Розрахунок струмів короткого замикання

Міністерство освіти  і  науки України

Одеський  національний  політехнічний  університет

Інститут електромеханіки  та енергоменеджмента

Кафедра  електропостачання та енергоменеджмента

 

 

 

 

Курсова  робота

з дисципліни:

“Електромагнітні  та електромеханічні перехідні процеси”

на тему:

“РОЗРАХУНОК СТРУМІВ  КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконав: студент гр. ЕС-101

                 Барщ В.Б.    

Керівник: Невольніченко  В.М.

Дата:

Оцінка:

 

 

 

 

 

 

 

 

Одеса 2013

 

Реферат

 

Курсова робота з дисципліни «Електромагнітні та електромеханічні перехідні процеси» має: 49 сторінок, 55 рисунків, 8 таблиць.

 

Об’єкт дослідження: система електропостачання.

 

Мета: розрахунок струмів короткого  замикання та їх складових.

 

Метод дослідження: аналітичні розрахунки та розрахунки на ПК.

 

Метод виконання: розрахунок курсової роботи включає в себе визначення струмів короткого замикання  для мережі. На початку курсової роботи виконується розрахунок початкових надперехідних струмів при трифазних  коротких замиканнях у точках К-1, К-2, К-3 ( для нормального режиму розрахунок ведеться аналітично, а для максимального і мінімального режимів – за допомогою ПК). Розрахунок виконується в іменованих та відносних одиницях, після чого результати звіряються. Далі розраховуються ударні струми при трифазних коротких замиканнях в точках К-1, К-2 для умов максимального режиму. Після цього розраховуються струми короткого замикання при однофазному короткому замиканні в точці К-1 та двофазному короткому замиканні в точці К-2. Для кожного виду несиметричного режиму будуються векторні діаграми струмів та напруги. Наприкинці курсової роботи визначається періодична складова струму короткого замикання в момент розмикання контактів вимикача (t=0,1 с).

 

Ключові слова: коротке  замикання, надперехідний струм, ударний струм, схема заміщення, періодична складова струму КЗ, аперіодична складова струму КЗ, пряма послідовність чергування фаз, зворотна послідовність чергування фаз, нулбова послідовність чергування фаз, іменовані одиниці, відносні одиниці.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

Вступ…………………………………………………………………………………4

1. Вихідні дані……………………………………………………………………….5

2. Розрахунок струмів при трифазному КЗ……………………………………....8

3. Розрахунок струмів КЗ на ЕОМ у програмі TonarW....................................28

4. Розрахунок ударного струму в точках К-1 и К-2.................................................31

5. Розрахунок однофазного струму КЗ у точці К-1...........................................37

6. Розрахунок двофазного струму КЗ у точці К-2.............................................42

7. Розрахунок періодичної й аперіодичної складової струму КЗ у точці К-2 у момент розмикання контактів вимикача...................................................................46

Висновок.......................................................................................................................48

Література....................................................................................................................49

 

 Вступ

При проектуванні та експлуатації систем електропостачання розрахунки електромагнітних перехідних процесів  і, зокрема, процесів при раптовому короткому замиканні, займають помітне місце. Під розрахунком електромагнітного перехідного процесу звичайно розуміють обчислення зміни у часі струмів і напруг у розглянутій схемі при заданих умовах.

До числа найважливіших  задач, для практичного розв’язання  яких проводяться такі розрахунки, належать вибір і перевірка електричних  апаратів і провідників за умовами  коротких замикань, а також вибір  параметрів і перевірка дії релейного захисту і системної автоматики при їхній експлуатації й проектуванні.

Основною розрахунковою  величиною як для вибору електричних  апаратів і провідників, так і  для вибору параметрів пристроїв  релейного захисту і системної  автоматики є діюче початкове значення періодичної складової струму короткого замикання (КЗ) ― початковий надперехідний струм КЗ, розрахункам якого як при трифазних, так і при несиметричних коротких замиканнях присвячена основна частина курсової роботи. ЇЇ мета ― придбання студентами практичних навичок розрахунків струмів КЗ як без використання так і з використанням персональних комп’ютерів (ПК). Крім початкового надперехідного струму розраховуються ударні струми КЗ, а також значення періодичної та аперіодичної складових струму КЗ у заданий момент часу різними практичними (інженерними) методами.

 

 

1. Вихідні дані

 

 

Рис.1 Схема системи  електропостачання

 

 

 

Таблиця №1  Дані про  повітряні лінії, трансформатори ГПП  та їх навантаження

Варіант	Uнн, кВ	Марка проводу ЛЕП W1	Довжина ділянки L1, км	Довжина ділянки L2, км	Марка проводу ЛЕП W2	Довжина ділянки L3, км	Sн тр-ра ГПП, МВА	Навантаження ГПП
								Sн, МВА	cos
1	6	АС- 240/56	52	24	АС-70/11	18	6,3	8,6	0,81

 

 

Таблиця № 2  Дані про  систему та двигуни

Варіант ант	кА	Двигуни, що живляться від ГПП
		Вид	n	Рном, кВт	Uном, кВ	cos	в.о.
1	25	СД	3	800	6	0,9	0,946	0,169

  

 Таблиця № 3  Дані про турбогенератори ТЕЦ

Варіант	Турбогенераторы ТЕЦ
	Рном, МВт	Uном, кВ	cos				Та, с
1	60	10,5	0,8	0,195	0,238	0,275	0,247

 

 

 

 Таблиця № 4  Дані про трансформатори ТЕЦ

Варіант	Трансформатори ТЕЦ
	Sном, МВA	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Uк, %
1	80	121	10,5	10,5	310

 

 

Таблиця № 5  Дані про  трансформатори ГПП

Тип
ТМН-6300/110	6,3	115	6,6	10	44	10,5	1

 

 

Таблиця №6   Дані про автотрансформатори

125	330	115	10,5	10	35	24	345

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Завдання  на курсову роботу

 

Для схеми, представленої на рис. 1, розрахувати аналітичним способом початкові надперехідні струми при трифазному короткому замиканні в точках К-    1, К-2, та К-3. Розрахунки виконати, виражаючи параметри елементів системи в іменованих і відносних одиницях при точному зведені їх до основного ступеня напруги. Вважати, що генератори ТЕЦ працюють у номінальному режимі, трансформатори й автотрансформатори працюють на основних відгалуженнях регульованих обмоток і схема електропостачання відповідає нормальному робочому режиму. Розрахунки струмів КЗ в точках К-1, К-2 виконати з урахуванням підживлення від синхронних двигунів (СД)  6-10 кВ і узагальненого навантаження (Н) на шинах нижчої напруги ГПП.   Трансформатори ГПП працюють роздільно. ГПП приєднана до двох паралельних ліній W1 на відгалуженні W2. Лінії W1 – із двостороннім живленням від районної вузлової підстанції з автотрансформаторами АТ1 і АТ2, зв’язаними із системою (С), і від ТЕЦ із блоками генератор – трансформатор. Система характеризується початковим надперехідним струмом КЗ - , розрахованим без урахування підживлення від частини системи, наведеної на рис. 1 (генераторів ТЕЦ).

Вважати, що навантаження секцій РУ НН ГПП однакове, дані про  систему, генератори, трансформатори ТЕЦ  і двигуни однієї секції РУ НН ГПП наведені у таблицях. Склад споживачів узагальненого навантаження кожної секції РУ НН ГПП: асинхронні двигуни низьковольтні – 95%, освітлення, виконане лампами розжарювання, - 5%, номінальна потужність цехових трансформаторів – 1000 кВА, коефіцієнт завантаження – 0,7.

Двигуни приєднані до шин ГПП кабелями, їх опір слід прийняти таким, що дорівнює нулю.

До виникнення КЗ генератори ТЕЦ і двигуни працюють у номінальному режимі.

Розрахувати початкові  надперехідні струми при трифазних  коротких замиканнях у точках К-1, К-2, К-3, на ПК. При розрахункових умовах завдання, в максимальному й мінімальному режимах. Розрахувати ударні струми при трифазних КЗ у точках К-1, К-2 відповідно.

Розрахувати значення періодичної  складової струму трифазного короткого замикання у точках К-2 та К-3 в момент часу t = 0,1c з початку короткого замикання методом типових кривих, а у точці К-3 також методом спрямлених характеристик. Розрахувати значення аперіодичної складової струму трифазного короткого замикання у точці К-2 в момент часу t = 0,1c.

Розрахувати аналітично, використовуючи точне зведення у  відносних одиницях, початкові надперехідні струми та напруги при:

• однофазному КЗ у точці К-1; побудувати векторні діаграми струмів і напруг у місці короткого замикання;
• двофазному КЗ у точці К-2; побудувати векторні діаграми струмів і напруг у місці КЗ, а також струмів в обмотках ВН трансформатора ГПП.

 

2. Розрахунок  діючих значень періодичних складових  струмів трифазних КЗ у початковий  момент часу

 

 

2.1 Розрахунок діючих значень періодичної складової струму в початковий                                 момент трифазного КЗ в іменованих одиницях при точному зведенні.

 

У розрахунковій схемі  ми нехтуємо приєднанням трансформатора Т5, тому що він має дуже малий  вплив на значення струмів КЗ у точках К-1 та К-2 двигунів і навантаження, підключених до шин НН Т5. Обираємо в якості основного другу ступінь. Виконуємо еквівалентування:

 

 

Рис.2  Розрахункова схема  системи електропостачання для визначення струмів КЗ в точках К-1 та К-2

 

Розрахуємо еквівалентні потужності.

Сумарна еквівалентна потужність автотрансформаторів:

Сумарна еквівалентна потужність трансформаторів  ТЕЦ:

Сумарна еквівалентна потужність турбогенераторів:

Сумарна еквівалентна потужність СД:

Потужність навантаження однієї секції:

     Коефіцієнти трансформації трансформаторів та автотрансформаторів, розраховуємо як відношення номінальної напруги обмотки, яка обернена до основного ступеня, до номінальної напруги іншої обмотки.

Отже, маємо такі коефіцієнти  трансформації:

Складемо таку схему  заміщення:

Рис.3  Схема заміщення  системи електропостачання

   Розрахуємо параметри елементів схеми заміщення. Всі параметри елементів, що не знаходяться на основному ступені, зведемо до основного ступеня, в нашому випадку це ступень – 2.

Система:

Автотрансформатор:

Повітряна лінія ЛЕП W1:

Повітряна лінія ЛЕП-1 W1:

Повітряна лінія ЛЕП-2 W2:

Трансформатор ГПП:

Трансформатор ТЕЦ: