Переходные процессы в электроэнергетических системах

Исходная схема сети для  расчета токов КЗ на шинах 10 кВ (точка  К6)

Рисунок 3.1-Исходная схема сети

Схема замещения для расчета тока КЗ представлена на схеме

Определим, на сколько уровень  токов трехфазного КЗ (периодическая составляющая, ударный ток и наибольшее действующее значение) на шинах 10 кВ будет больше при параллельной работе трансформаторов Т3 и Т4, чем при раздельной.

В предыдущем разделе точка  находилась в середине питающей линии 
220кВ. Линия состояла из х₈ и х₉. Полное сопротивление этой ЛЭП будет равно:

x₃₄=x₈+x₉=0,37+0,37=0,74

Рисунок 3.2 - Схема  замещения

Проведем расчет сопротивлений  заданной схемы. Из расчета сделанного выше результирующее сопротивление до шин 220кВ равно х₁₆ = 0,539.

Сопротивления обобщенной нагрузки равно при Е3 = E8 = 0,85

Сопротивления асинхронных  двигателей равно при Е4 = Е7 = 0,9

Сопротивления синхронных двигателей равно при Е5 = Е6 = 1,1

Объединим сопротивления  х₃₄, х₁₁ и х₁₀ и х₁₂ попарно включенных последовательно:

х₄₁=х₄₂=х₃₄+х₁₁=х₁₀+х₁₂=0,74+1,825=2,565

Рисунок 3.3 - Схема  замещения

Рассмотрим схему на рис. 3.3 с включенным выключателем В. В этом случае сопротивления х₄₁ и х₄₂ покажутся параллельно включенными:

Соответственно, Х₄₃ будет последовательно включено с х₁₆:

х₄₄ = х₄₃+х₁₆ = 1,282 + 0,539 = 1,821

Объединяем попарно синхронные двигатели, асинхронные двигатели и обобщенные нагрузки

 

Окончательная схема замещения  прямой последовательности для случая с включенным выключателем  В приведена на рис. 3.4.

Периодическая составляющая тока синхронных двигателей I_сд(n0) равна

Схема замещения для расчета  тока КЗ представлена на схеме

Рисунок 3.4-Результаты преобразования схемы

Определим базисный ток на шинах 10 кВ

Определим начальное значение периодической составляющей тока от каждой ветви

Суммарное значение периодической  составляющей тока трехфазного короткого 
замыкания

Определяем ударный ток  каждой ветви

где ударный коэффициент  принимаем для ветви системы, обобщенной нагрузки, асинхронного и синхронного двигателя

k_y(C)=1.8 oe; k_y(он)=1 oe; k_y(АД)=1.7 oe; k_y(CД)=1.9 oe.

Суммарное значение ударного тока в месте короткого замыкания

Определим наибольшее действующее  значение полного тока КЗ от каждой ветви

Суммарное действующее значение полного тока КЗ

Рассмотрим схему трехфазного  КЗ на рис. 3.3 с выключенным выключателем В. В этом случае приемники электроэнергии расположенные слева от выключателя В 
являются электрически удаленными от точки КЗ. По этому в расчетах они учитываться не будут. Согласно схемы на рис. 3.3 сопротивления х₁₆ и х₄₂ включены последовательно:

Окончательная схема замещения  прямой последовательности для случая с выключенным выключателем В приведена на рис. 2.5

Рисунок 3.5-Результаты преобразования схемы

Определим начальное значение периодической составляющей тока от каждой ветви

Суммарное значение периодической  составляющей тока трехфазного короткого 
замыкания

Определяем ударный ток  каждой ветви

Суммарное значение ударного тока в месте короткого замыкания

Определим наибольшее действующее  значение полного тока КЗ от каждой ветви

Суммарное действующее значение полного тока КЗ

Составим сводную таблицу  данных полученных результатов:

Таблица 3.1-Результаты расчетов КЗ в точке К6 при включенном и отключенном секционном выключателе  па шинах 10 кВ

Параметр	Выключатель В включен	Выключатель В отключен
Начальное значение перио-  дической составляющей, кА	48,411	26,567
Ударный ток, кА	114,284	63,127

 

 

 

 

 

4.РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ  УСТОЙЧИВОСТИ УЗЛА НАГРУЗКИ ПО НАПРЯЖЕНИЮ

Для расчёта перенесём  нагрузку с шин 10 кВ на шины 220 кВ не считая потерь в линиях и трансформаторах. Рассчитаем активные и реактивные мощности нагрузки.

Активная и реактивная мощность обобщенной нагрузки Н1 и Н2

S_н=2*450=900 МВА

cosφ=0,82

Р_н=S_н*cosφ

Р_н=900*0,82=738 МВт

Активная и реактивная мощность обобщенной нагрузки НЗ и  Н4

S_н=2*30=60 МВА

cosφ=0,82

Р_н=S_н*cosφ

Р_н=60*0,82=49,2 МВт

Активная и реактивная мощность асинхронных двигателей

Р_ад=2*10=20 МВт

cosφ=0,75

Активная и реактивная мощность синхронных двигателей

Р_сд=2*8=16 МВт

cosφ=0,8

Просуммируем все нагрузки

Пересчитаем нагрузку в относительных  единицах

Рисунок 4.1-Схема  электроснабжения узла нагрузки

Статические характеристики нагрузки на шинах 220 кВ по заданию выражаются таблицей

Таблица 4.1-Статические характеристики нагрузки на шинах 220 кВ

Uн	1,0	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6
Рн	1,0	0,97	0,94	0,91	0,89	0,87	0,86	0,85	0,84
Qн	1,0	0,93	0,89	0,86	0,84	0,85	0,88	0,92	0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным таблицы построим графики статических характеристик  нагрузки по 
напряжению.

Рисунок. 4.2 - График статических характеристик нагрузки на шинах 220 кВ

На схеме замещения, изображенной на рис.4.3, ЭДС эквивалентной станции равно:

Из расчетов проделанных выше эквивалентное сопротивление преобразованной схемы равно: х_э = х₁₆= 0,539. Пользуясь приведенной выше таблицей найдем Е, в зависимости от напряжения в узле нагрузки U_н. Результаты расчетов разместим в табл. 4.2 .

Рис.4.3.Схема замещения.

Результаты аналогичных  расчетов сведем в таблицу

Таблица 4.2-Расчет статической  устойчивости узла нагрузки (нормальная схема)

Uн	1	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6
Pн	0,823	0,798	0,774	0,749	0,732	0,716	0,708	0,700	0,691
Qн	0,579	0,538	0,515	0,498	0,486	0,492	0,510	0,533	0,550
Ен	1,385	1,360	1,344	1,331	1,322	1,323	1,330	1,341	1,349

 

По данным таблицы построим график и определим U_кp

Рисунок 4.4-График статической устойчивости узла нагрузки (нормальная схема)

U_кр1=0,8

Кз = [(1-0,8)/1]*100 = 20 %. Из графика (рис.4.4) видно, что напряжение находится ниже, чем Uн = 0,8, поэтому запас устойчивости будет равен: Кз = [(1-0,8)/1]*100% = 20 %. Видно, что коэффициент запаса по статической устойчивости в пределах нормы (Кз/15%).

Проверим коэффициент  запаса устойчивости узла нагрузки при  отключении одной цепи линии электропередачи 500кВ.

В этом случае сопротивление  линии 500кВ будет равно:

х_{3 (одна цепь)} = 2 * х_{3 (две цепи)} = 2 * 0,554=1,108

Тогда если подставим в  расчеты проведенные выше новое  значение х₃ получим 
следующее: х₁₃ = x₁+ х₂ + х₃ = 0,286 + 0,104 + 0,554 = 0,944

х₁₄ остается без изменений: х₁₄ = х₄ + х₅ =0,13+0,625=0,755

Объединим источники E₁ и Е₂в Е₃; х₁₃ и х₁₄ включены параллельно.

Результирующее сопротивление  параллельно работающих автотрансформаторов АТ1 и АТ2 с последовательно с ними включенным х₁₅ при одной отключенной цепи 500кВ равно: х_э = х₁₆ = х₆/2+х₁₅=0,24/2 + 0,419 = 0,539

Следовательно, в первом и во втором случаях примерно равны.

Сделаем вывод, что каково либо существенною влияния отключение одной цепи 500кВ на статическую устойчивость узла нагрузки не оказывает.

Выясним, как влияет рост мощности узла нагрузки на ее устойчивость в послеаварийном режиме (одна цепь линии 500кВ отключена).

Далее при отключённой  цепи линии 500 кВ увеличим нагрузку в 4, 10 и 12 раз и 
произведем расчеты статической устойчивости нагрузки по напряжению.

Номинальная нагрузка

S_н=Р_н+j*Q_н

S_н=0,823+j0,579 о.е.

Последовательно увеличиваем  нагрузку в 4, 10, 12 раз

и производим аналогичные  предыдущим расчеты статической  устойчивости

Результаты расчетов сведем в таблицы

Таблица 4.3-Расчет статической  устойчивости узла нагрузки (нагрузка увеличена в 4 раза)

Uн	1	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6
Pн	3,292	3,193	3,094	2,996	2,930	2,864	2,831	2,798	2,765
Qн	2,316	2,154	2,061	1,992	1,945	1,969	2,038	2,131	2,200
Ен	2,864	2,763	2,690	2,628	2,587	2,575	2,595	2,625	2,646