффициент.

; (1.19).

; (1.20).

;

.

ЗАДАНИЕ № 2

Рис. 4. Эквивалентная схема замещения для однофазного КЗ на землю в точке К2.

Определяем параметры электрооборудования в системе относительных единиц для различных последовательностей.

C: ;

;

W1:

(2.1).

W2:

T:

(2.2).

Г:

.

АТ:

Упростим схему замещения:

Рис. 5. Упрощенная схема замещения.

(2.3).

(2.4).

Для 2-х фазного КЗ на землю:

(2.5).

(2.6).

(2.7).

(2.8).

(2.9).

(2.10).

(2.11).

(2.12).

(2.13).

Рис. 6. Векторная диаграмма токов.

Рис. 7. Векторная диаграмма напряжений.

ЗАДАНИЕ № 3

Параметры синхронной машины. Табл. 1.

Определим значения синхронной, переходной и сверхпереходной ЭДС синхронной машины.

(3.1).

;

.

1. C учетом АРВ.

Рассчитаем принужденную составляющую тока.

(3.2).

(3.3).

(3.4).

— коэффициент форсировки возбуждения для синхронных генераторов.

— тиристорный возбудитель.

Уравнение огибающей периодического тока.

(3.5).

где,. (3.6).

; (3.7).

;

;

;

Окончательно получаем.

2. Без учета АРВ.

Для генераторов, не оснащенных АРВ, действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени определяется по выражению.

(3.8).

; (3.9).

По выражению (3.7):

;

(3.10).

ЗАДАНИЕ № 4

1. Схема замещения электрической системы Рис. 9.

2. Определяем начальное значение периодического тока в радиальной цепи: синхронная машина — точка КЗ, как.

; (4.1).

3. Вычисляем электрическую удаленность КЗ, как.

; (4.2).

4. Находим коэффициент, который характеризует степень изменения периодического тока машины к моменту как (4.3), по типовой кривой к моменту отключения.

(4.4).

где — собственное время отключения выключателя;

— время срабатывания релейной защиты ().

Выбираем выключатель по номинальному току синхронного генератора.

; (4.5).

Выбираем выключатель типа МГУ — 20 — 90 с номинальными параметрами, , .

по (4.4):

.

.

5. Рассчитываем ток синхронной машины к моменту, о.е.

; (4.6).

6. Вычисляем эквивалент сети, учитывающий подпитку точки КЗ от других источников энергии (система) с параметрами .

; .

7. Определяем ток подпитки от эквивалентной сети, о.е.

; (4.7).

8. Находим суммарный ток КЗ в начальный момент времени.

; (4.8).

Находим отношение тока СМ в начальный момент времени к полному току КЗ в начальный момент времени.

.

ток подпитки от сети можно считать незатухающим, т. е.

9. Вычисляем суммарный ток КЗ к моменту в виде.

; (4.9).

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был произведен расчет токов короткого замыкания при трехфазном КЗ, двухфазном КЗ на землю, а также при трехфазном замыкании в ветви синхронного генератора.

Расчет токов трехфазного КЗ производился по методу эквивалентного генератора и дал следующие результаты.

;

.

Расчет токов однофазного КЗ на землю производился по методу симметричных составляющих и дал результаты, представленные на векторной диаграмме токов и напряжений (рис. 6 и рис.7).

При рассмотрении трехфазного КЗ в ветви синхронной машины была получена кривая изменения периодического тока в ветви синхронной машины, представленная на рис. 8.

В задании № 4 производился расчет тока трехфазного КЗ при учете степени изменения периодического тока машины с течением времени и было получено значение суммарного тока КЗ моменту в точке К1.

.