PP_Kursovaya_rabota_Primer_Reshenia_Red_2
.pdfСамарский 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 |
|
|
|