Контрольная работа по энергетике

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной контрольной работы является получение навыков расчета ненормальных и аварийных режимов в системе тягового электроснабжения. Рассматривается случай трехфазного короткого замыкания на шинах тяговой подстанции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовую работу

1.  Расчет полного тока трехфазного короткого замыкания и его составляющих для моментов времени t=0; 0,01; 0,1; 0,2; 0,5; ¥ сек.

2. Исходные данные

 

 

Рисунок 1. Расчетная схема электрической сети.

 

1. Соотношение между эквивалентными индуктивным и активным сопротивлениями электрической сети Xэ/Rэ=14,1.
2. Характеристика источников питания.

       Из двух источников питания один  рассматривается как источник неограниченной мощности (система). Второй источник является электрической станцией, принципиальная схема которой составляется студентом на основании заданных типа и количества генераторов, а так же типа и количества автотрансформаторов повысительной подстанции электростанции.

При одинаковом количестве генераторов и автотрансформаторов следует принять блочную принципиальную схему электростанции, при разном их количестве – схему с шинами генераторного напряжения.

Обозначение источника  питания – системы и сведения об оборудовании электростанции: система ИП2, тип генератора ТЗВ-63-2УЗ, количество генераторов 3, тип автотрансформатора АТДЦТН-125000/220/110, количество автотрансформаторов 2.

2.3. Характеристика линий электропередачи.

Во всех предлагаемых вариантах расчетной схемы электрической  сети   присутствуют одноцепная и двухцепная линии электропередачи.

Номинальные напряжения одноцепной и двухцепной линии электропередачи определяются по номинальным напряжениям обмоток высшего и среднего напряжений автотрансформаторов повысительной подстанции электростанции.

При этом к шинам высшего напряжения  повысительной подстанции электростанции подключается та линия электропередачи (одноцепная  или двухцепная), для которой общая (суммарная) длина между источниками питания является большей. Соответственно, более короткая линия электропередачи подключается к шинам среднего напряжения электростанции.

Исходные данные о  длинах участков линий электропередачи  между точками их присоединения к подстанциям и обозначение участков линий электропередачи, оснащенных стальными и хорошо проводящими грозозащитными тросами:

 

Длина участка ЛЭП, км	ИП1-1	9
	1-2	46
	2-3	32
	3-4	54
	4-5	67
	5-ИП2	31
	ИП1-ИП2	129
Обозначение участков ЛЭП, оснащенных стальными или хорошо проводящими грозозащитными тросами.		2-4 сталь
		4-ИП2 хор.пр.
		ИП1-ИП2 сталь

4. Характеристика понизительных подстанций.

Расчетной точкой анализируемого вида повреждения электрической  сети (трехфазное короткое замыкание) является ввод высокого  напряжения понизительной  подстанции:

 

Расчетная понизительная  подстанция	1
Номер понизительной подстанции с заземленной нейтралью (числитель) и номинальная мощность трансформатора, МВА (знаменатель)	1/40
	3/40
	4/63
Номер понизительной  подстанции (числитель) и распределение нагрузки между шинами СН и НН в % (знаменатель)	1 50-50
	3 70-30
	4 40-60

 

Распределение общей  нагрузки этих подстанций между шинами среднего и низшего напряжений в  процентах приведено в таблице.

Общую нагрузку каждой из подстанций рекомендуется принять  равной сумме номинальных мощностей двух однотипных силовых трансформаторов, установленных на подстанции.

 

 

 

 

 

1. РАСЧЕТ ПОЛНОГО ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

 

1.1 Составление расчётной схемы для расчёта короткого замыкания.

 

 

Рисунок 2. Расчётная схема электрической сети

 

       Из задания имеем, что первый источник питания (ИП1) представляет из себя 3 генератора ТЗВ-63-2УЗ, работающих параллельно.

       Тип автотрансформатора ИП1 - АТДЦТН-125000/220/110, работающих параллельно по заданию - 2 шт.

                                          Рисунок 3. Развёрнутая схема сети.

 

Теперь, заменяя элементы схемы их индуктивными сопротивлениями, получаем расчетную схему, изображенную на рисунке 4.

 

Рисунок 4. Расчётная схема.

1.2 Определение сопротивлений элементов электрической сети.

Параметры генератора ТЗВ-63-2УЗ: S_нг= 63 МВА; U_н=10,5 кВ; х_d’’=0,15; cos

=0,8.

Параметры автотрансформатора АТДЦТН-125000/220/110: S_нт=125МВА; U_вн=230кВ; U_cн=121кВ; U_нн=10,5 кВ; u_квс=11%; u_квн=45%; u_ксн=28%.

Расчет сопротивлений ведём в относительных единицах:

 

_{x1=x2=x3=0,238}

Находим напряжения короткого замыкания  обмоток:

 

x₄=x_{7  ;}

x₅=x₈  ;

x₆=x₉  ; 

_.

Сопротивления линий  электропередач:

_{Для ТП1 выбираем трансформатор  ТДТН 40000/110.}

S_нт=40МВА; U_вн=115кВ; U_cн=38,5кВ; U_нн=11кВ; u_квс=10,5%; u_квн=17,5%; u_ксн=6,5%.

                              

 

 

1.3 Преобразование схемы замещения в эквивалентные результирующие схемы.

 

Преобразование 1

Рисунок 5. Первая преобразованная схема

 

 

 

 

 

 

Преобразование 2

Рисунок 6. Вторая преобразованная схема

 

Преобразование 3

 

Рисунок 7.  Третья преобразованная схема.

 

Преобразование 4

 

Рисунок 8.  Четвёртая преобразованная схема

 

_{Преобразование 5}

Рисунок 9.  Пятая преобразованная схема

 

 

_{Переход от трёхлучевой звезды к двухлучевой:}

Рисунок 10. Двухлучевая звезда

Коэффициенты распределения  токов:

 

1.4. Расчет тока и мощности КЗ в точке К1.

А) От ИП1

 

 

Определяем номинальный ток источника при напряжении ступени К.З.

Сверхпереходной ток:

- относительное значение сверхпереходной  ЭДС генератора источника.

- именованное результирующее  сопротивление от генератора  до точки КЗ.

Определяем сверхпереходный ток источника в месте К.З.  и оцениваем удаленность точки КЗ от источника ИП1.

Так как данное отношение  больше единицы, то короткое замыкание считается не удаленным, и расчет периодической составляющей тока КЗ от источника ИП1 для моментов времени

ведем методом расчетных кривых 1975 года. По кривым определяем для данного момента времени отношение:

; ; ; ; ; .

Периодические составляющие тока КЗ:

Апериодические составляющие тока КЗ:

где

- постоянная времени цепи КЗ, сек.

где

- циклическая частота, рад/с

- отношение между индуктивным  и активным сопротивлениями системы, согласно заданию.

Ударный ток КЗ:

Мощность КЗ равна:

 

 

Б) От источника бесконечной мощности (ИП 2)

Периодическая составляющая тока КЗ для любого момента времени  одинакова и определяется по формуле:

 кА

 кА

Мощность КЗ равна:

 МВА

 

Определяем общий ток  в точке К1.

Периодическая составляющая общего тока КЗ:

 

Табл. №1. Результаты расчёта для всех моментов времени

In,кА	Ia,кА	Iк,кА
4,223	8,457	7,299578
4,211	5,65	6,057932
4,205	0,371	4,213092
4,199	0,016	4,199014
4,223	0,000000973	4,223
4,345	0	4,345

 

Заключение

      При  выполнении курсовой работы были  проанализированы ненормальные  различные режимы работы в системе тягового электроснабжения и получены навыки их расчетов. Рассмотренные режимы являются аварийными и, поэтому, недопустимыми и должны отключаться устройствами РЗА.

По результатам выполненной  курсовой работы можно сделать выводы:

1. Рассчитаны периодические составляющие токов трехфазного короткого замыкания на шинах 220, 35 и 10 кВ подстанции 1, для моментов времени t = 0 с, 0.01 с, 0.1 с, 0.2 с, 0.5 с и ¥, найдены ударный ток короткого замыкания и мощность КЗ.

 

 

Список литературы

1. Неклепаев Б.Н.,Бирюков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.-4-у изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1989.-608 с.:ил.
2. Ульянов С. А. «Электромагнитные переходные процессы» Москва 1970.