PP_Kursovaya_rabota_Primer_Reshenia_Red_2

Самарский государственный технический университет Электротехнический факультет

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Переходные процессы в электроэнергетических системах»

Тема: Расчет электромагнитных переходных процессов при трехфазном коротком замыкании

Вариант №______

Выполнил: студент гр._________ _____________

Руководитель: __________________

Самара 2012

2

Содержание

1	ЗАДАНИЕ...................................................................................................................................................			3
	1.1	СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ.............................................................................................		3
	1.2	ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: ................................................................................................................................		4
2	РЕШЕНИЕ .................................................................................................................................................			6
	2.1	РАСЧЕТНАЯ СХЕМА...................................................................................................................................		6
	2.2	СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ .................................................................................................................................		7
	2.3	РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ...............................................................................................		8
	2.3.1		Генератор Г1.................................................................................................................................	8
	2.3.2		Генератор Г2.................................................................................................................................	9
	2.3.3		Синхронный двигатель СД ............................................................................................................	9
	2.3.4		Асинхронный двигатель АД.........................................................................................................	10
	2.3.5		Трансформатор T1......................................................................................................................	11
	2.3.6		Трансформатор T2......................................................................................................................	11
	2.3.7		Трансформатор T3......................................................................................................................	12
	2.3.8		Трансформатор T4......................................................................................................................	12
	2.3.9		ЛЭП Л1 ........................................................................................................................................	13
	2.3.10		ЛЭП Л2....................................................................................................................................	13
	2.3.11		ЛЭП Л3....................................................................................................................................	13
	2.3.12		ЛЭП Л4....................................................................................................................................	14
	2.3.13		Обобщенная нагрузка Н1 ........................................................................................................	14
	2.3.14		Обобщенная нагрузка Н2 ........................................................................................................	14
	2.3.15		Обобщенная нагрузка Н3 ........................................................................................................	15
	2.3.16		Реактор Р................................................................................................................................	15
	2.4	ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ..................................................................................................		16
	2.5	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОКА КЗ.....................................................................................................		22
	2.6	ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ТОКА КЗ.............................................................................................................		23
ЛИТЕРАТУРА ..................................................................................................................................................				24

3

1 Задание

1.1 Схема электрическая принципиальная

Г1

	Uср1 10,5кВ
	Н1=20 МВА
	T1
Uср5 115кВ	Q2	T2	Uср2 10,5кВ
	Л1			Г2
Q1	Л2
Н2=10МВА		T3	Uср3 6,3кВ
	Q3		K1
	Л3			АД1
	Л4
K2	115кВ

T4

K3

Uср4 6,3кВ

Q4

Н3=15 МВА

СД1

LR1

К4

Рис. 1 Схема электрическая принципиальная электроэнергетической системы

4

1.2 Исходные данные:

1.Генератор Г1

номинальная мощность Pном 50 МВт ,

cosφ=0,85,

относительное значение сверхпереходного сопротивления x* "d ном 0,24 .

2.Генератор Г2

номинальная мощность Pном 50 МВт ,

cosφ=0,85,

относительное значение сверхпереходного сопротивления x* "d ном 0,24 .

3.Синхронный двигатель СД

номинальная мощность Pном 5 МВт ,

cosφ=0,9 ,

относительное значение сверхпереходного сопротивления x* "d ном 0,2 .

4.Асинхронный двигатель АД

номинальная мощность Pном 6,3 МВт ,

cosφ=0,92 ,

относительное значение пускового тока двигателя I* п ном 6 .

5.Трансформатор Т1

Номинальная мощность Sн 24МВА ,

номинальное значение напряжение короткого замыкания uк 10% .

6.Трансформатор Т2

Номинальная мощность Sн 16МВА ,

номинальное значение напряжение короткого замыкания uк 10% .

7.Трансформатор Т3

Номинальная мощность Sн 10МВА ,

номинальное значение напряжение короткого замыкания uк 14% .

8.Трансформатор Т4

Номинальная мощность Sн 32МВА ,

номинальное значение напряжение короткого замыкания uк 10,5% .

9.Реактор Р

Номинальный ток Iн 0,5 кА ;

Относительное значение сопротивления x 8% .

10.ЛЭП Л1

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм ,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21Омкм ,

Протяженность линии l 50 км .

11.ЛЭП Л2

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм ,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21Омкм ,

Протяженность линии l 70 км .

5

12.ЛЭП Л3

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм ,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21Омкм ,

Протяженность линии l 20 км .

13.ЛЭП Л4

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм ,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21Омкм ,

Протяженность линии l 30 км .

6

2Решение

Всоответствии с рекомендациями [2] расчет будет произведен в относительных единицах.

Сначала необходимо составить расчетную схему электроэнергетической системы, затем по ней составить схему замещения, рассчитать по исходным данным все ее параметры, преобразовать схему замещения к простейшему виду, определить искомые параметры тока КЗ и построить его график.

2.1 Расчетная схема

Составленная для заданного варианта расчетная схема представлена на рис. 2.

Г1

Uср1 10,5кВ

Н1=20 МВА

T1

Uср2 10,5кВ

	Uср5 115кВ	T2	Г2
		Л1
	Н3=10 МВА	Л2	Uср3 6,3кВ
			АД1
		T3
		Л3
		Л4
		115кВ

T4

Uср4 6,3кВ

LR1

Н3=15 МВА

СД1

К4

Рис. 2 Расчетная схема системы

7

2.2 Схема замещения

По расчетной схеме составлена схема замещения

E1

		1
3		2	6	7	8	E8
E3	4	5	10	11	12
	E	9				E
	4
						12
		13

14	15	16
E	E	К4
14	15

Рис. 3 Схема замещения

На схеме замещения условно обозначены:

1.ЭДС:

E1 - сверхпереходная ЭДС генератора Г1;

*

E - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки Н1 в момент возникновения КЗ;

3

*

E - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки Н2 в момент возникновения КЗ;

4

*

E8 - сверхпереходная ЭДС генератора Г2 ;

*

E - ЭДС асинхронного двигателя АД в момент возникновения КЗ;

12

*

E - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки Н3 в момент возникновения КЗ;

14

*

E1 - сверхпереходная ЭДС синхронного двигателя СД .

*

2.сопротивления:

1 - сопротивление генератора Г1 в момент возникновения КЗ;

2 - сопротивление трансформатора Т1 в момент возникновения КЗ;

3 - эквивалентное сопротивление обобщенной нагрузки Н1 в момент возникновения КЗ;

4 - эквивалентное сопротивление обобщенной нагрузки Н2 в момент возникновения КЗ;

8

5 - сопротивление ЛЭП Л1;

6 - сопротивление ЛЭП Л2 ;

7 - сопротивление трансформатора Т2 в момент возникновения КЗ;

8 - сверхпереходное сопротивление генератора Г2 ;

9 - сопротивление ЛЭП Л4 ;

10 - сопротивление ЛЭП Л3 ;

11 - сопротивление трансформатора Т3 в момент возникновения КЗ;

12 - сопротивление асинхронного двигателя АД в момент возникновения КЗ;

13 - сопротивление трансформатора Т4 в момент возникновения КЗ;

14 - эквивалентное сопротивление обобщенной нагрузки Н3 в момент возникновения КЗ;

15 - сверхпереходное сопротивление синхронного двигателя СД ;

16 - сопротивление реактора Р .

2.3Расчет параметров схемы замещения

Рассчитаем параметры каждого элемента схемы замещения.

2.3.1

Генератор Г1

Относительное значение ЭДС E 1"

равно относительному значению сверхпереходной

*

ЭДС генератора Г1, которое определяется по таблице 3 [1]

E

" 1,08 ;

*

1

Относительное значение индуктивного сопротивления x

1 равно сверхпереходному

x "d

*

индуктивному сопротивлению генератора Г1

1

, приведенному к выбранным базисным

условиям

*

x x "

Sб

,

* 1

* d 1

Sн

где Sн

- номинальная полная мощность генератора

1

Sн

Pн1

50

58,82 МВА .

0,85

1

cosφн1

Относительное значение сверхпереходного сопротивления генератора определяется по

таблице 3 [1] x " 0,125. Отсюда

* d1

x	0,125	100	0,213 .
		58,82
*	1
Относительное значение активного сопротивления r				1	определяется приблизительно
		*
по известному значению индуктивного		сопротивления			x	1 и известному значению
					*

отношения xr для генератора данной мощности. По таблице 3 из [1] для синхронного генератора мощностью Pн 50 МВт xr 40 . Следовательно

9

				x	1
	r		*
			x
	*	1
			r 1

0, 213 0,005. 40

2.3.2

Генератор Г2

Параметры

схемы

замещения

для

генератора Г 2

рассчитываются

аналогично

генератору Г 2 .

8" 1,08 по таблице 3 [1]

Относительное значение ЭДС E

*

Относительное значение индуктивного сопротивления генератора в начальный

момент КЗ

x

8 x "d

Sб

cosφн

=

0,125100 0,85

0,759 ,

Pн8

*

*

8

8

14

где

Pн

и cosφн

-

заданные

номинальная

мощность

и

коэффициент

мощности

8

8

синхронного генератора

Г 2

,

x "

–

среднее значение сверхпереходного сопротивления

d 8

генератора по таблице 3 [1].

*

Относительное активное сопротивление генератора Г2 при мощности Pн 14 МВт найдем

из соотношения

x

x

x

x

r

max

r min P P

,

r

н

min

r min

Pmax Pmin

где минимальные и максимальные значения сопротивлений

x

15 ,

x

40 и

мощностей Pmin 10 МВт , Pmax 50 МВт даны в таблице 3.

r min

r

max

В итоге

x

15

40 15

14 10 17,5,

r

50 10

Относительное значение активного сопротивления r 8

генератора Г 2

*

					x	8
	r	8		*
				x
	*
				r 8

2.3.3 Синхронный двигатель СД1

0,759 0,043 . 17,5

Параметры схемы замещения для синхронного двигателя определяются аналогично синхронному генератору.

Относительное значение ЭДС синхронного двигателя в момент КЗ E* 15" принимается равным его сверхпереходной ЭДС, определяемой по таблице 3 из [1]

E* 15" 1,1.

Относительное индуктивное сопротивления синхронного двигателя в начальный момент КЗ

10

x 15 x "d

Sб

cosφн =

0,2100 0,9

3,6 ,

15 Pн15

*

*

15

5

где Pн

и

cosφн

- заданные

номинальная

мощность

и коэффициент мощности

15

15

синхронного двигателя СД1,

x "d

15

– среднее значение сверхпереходного сопротивления

*

синхронного двигателя по таблице 3 [1].

Относительное

значение активного

сопротивления

синхронного двигателя

r 15

*

определяется

по известному индуктивному сопротивлению x 15 и значению x r

для

*

синхронного двигателя СД1 x r 15 10 , определенному из таблицы 3 [1]

x

3,6

r

15

* 15

0,36 .

x

*

10

r

2.3.4 Асинхронный двигатель АД1

Высоковольтный асинхронный двигатель в начальный момент КЗ может рассматриваться как недовозбужденный синхронный генератор, относительное значение сверхпереходного индуктивного сопротивления которого

x "ад.н		1	,
	I
*		п.н
	*

где I* п.н – относительное значение пускового тока асинхронного двигателя.

Относительное значение индуктивного сопротивления асинхронного двигателя в начальный момент КЗ, приведенное к выбранным базисным условиям

		x "ад.н		S	б		Sб cosφн					100 0,92
x	12									12			2,43 ,
							I
*		*	12	Sн				п	12	Pн		6 6,3
					12		*			12

где Pн15 , cosφн15 и I* п12 - заданные номинальная мощность, коэффициент мощности и кратность пускового тока асинхронного двигателя АД1.

Приблизительное значение относительного активного сопротивления r* 12 можно определить по индуктивному сопротивлению двигателя x* 12 и известному отношению

xr для двигателя данной мощности.

Активное сопротивление асинхронного двигателя найдем по таблице 3 аналогично генератору Г2 п.2.3.2

x 10 14 10 6,3 2 12,15

r

10 2

Относительное значение активного сопротивления асинхронного двигателя АД1

				x	12			2, 43
r	12		*						0, 2 .
			x
*							12,15
			r 12