Проектирование сети

Задание

 

1. На основании схемы  электрических соединений и исходных данных требуется рассчитать аналитическим  путем:

• Начальное значение периодической составляющей токов при трехфазном коротком замыкании в заданной точке схемы;

• Ударный ток трехфазного короткого замыкания и его действующее значение.

2. Определить указанные в задании 1 значения токов при трехфазном коротком замыкании в заданной точке схемы с использованием метода расчетных кривых.

3. Используя метод расчетных кривых определить величину тока при заданном несимметричном коротком замыкании в заданной точек схемы для начального момента времени, через 0,2 секунды после начала короткого замыкания и в установившемся режиме.

 

Исходные  данные

 

Генераторы:

4	Обозначение	Тип	Pнг, МВт		cosj	Uном, кВ
	Г1, Г2, Г3, Г4	СВ-1500/200-88	115	0,15	0,85	13,8
	Г5, Г6	ТBВ-300-2	300	0,17	0,85	20

 

Трансформаторы:

№ вар.	Обозн. Рисунок 1	Тип	S МВА	Uобмоток, кВ			uкз, %
				ВН	СН	НН	В-Н	С-Н	Н-Н
4	Т1, Т2	ТДЦ	275	226	-	13,8	-	11	-
	Т3	ТД	60	242	-	11	-	14	-
	Т4, Т5	ТДТГ	20	220	38,5	11	12,3	18,1	5,7
	Т6	ОДТА*	82,5			38,5	10,5	32	28
	Т7, Т8	ТДЦ	360	121	-	20	-	13	-
	Т9, Т10	АТДТ	240	230	121	38,5	10,2	35,5	28,8

 

Параметры нагрузок:

№ вар.	Н1		Н2
	Р, МВт		S, МВА
4	700	0,82	25

 

ЛЭП:

2	Обозначение	Л1	Л2	Л3	Л4	Л5	Л6
	l, км	120	95	145	75	115	35
	Uн,кВ	220	220	220	220	220	35

 

Реактор:

2	Обозначение	Тип	Uн, кВ	Iн, кА	xр, %
	Р1, Р2, Р3	РБ-10-1500-8	10	2	6

 

 

Система: С, S_c=1000МВА.

 

Нагрузки:

Полную  мощность первой нагрузки вычислим по формуле:

Н1,S_н1=854 МВА;

Н2, S_н2=25 МВА.

 

Электрическая расчетная схема системы показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Электрическая расчетная схема системы

 

Задание  1

 

Аналитический метод расчета

Схема замещения составляется для  определения токов КЗ в расчетной точке и должна содержать источники ЭДС со своими сопротивлениями и сопротивления элементов электрической цепи, соединяющей источники ЭДС с местом возникновения КЗ(трансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы).

Для расчетов токов КЗ целесообразно использовать систему относительных единиц. С этой целью задаются базисными единицами S_б и U_б и определяют базисный ток. Величину базисной мощности целесообразно выбрать равной мощности короткого замыкания на шинах системы S₆= S_K3 = 1000 MBA. Величина базисного напряжения при приближенном приведении равна средненоминальному напряжению той ступени, где произошло короткое замыкание.

 

Генераторы  вводятся в схему замещения в  виде ЭДС Е за сверхпереходным индуктивным сопротивлением по продольной оси x_d.

 

Вычисленные сопротивления элементов  схемы замещения в о.е. наносят на схему замещения. При этом каждый элемент обозначают дробью: в числителе - порядковый номер сопротивления, а в знаменателе - его значение. Затем схему замещения упрощают, "свертывая" относительно конкретной точки КЗ так, чтобы между этой точкой и результирующей ЭДС было одно результирующее сопротивление.

 

 

Выберем базисную мощность и базовое напряжение:S_б = 1000 МВА, U_б=230кВ. Отсюда базисный ток .

 

Произведем  расчет ЕДС генераторов, нагрузок, а  также реактивных сопротивлений  элементов в относительных единицах в схеме.

 

Генераторы:.

 

 

 

 

 

Система:

 

 

Нагрузки:

 

 

 

Трансформаторы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛЭП: ;

 

 

 

Реакторы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание  1

Схема замещения имеет  вид:

Рисунок 2 – Схема замещения  расчетной цепи

 

В процессе преобразования схемы замещения используют формулы для определения сопротивлений при последовательном и параллельном соединениях сопротивлений, преобразования "треугольника" сопротивлений в "звезду" и обратное преобразование "звезды" в "треугольник" и т.д.

Так как сопротивление  средних обмоток трехобмоточных трансформаторов меньше нуля, то их сопротивление примем равным нулю. Так же отбросим те обмотки трансформаторов, которые ничего после себя не питают.

Свернем схему замещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Первый шаг преобразования схемы замещения

 

;

 

;;

;

;

 

 

 

 

 

Рисунок 4 -  Второй шаг преобразования схемы замещения

 

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Рисунок 5 – Третий шаг преобразования схемы замещения

 

;

;

 

;

;

.

Рисунок 6 – Четвёртый шаг преобразования схемы замещения

;

 

.

 

 

Найдем периодическую  составляющую тока трехфазного короткого  замыкания.

 

В именованных единицах: .

Ударный ток: .

 

 

Задание  2

Метод расчётных кривых

 

Использование метода расчетных кривых для вычисления тока КЗ позволяет  определить долевое участие разнотипных  источников энергии в подпитке точки короткого замыкания.

При расчете тока КЗ методом расчетных  кривых исходная схема замещения несколько упрощается по сравнению с приведенной на рисунке 2 за счет не учета нагрузок. Схему замещения (рисунок 7) упрощают, "свертывая" ее относительно точки КЗ, причем в ходе преобразований разнотипные источники энергии (гидрогенераторы (Г1, Г2, ГЗ, Г4), турбогенераторы (Г5,Г6) и система) не должны эквивалентироваться. Схема замещения после свертывания должна иметь вид трехлучевой звезды, лучи которой будут соответствовать результирующему сопротивлению ветви турбогенераторов, гидрогенераторов и системы.

Разница в значениях периодической  составляющей тока КЗ в начальный момент времени, рассчитанных аналитическим методом и методом расчетных кривых, не должна превышать 10 - 12 %.

Для решения свернем  схему замещения, не смешивая при этом турбо- и гидрогенераторы, систему, нагрузку. Уберем из схемы замещения нагрузки, так как их мощностью можно пренебречь.

Схема замещения для метода расчетных  кривых имеет вид:

Рисунок 7 –  Схема замещения для метода расчетных  кривых

Рисунок 8 – Первый шаг преобразования схемы замещения

 

;;

;

;

;

.

Рисунок 9 – Второй шаг преобразования схемы замещения

 

;

;

 

 

;

.

Рисунок 10 – Третий шаг преобразования схемы замещения

 

;

 

.

 

Найдем суммарную мощность гидрогенераторов и турбогенераторов:

 

 

Найдем расчетные сопротивления:

 

 

 

По расчетным  кривым найдем расчетные токи генераторов для времени t=0:

 

 

 

_s

Рассчитаем периодическую составляющую тока короткого замыкания:

 

Найдем ударный  ток короткого замыкания:

 

Полученный ток отличается от рассчитанного  в предыдущем методе на

.

 

 

Задание  3

Для расчета тока при однофазном и двухфазном коротком замыкании на землю в заданной точке схемы (рисунок 1), следует составить дополнительно схемы замещения обратной и нулевой последовательности. Схема замещения обратной последовательности отличается от конечной схемы замещения прямой последовательности только отсутствием источников ЭДС, так как сопротивления прямой и обратной последовательностей всех элементов схемы равны между собой. Результирующие сопротивления схем замещения прямой и обратной последовательностей равны.

Схема замещения нулевой последовательности приведена на рисунке 11. После ее свертывания определяется результирующее сопротивление схемы замещения нулевой последовательности х₀.

 

Используя метод расчетных кривых, определить величину тока при несимметричном коротком замыкании К⁽¹⁾ в этой же точке для начального момента времени, 0,2с после начала короткого замыкания и в установившемся режиме.

 

1 Расчетная  схема прямой последовательности

 

Найдем коэффициенты распределения тока. Для этого  воспользуемся результирующей схемой, полученной в 1 задании в методе расчетных  кривых. Результирующее сопротивление  прямой последовательности будет равно:

 

Тогда

 

где с_г, с_т,с_с - коэффициенты распределения тока в ветвях схемы замещения, представляющие собой доли тока, поступающие к месту КЗ от гидрогенераторов, турбогенераторов и системы, если ток в точке КЗ принят за 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчетная схема обратной последовательности

 

Схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности и отличается только тем, что ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю. Так как сопротивления генераторов по заданию допускается принять теми же, что и в прямой последовательности, то .

Рисунок 10 –  Приведенная схема замещения  обратной последовательности

 

3 Расчетная схема нулевой последовательности

 

Конфигурация схемы нулевой  последовательности определяется схемами  соединений обмоток трансформатора. Составление схемы начнем с точки  к.з. считая, что все фазы в этой точке замкнуты накоротко и к  ней приложено напряжение нулевой  последовательности. В соответствии с соединениями обмоток данных трансформаторов  построим схему замещения нулевой  последовательности, при этом сопротивления  линий и реактора умножим на 3.

Рисунок 11 – Схема замещения нулевой последовательности