Переходные процессы

Содержание

 

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

1.Определение параметров элементов, составление и преобразование схем замещения………………………………………………………………………...5

1.1.Расчётная схема…………………………………………………………..…..5

1.2.Составляем схему замещения…………………………………………….....7

1.3.Параметры элементов  для отдельных последовательностей……………..8

1.4. Преобразование схемы  прямой последовательности…………………….11

1.5.Преобразование схемы  обратной последовательности…………………..20

1.6.Преобразование схемы нулевой последовательности……………………20

2. Расчёт трёхфазного к.з………………………………………………………..23

2.1. Основные допущения…………………………………………………………..23

2.2.Расчёт параметров трёхфазного замыкания ……………………………………24

3. Расчёт несимметричного короткого замыкания………………………........26

3.1. Двухфазное к.з……………………………………………………………....26

3.2.Определение фазных величин и построение векторных диаграмм……..27

Заключение………………………………………………………………………30

Список литературы……………………………………………………………...31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

введение

 

Переходные процессы возникают  в электрических системах как  при нормальной эксплуатации (включение  и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей), так и  в аварийных условиях ( обрыв нагруженной  цепи или отдельной её фазы, короткое замыкание, выпадение машины из синхронизма). Их изучение необходимо для ясного представления причин возникновения  и физической сущности этих процессов, а также для разработки практических критериев и методов их количественной оценки, с тем чтобы предвидеть и заранее предотвратить опасные  последствия таких процессов.

Переходные процессы характеризуются  совокупностью электромагнитных и  механических изменений в системе.

Основной причиной возникновения  переходных процессов являются

короткие замыкания. Последние  в свою очередь являются результатом  нарушения изоляции, которые вызываются старением изоляционных материалов, перенапряжениями, недостаточно тщательным уходом и непосредственными механическими  повреждениями, при перекрытии токоведущих  частей.

Трёхфазное короткое замыкание  является симметричным, так как при  нём все фазы остаются в одинаковых условиях. Напротив, все остальные  виды коротких замыканий являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся уже в неодинаковых условиях.

Под расчётом электромагнитного  переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в  рассматриваемой схеме при заданных условиях.

К числу задач, для практического  решения которых производятся такие  расчёты, относятся:

А) сопоставление, оценка и  выбор схемы электрических соединений.

Б) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах.

В) выбор аппаратов и  проводников и их проверка по условиям работы при коротких замыканиях.

Г) проектирование и настройка  устройств релейной защиты и автоматизации.

Задача курсовой работы расчёт электромагнитного переходного процесса, в соответствии с условиями задания она будет состоять из двух частей:

1) расчет токов и напряжений  симметричного (трехфазного) КЗ;

2) расчет токов и напряжений  несимметричного КЗ( двухфазного).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. определение параметров элементов, составление и преобразование схем замещения

 

1.1 Расчётная схема

Чтобы определить расчетный ток  КЗ с целью проверки электрических  аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания, необходимо предварительно составить расчетную схему электроустановки.

В нее включают все элементы электроустановки, влияющие на величину тока КЗ.

 

Рис 1. Расчётная схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Составляем  схему замещения

Схема замещения составляется на основе расчетной схемы электрической  системы. При расчете симметричных режимов достаточно составить схему  замещения прямой последовательности.

При расчете несимметричных режимов необходимо в общем случае составить три однолинейных схемы  замещения: прямой, обратной и нулевой  последовательностей.

В схему замещения источники  питания вводятся своими Э.Д.С., а  все элементы своими сопротивлениями.

 

Рис 2.Схема замещения

 

 

 

 

 

1.3 Параметры элементов для отдельных последовательностей

Генераторы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система:

Для системы конечной мощности рекомендуется принимать: ;

 

Нагрузки:

Нагрузки в схему замещения  для сверхпереходного режима входят как источники с параметрами  , , а в установившемся режиме к.з. – Е_Н*¥ = 0, Х_Н*¥ = 1,2. Для обратной последовательности Х_2Н*¥ = 0,35.

Приводим к базисным условиям:

 

 

 

 

Воздушные линии:

 

 

 

 

 

 

 

Реакторы:

Сопротивления прямой и обратной  последовательностей реакторов  равно:

 

 

Автотрансформатор:

 

 

 

 

 

 

Принимаем =0

Трансформаторы:

 

 

 

 

Для трансформатора П/Ст А:

 

 

 

 

 

 

Принимаем =0

 

1.4. Преобразование  схемы прямой последовательности

Составим схему замещения  прямой последовательности.

Рис 3.Схема замещения прямой последовательности

Упростим схему замещения  прямой последовательности. 

Суммируем последовательно  соединённые элементы.

 

 

 

 

Рис 4. Преобразование схемы замещения

Объединяем генераторы станции 2.

 

 

 

 

 

 

 

Рис 5. Преобразование схемы замещения

 

 

Заменим треугольник Х_Т3, Х_Р3, Х_Т3 на эквивалентную звезду Х₆, Х₇, Х₈.

 

 

 

Так как крайние генераторы станции 1 в одинаковых условиях по отношению к точке к.з., то мы можем  их объединить.

 

Рис 6. Преобразование схемы замещения

Рис 7. Преобразование схемы замещения

Преобразуем схему разнесением сопротивления:

   

 

 

 

 

Рис 8. Преобразование схемы замещения

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 9. Преобразование схемы замещения

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 10. Преобразование схемы замещения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 11. Преобразование схемы замещения

 

 

 

 

Рис 12. Преобразование схемы замещения

 

 

Определим активные сопротивления.

Схема замещения аналогична схеме для реактивных сопротивлений.

Генераторы:

 

 

 

 

 

 

 – активное  сопротивление генератора.

Система:

 

_{Нагрузки:}

 

 

 

 

- активное сопротивление  нагрузки.

Воздушные линии:

 

- активное сопротивление  линии,

 – удельное  активное сопротивление линии

 

 

 

 

 

 

Реакторы:

 

 

 

 

 – активное  сопротивление реактора.

Автотрансформаторы:

 

 

 

 

 

 

 – активное  сопротивление автотрансформатора.

Трансформаторы:

 

 

 

 

 

 

 – активное  сопротивление трансформатора.

Для трансформатора П/Ст А:

 

 

 

 

 

 

 – активное  сопротивление трёхобмоточного  трансформатора

 

1.5 Преобразование схемы обратной последовательности

Преобразование схемы замещения обратной последовательности производится аналогично схеме прямой последовательности, без учета ЭДС. Получаем: , .

1.6 Преобразование схемы нулевой последовательности

Составление схемы замещения  нулевой последовательности производится от точки короткого замыкания  с учетом заземления обмоток нейтралей  трансформаторов и автотрансформаторов.

Схема замещения нулевой  последовательности

Рис 13. Преобразование схемы замещения нулевой последовательности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 14. Преобразование схемы замещения нулевой последовательности

 

 

 

 

Рис 15. Преобразование схемы замещения нулевой последовательности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. расчёт трёхфазного к.з.

 

2.1 Основные  допущения

При расчетах токов короткого  замыкания допускается:

1) не учитывать сдвиг  по фазе ЭДС различных синхронных  машин и изменение их частоты  вращения, если продолжительность  КЗ не превышает 0.5 с;

2) не учитывать межсистемные  связи, выполненные с помощью  электропередачи (вставки) постоянного  тока;

3) не учитывать поперечную  емкость воздушных линий электропередачи  напряжением 110-220 кВ, если их длина  не превышает 200 км, и напряжением  330-500 кВ, если их длина не превышает 150 км;

4) не учитывать насыщение  магнитных систем электрических  машин;

5) не учитывать токи  намагничивания трансформаторов  и автотрансформаторов;

6) не учитывать влияние  активных сопротивлений различных  элементов исходной расчетной  схемы на амплитуду периодической  составляющей тока КЗ, если активная составляющая результирующего эквивалентного сопротивления расчетной схемы относительно точки КЗ не превышает 30 % от индуктивной составляющей результирующего эквивалентного сопротивления;

7) приближенно учитывать  затухание апериодической составляющей тока КЗ, если исходная расчетная схема содержит несколько независимых контуров;

8) приближенно  учитывать электроприемники, сосредоточенные  в отдельных узлах исходной расчетной схемы.

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Расчёт параметров  трёхфазного замыкания

Определим действующее значение периодической составляющей тока трехфазного  К.З. в месте К.З.

 

здесь - базисный ток ступени, на которой находится точка к.з.

 

 

 

 

Определим ударный ток  КЗ

 

здесь - ударный ток, - ударный коэффициент ветви.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Определим действующее значение периодической составляющей тока трехфазного  К.З. в месте К.З.

 

Определим действующее значение тока трехфазного К.З. в месте  К.З.

 

Мощность к.з. в месте  повреждения

 

Действующее значение полного  тока к.з. за первый период его изменения

 

кА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. расчёт несимметричного короткого замыкания

 

3.1 Двухфазное к.з.

Для двухфазного короткого  замыкания:

 

Начальное значение тока прямой последовательности:

 

для двухфазного к.з.

Ток обратной последовательности:

 

Напряжения отдельных  последовательностей в месте  к.з. определяем в соответствии с  уравнениями II закона Кирхгофа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Определение фазных величин и построение векторных диаграмм

Для токов:

Ток в фазе А:

 

Ток в фазе В:

 

Ток в фазе С:

 

 

 

 

;  

;   

Для напряжений:

Напряжение в фазе А:

 

Напряжение в фазе В:

 

Напряжение в фазе С:

 

 

 

;  

;   

Построение векторных  диаграмм токов и напряжений в точке короткого замыкания.

Рис.16 Векторные диаграммы напряжений в точке короткого замыкания