МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Кафедра передачі електричної енергії

Курсовий проект

по курсу « Електромагнітні перехідні процеси в електричних системах »

Виконав:

ст. гр. Е-22 а

Мірошник К. А.

Перевірила :

Небера О.О.

Харків 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………………...3

1. Исходные данные к работе ………………………………………………….................4

2.Выбор расчетных условий ……………………………………………………………...7

3.Расчеты нормальных режимов, предшествующих КЗ ………………………………9

3.1.Подготовка данных …………………………………………………………………. 9

3.2. Расчет параметров режимов ………………………………………………………..12

3.2.1.Метод и алгоритм расчета установившегося режима электрической сети……13

3.2.2. Результаты расчетов нормальных режимов…………………………………….17

4.Расчеты электромагнитных переходных процессов при

симметричных коротких замыканиях ………………………………………………….20

4.1.Подготовка данных к расчетам …………………………………………… ……….20

4.2. Алгоритм расчета аварийных режимов при трехфазных кз………………………24 4.3. Расчет электромагнитного переходного процесса, сверхпереходных и

ударных токов при трехфазном КЗ ……………………………. …………………….26

5.Расчеты электромагнитных переходных процессов при

несимметричных коротких замыканиях ………………………………………………..33

5.1.Подготовка данных к расчетам ……………………………………………………..33

5.2.Алгоритм расчета несимметричных кз. ……………………………………………40

5.3. Расчет симметричных составляющих и фазных токов и напряжений …………...42

5.4.Исследование влияния режима нейтрали на токи однофазных КЗ………………51

5.5. Построение векторных диаграмм …………………………………………………52

6. Выбор и расчет релейной защиты……………………………………………………53

6.1 Требования к выполнению защит…………………………………………………..54

6.2 Выбор защит…………………………………………………………………………55

6.3 Расчет защит…………………………………………………………………………56

6.4 Токовая отсечка линии с односторонним питанием………………………………57

6.5 МТЗ Трансформатора………………………………………………………………..59

6.6 Защита трансформатора от перегрузки…………………………………………….62

Заключение…………………………………………………………………..……………63

Список источников информации ……………………………………………………….64

ВВЕДЕНИЕ

Основной причиной возникновения переходных процессов в электрических системах являются короткие замыкания. Установившиеся значения токов КЗ могут превышать номинальные токи в десятки раз. Такие токи опасны для элементов сети, так как в токоведущих частях при этом выделяются большие количества тепла и возникают значительные электродинамические силы. Важно отметить также и то, что значения токов в течение переходного процесса, как правило, изменяются и оказываются еще выше, чем в установившемся режиме КЗ.

Переходные процессы выдвигают целый ряд специфических требований к схемам, режимам и оборудованию электрических систем. Поэтому для правильного выбора токоведущих частей и аппаратов, для выбора токоограничивающих средств, для проектирования и настройки релейной защиты необходимы расчеты как установившихся, так и переходных аварийных режимов при КЗ в электрических сетях.

В данной курсовой работе расчеты переходных процессов выполняются для распределительной электрической сети 110/10 кВ, спроектированной в курсовом проекте по курсу «Электрические сети и системы».

Электрооборудование электрических систем, выбранное в предыдущем КР по расчетным условиям продолжительных рабочих режимов, проверяется по расчетным условиям аварийных режимов при симметричных и несимметричных коротких замыканиях. В результате расчетов аварийных режимов определяются величины токов коротких замыканий, которые затем используются для выбора и проверки оборудования, проектирования релейных защит и заземляющих устройств подстанций.

Для принятия правильных решений расчеты должны быть выполнены с достаточно высокой точностью, что применительно к реальным электрическим сетям достаточно трудоемко. Поэтому разделы КР, связанные с расчетами нормальных и аварийных режимов электрической сети, выполнены на ЭВМ с

применением разработанных на кафедре математических моделей и программных средств.

1. Исходные данные к работе

Исходными данными к расчетам в курсовой работе является схема сети 110 кВ,(рис. 1.1), данные о нагрузках подстанций, о составе и параметрах основного оборудования (принимаются из курсового проекта по курсу «Электрические системы и сети»)

Рисунок 1.1 Схема электрической сети 110 кВ

Технические данные турбогенераторов, трансформаторов, параметры воздушных электрических линий для расчетной сети приведены в таблицах 1.1-1.6

Нумерация узлов в таблицах соответствует их нумерации на схеме электрической сети.

Таблица 1.1 Технические характеристики воздушных линий электрической сети

Величина	Б-5	5-4	4-А	А-1	1-2	2-3	3-Б	Б-6
L, км	19,39	31,9	27,52	31,9	32,53	28,15	33,78	22,52
Rл, Ом	2,33	3,83	3,3	3,83	3,9	3,38	4,1	2,7
Xл, Ом	7,85	12,92	11,15	12,92	13,18	11,4	13,68	9,12
Bл, См*10-6	54,49	89,64	77,33	89,64	91,41	79,1	94,92	63,28

Таблица 1.2 Основные технические данные трансформаторов ПС 110-35-10 кВ

ПС	Тип трансформатора	Пределы регулиров.	Uн.в, кВ	Uн.с, кВ	Uн.н, кВ	uк.в-с, %	uк.в-н (uк), %	uк.с-н, %
1	ТМН 6300/110	±9x1,78%	115	-	11	-	10,5	-
2	ТДН 10000/110	±9x1,78%	115	-	11	-	10,5	-
3	ТДТН 16000/110	±9x1,78% ±2x2,5%	115	38,5	11	10,5	17	6
4	ТДТН 10000/110	±9x1,78% ±2x2,5%	115	38,5	11	10,5	17	6
5	ТДН 10000-110	±9x1,78%	115	-	11	-	10,5	-
6	ТДН 16000/110	±9x1,78%	115	-	11	-	10,5	-

Продолжение таблицы 1.2

ПС	Pх, кВт	Pк, кВт	Qх, квар	Rв (Rт), Ом	Rс, Ом	Rн, Ом	Xв (Xт), Ом	Xс, Ом	Xн, Ом	Gт, 10-6 См	Bт, 10-6 См
1	11,5	44	50,4	14,7	-	-	220,4	-	-	0,87	3,81
2	14	60	70	7,95	-	-	139	-	-	1,06	5,29
3	23	100	160	2,6	2,6	2,6	88,9	0	52	1,74	12,1
4	17	76	110	5	5	5	142,2	0	82,7	1,29	8,32
5	14	60	70	7,95	-	-	139	-	-	1,06	5,29
6	19	85	112	4,38	-	-	86,7	-		1,44	8,47

Таблица 1.3 Основные технические данные турбогенераторов КЭС

Тип	Pн.г. МВт	сosφг	Uном г, кВ	, о.е.	, о.е.	, о.е.	, о.е.	, о.е.
ТГВ-300W	300	0,85	20	0,195	0,300	2,195	0,238	0,096

Таблица 1.4 Основные технические данные двухобмоточных повышающих трансформаторов КЭС 110кВ “А”

Тип	Uн.в, кВ	Uн.н, кВ	Uк, %	Pх, кВт	Pк, кВт	Qх, квар	Rт, Ом	Xт, Ом	Gт, 10-6См	Bт, 10-6См
ТДЦ-400000/110	121	20	10,5	320	900	1800	0,08	3,8	21,86	122,94

Таблица 1.5 Расчетные нагрузки электрической сети

Узел	Smax	Smin
1	10,33 + j4,03	3,1 + j0,25
2	13,11 + j5,28	3,94 +j2,8
3	20,19 + j10,24	6,05 + j2,07
4	12,87 + j6,18	3,86 + j0,95
5	15,93 + j7,09	7,96 + j2,72
6	17,77 + j7,65	8,89 + j3,4
А	17+ j11,65	11,9+ j8,49
Б	73,2+ j28,82	21,9+ j3,7