Расчет токов короткого замыкания

Министерство образования и науки  Российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Электроэнергетический факультет

 

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "Переходные процессы в электроэнергетических системах"

 

"Расчет токов короткого замыкания"

 

Пояснительная записка

ОГУ 140211.65.5012.05 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Руководитель

                                        к. т. н. доцент

                                                                  ____________В. Т. Пилипенко

                                                              «__»____________2012 г.

 

 

 Исполнитель

                                                         студент группы 09Э-2

                                                                       ___________ К. Р. Валиуллин

                                                                 «__»____________2012 г.

 

 

 

 

Оренбург 2012

Министерство образования и науки Российской Федерации ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Задание на курсовую работу

                        Расчёт токов короткого замыкания

Исходные данные:    1Расчётная схема;

2Таблицы параметров элементов  расчётной схемы (исходные данные).

Перечень подлежащих разработке вопросов:

 1Определить методом эквивалентных ЭДС начальное сверхпереходное и установившееся значения тока 
трёхфазного короткого замыкания;

2 Определить методом типовых  кривых ток трёхфазного короткого  замыкания для различных моментов  времени;

2.1 Построить зависимость  ;

3 Произвести сравнение результатов расчёта обоими методами и сделать выводы;

4 Выполнить расчёт токов инапряжений  привсех видах несимметричного  короткого замыкания расчетных  кривых;

 

4.1 Построить зависимости  ;

4.2Построить в выбранном масштабе векторные диаграммы токов и напряжений в месте короткого замыкания.

Перечень графического материала:

Таблицы результатов расчётов, схемы  замещения, векторные диаграммы, кривые зависимостей.

Дата выдачи задания "___"______________20__ г.

Руководитель Пилипенко В.Т.

Исполнитель

студент группы 09Э2Рапоткин В. Ю.

Срок защиты работы "___"______________20__ г.

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Вариант№2355   Таблица 1 – Генераторы с АРВ Номер станц. Марка генератора МВА кВ о.е. о.е. о.е. А А ОКЗ n 1 ТВС-30 37.5 10.5 0.143 0.15 0.1 200 412 0.49 2 2 2 ТГВ-300 352.9 20 0.195 0.238 0.17 1040 2890 0.524 2 3 3 СВ(580/120)-60 40 10.5 0.225 0.232 0.145 670 1190 1.42 2.06 4 Таблица 2 – Трансформаторы Номер станции  МВА  кВ  кВ % 1 40 121 10.5 10.5 2 400 121 20 10.5 3 40 121 10.5 10.5 Таблица 3 – Автотрансформатор  МВА  кВ  кВ  кВ % % % 125 230 121 10.5 45 28 11 Таблица 4 – Состояние заземляющих  ножей в нейтрали трансформаторов QSG1 QSG2 QSG3 QSQ4 QSG5 + + - - + Таблица 5 – Линии   W1 W2 W3 W4 Длина, км 180 100 130 145 x0, Ом/км 0.42 0.42 0.42 0.42 Таблица 6 – Нагрузка и питающая система   Sн1, МВА Sн2, МВА Sн3, МВА Sк, МВА Нагрузка 30 600 180 - Система - - - 1500 Таблица 7 – Реакторы Uн, кВ Iн, кА XL, % 10 2 10 Содержание

Введение………………………………………………………………………... 1  Расчет трехфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС……………………………………………………………………………... 1.1  Определение начального сверхпереходного  тока……………..………... 1.2  Определение тока установившегося  короткого замыкания……………. 2  Определение токов трехфазного  короткого замыкания методом типовых кривых………………………………………………………………... 2.1  Составление схемы замещения  и ее преобразование………………….... 2.2  Определение токов в ветвях  генераторов и суммарного тока  короткого замыкания…………………………………………………………... 3  Сравнение результатов расчета  токов короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС и методом типовых кривых……………………………. 4.  Расчет несимметричных  коротких  замыканий методом типовых кривых………………………………………………………………... 4.1  Составление схемы прямой  последовательности и определение  суммарного сопротивления…………………………………………………… 4.2  Составление схемы обратной  последовательности и определение  суммарного сопротивления…………………………………………………… 4.3  Составление схемы нулевой  последовательности и определение  суммарного сопротивления…………………………………………………… 4.4  Расчет двухфазного короткого замыкания ……………………………… 4.5  Расчет двухфазного короткого  замыкания на землю …………………... 4.6  Расчет однофазного короткого  замыкания………………………………. Приложение А диаграммы токов и напряжений несимметричных коротких замыканий……..…………………………………………………...... Заключение……………………………………………………………………... Список использованных источников………………………………………….

7   8 8 28   37 37   42   44   45   45   45   51 54 57 60   63 67 68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Переходные процессы в электрических  цепях, явления, возникающие при переходе от одного режима работы электрической цепи к другому, отличающемуся от предыдущего амплитудой, фазой, формой или частотой действующего в цепи напряжения, значениями параметров или конфигурацией цепи. Переходные процессы возникают главным образом при коммутациях в электрических цепях и обусловлены тем, что ток, проходящий через катушку индуктивности, и напряжение на конденсаторе не могут изменяться скачком, то есть энергия электрического и магнитного полей в ёмкостных и индуктивных элементах цепи не может изменяться мгновенно.

Во время переходного процесса на отдельных участках цепи могут  возникнуть напряжения и токи, значительно  превышающие напряжения и токи установившегося  режима, то есть перенапряжения и сверхтоки. При неправильном выборе оборудования перенапряжения могут привести к пробою изоляции, например в конденсаторах, трансформаторах, электрических машинах, а сверхтоки - к срабатыванию элементов защиты и отключению установки, к перегоранию приборов, обгоранию контактов, механическим повреждениям обмоток вследствие электродинамических усилий. Переходные процессы играют исключительно важную роль в системах автоматического регулирования, в импульсной, вычислительной и измерительной технике, в электронике и радиотехнике и в электроэнергетике.

Расчёты токов КЗ необходимы для  достижения следующих целей:

1. определение условий работы потребителей в аварийных режимах;
2. выбора аппаратов и проводников и их проверки по условиям электродинамической и термической стойкости;
3. проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;
4. проектирования и проверки защитных устройств;
5. сопоставления, оценки и выбора схемы электрических соединений;
6. определения влияния линий электропередачи на линии связи;
7. определение числа заземленных нейтралей и их размещение в ЭС;
8. выбора разрядников;
9. анализа аварий;
10. подготовки к проведению различных испытаний в ЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1   Расчет трехфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС

 

1.1  Определение начального  сверхпереходного тока

 

1.1.1  Составление схемы замещения

 

 

Рисунок 1 – Схема замещения 

 

 

1.1.2  Определение параметров  схемы замещения

 

1. Выбор базисных условий

 

 

 

Определяется базисный ток  , кА:

,                                                      (1)

 

где - базисная мощность, МВА;

         - базисное напряжение, кВ.

 

.

 

Определяется базисное сопротивление  , Ом:

 

        ,                                                      (2)

 

.

 

 

1.1.2.2  Определение коэффициентов  трансформации

 

Коэффициенты трансформации трансформаторов:

 

                                                           ,                                                        (3)

 

где - напряжение обмотки со стороны основной ступени, кВ;

                   - напряжение обмотки со стороны приводимого элемента, кВ.

 

;        

 

Коэффициенты трансформации  автотрансформаторов:

 

,                                                        (4)

 

,                                                        (5)

;    .

 

 

3. Определение приведенных сопротивлений трансформаторов и автотрансформаторов

 

 

Трансформаторы:

 

                                                   

,                                          (6)

 

где - напряжение короткого замыкания;

      - номинальная мощность трансформатора, МВА.

 

Станция 1:

 

Станция 2:

 

Станция 3:

 

Автотрансформатор:

 

обмотка высшего напряжения автотрансформатора :

 

                          (7)

 

где % - напряжение короткого замыкания между обмотками высшего и среднего напряжения;                     

      % - напряжение короткого замыкания между обмотками высшего и низшего напряжения;                        

      %- напряжение короткого замыкания между обмотками среднего и низшего напряжения;                         

 

;

 

 

обмотка среднего напряжения автотрансформатора :

 

                    

                          (8)

 

 

 

;

 

обмотка низшего напряжения автотрансформатора :

 

                           (9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение приведенных сопротивлений генераторов станций и питающей системы

 

 

Система:

,                                          (10)

 

где - номинальное напряжение системы, кВ;

          - мощность системы, МВА.

 

 

Генераторы:

                                           ,                                    (11)

 

где - сверхпереходное сопротивление генератора.

 

 

Станция 1:

        

Станция 2:

        

 

Станция 3:

       

 

 

5. Определение приведенных сопротивлений линий

 

 

                                                 (12)

 

где - погонное сопротивление линии, Ом/км;

       - длина линии, км.

 

                                        

 

 

 

6. Определение приведенных сопротивлений нагрузки

 

 

,                                            (13)

 

 

 

 

 

7. Определение приведенных сопротивлений реактора

 

                                            

  ,                                       (14)

 

где - сопротивление реактора.

 

 

 

 

8. Определение ЭДС источников

 

 

Система:

                                               ,                                            (15)

 

                                                  .

 

Генераторы: