Переходные процессы в электротехники / Курсовая работа / Пример решения курсовой работы / ПП.Курсовая работа.Пример Решения _Ред.1_

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.......................................................................................................		17
	2.5	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОКА КЗ..........................................................................................................		24
	2.6	ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ТОКА КЗ..................................................................................................................		25
ЛИТЕРАТУРА.........................................................................................................................................................				26

3

1 Задание

1.1 Схема электрическая принципиальная

Г1 или С

Uср1 10,5кВ

	T1	Н1=20 МВА
		Uср2 10,5кВ

Uср5 115кВ	Л1	В2	T2	Г2
В1	Л2			Uср3 6,3кВ
		В3	T3	АД
	Л3			K1
	Л4
K2	115кВ
	T4

Uср4 6,3кВ

Н3=15 МВА		В4
	СД	Р
		К4

Рис. 1 Схема электрическая принципиальная электроэнергетической системы

4

1.2 Исходные данные:

1.Генератор Г1

номинальная мощность Pном 50 МВт,

cos φ=0,85,

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

2.Генератор Г2

номинальная мощность Pном 50 МВт,

cos φ=0,85,

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

3.Синхронный двигатель СД

номинальная мощность Pном 5 МВт,

cos φ=0,9 ,

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

4.Асинхронный двигатель АД

номинальная мощность Pном 6,3 МВт,

cos φ=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, 21 Омкм,

Протяженность линии l 50 км.

11.ЛЭП Л2

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21 Омкм,

Протяженность линии l 70 км.

5

12.ЛЭП Л3

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21 Омкм,

Протяженность линии l 20 км.

13.ЛЭП Л4

Удельное индуктивное сопротивление линии xуд 0, 4 Омкм,

Удельное активное сопротивление линии rуд 0, 21 Омкм,

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 или С

Uср1 10,5кВ

T1		Н1=20 МВА

			T2	Uср2 10,5кВ
	Uср5 115кВ	Л1		Г2
	Н3=10 МВА	Л2		Uср3 6,3кВ
			T3	АД
		Л3
		Л4
		115	кВ
		T4

Uср4 6,3кВ

Н3=15 МВА	Р

СД

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
	E4	9
						E12
		13

14				15			16
								К4
E14				E15

Рис. 3 Схема замещения

На схеме замещения условно обозначены:

1.ЭДС:

E*1 - сверхпереходная ЭДС генератора Г1;

E3 - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки Н1 в момент возникновения КЗ;

*

E*4 - эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки Н2 в момент возникновения КЗ;

E8 - сверхпереходная ЭДС генератора Г2 ;

	*
		- ЭДС асинхронного двигателя АД в момент возникновения КЗ;
	E12
	*
		- эквивалентная ЭДС обобщенной нагрузки Н3 в момент возникновения КЗ;
	E14
	*

E*1 - сверхпереходная ЭДС синхронного двигателя СД.

2.сопротивления:

1 - сопротивление генератора Г1 в момент возникновения КЗ;

2 - сопротивление трансформатора Т1 в момент возникновения КЗ;

8

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

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

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 АДв 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.

2.3.1Генератор 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

*

индуктивному сопротивлению генератора

Г1

x "

, приведенному к выбранным базисным

*

d 1

условиям

x x "

Sб

,

Sн

* 1

* d 1

где

Sн - номинальная полная мощность генератора

1

Sн

Pн

1

50

58,82 МВА.

0,85

1

cosφн1

Относительное значение сверхпереходного сопротивления генератора определяется по

таблице 3 [1] x " 0,125 . Отсюда

* d1

x* 1 0,125 58,82100 0, 213 .

Относительное значение активного сопротивления r* 1 определяется приблизительно по известному значению индуктивного сопротивления x* 1 и известному значению

9

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

				x	1		0, 213
	r		*					0, 005 .
			x				40
	*	1
			r 1

2.3.2Генератор Г2

Параметры

схемы

замещения

для

генератора Г2

рассчитываются

аналогично

генератору Г2 .

E "8 1, 08 по таблице 3 [1]

Относительное значение ЭДС

*

Относительное значение индуктивного сопротивления генератора в начальный

момент КЗ

x

8 x

"d

Sб

cos φн

= 0,125 100 0,85

0,759 ,

Pн8

*

*

8

8

14

где Pн

8

и cos φн

-

заданные

номинальная

мощность

и

коэффициент

мощности

8

синхронного генератора

Г2 , x "

– среднее значение сверхпереходного сопротивления

*

d 8

генератора по таблице 3 [1].

Относительное активное сопротивление генератора Г2 при мощности Pн 14 МВтнайдем

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 Г2

*

x

8

0, 759

r

8

*

0, 043 .

x

*

17,5

r

8

2.3.3Синхронный двигатель СД

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]

10

E " 1,1 .

* 15

Относительное индуктивное сопротивления синхронного двигателя в начальный момент КЗ

x 15 x "d

Sб

cos φн

= 0,2 100 0,9 3,6 ,

15 Pн15

*

*

15

5

где

Pн

15

и

cos φн

- заданные

номинальная мощность

и коэффициент мощности

15

синхронного двигателя СД ,

x

"d

15

– среднее значение сверхпереходного сопротивления

*

синхронного двигателя по таблице 3 [1].

Относительное

значение активного сопротивления

синхронного двигателя

r 15

сопротивлению x 15 и значению x r

*

определяется

по известному

индуктивному

для

синхронного двигателя СД x r 15

*

10 , определенному из таблицы 3 [1]

x

15

3,6 0,36 .

r

15

*

*

x

10

r

2.3.4Асинхронный двигатель АД

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 12	x "ад.н		S	б		Sб cos φн					100 0,92	2, 43	,
														12
											I			Pн		6 6,3
					*	*	12	Sн				п	12
где Pн				и I					12		*			12
		,	cos φн		п	- заданные номинальная мощность, коэффициент мощности и
	15		15	*	12

кратность пускового тока асинхронного двигателя АД .

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 АД