Сделай Сам Свою Работу на 5

ТЕМА 2. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ





ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ (6 семестр)

 

Лекция 1

 

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

При проектировании и эксплуатации электрических установок для решения целого ряда технических вопросов требуется предварительно произвести расчет переходных процессов, вызванных внезапным коротким замыканием (КЗ), сбросом и набросом нагрузки, потерей возбуждения генераторов и т.п. Нарушение режима работы оборудования и устойчивости электростанций может привести к обесточиванию большого числа потребителей электроэнергии, повреждению оборудования и другим тяжелым последствиям.

Методы расчета токов КЗ выбираются соответственно целевому назначению, в результате которого находятся необходимые величины для заданного момента времени или их изменение в течение всего переходного процесса. Наиболее высокую точность определения расчетных величин токов КЗ в электрической системе дает метод с использованием операционного исчисления по уравнениям Парка - Горева [1]. Этот метод применяется редко ввиду трудоемкости выкладок, он может быть использован для оценки других приближенных методов как эталонный. В практических расчетах используется ряд приближенных инженерных методов [2].



Основными причинами возникновения электромагнитных переходных процессов являются:

· Включение и отключение двигателей и других приемников электрической энергии.

· Короткое замыкание в электрической системе, автоматическое повторное включение линии на сохранившееся короткое замыкание.

· Возникновение местной несимметрии в системе.

· Действие форсировки возбуждения синхронных машин, их развозбуждение.

· Несинхронное включение синхронных машин.

Коротким замыканием называют всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы, замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями – замыкание одной или нескольких фаз на землю.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают следующие основные виды коротких замыканий в одной точке: трехфазное короткое замыкание – К(3), двухфазное короткое замыкание – К(2), однофазное короткое замыкание – К(1), двухфазное короткое замыкание на землю – К(1,1).



Симметричным называют такое короткое замыкание, когда при нем все фазы остаются в одинаковых условиях, иначе короткое замыкание называют несимметричным.

Следствиями действия тока короткого замыкания являются:

· Дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.

· Возникновение больших механических усилий между проводниками.

· Снижение напряжения, приводящее к ухудшению эффективности работы потребителей, авариям на электростанциях и подстанциях.

· Нарушение работы линий связи и сигнализации, за счет наведения дополнительных магнитных потоков.

· Нарушение устойчивости электрических систем.

Токи короткого замыкания с учетом действия устройств релейной защиты обычно существуют непродолжительное время, но их приходится учитывать и тщательно рассчитывать ввиду вышеуказанных последствий. По режиму короткого замыкания должны проверяться

1) в электроустановках выше 1 кВ:

а) электрические аппараты, токопроводы, кабели и другие проводники, а также опорные конструкции для них;

б) воздушные линии при ударном токе короткого замыкания 50 кА и более для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов короткого замыкания.

2) в электроустановках до 1 кВ – распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы.

Аппараты, которые предназначены для отключения токов короткого замыкания, должны обладать способностью производить эти операции при всех возможных токах короткого замыкания.

Литература: [1], § 1-1 – 1-3;

[2], § 2-16;

[3], § 6-1 – 6-3.

 



 

Лекция 2

 

РАЗДЕЛ I. СИММЕТРИЧНЫЙ ПЕРЕХОДНОЙ ПРОЦЕСС

 

ТЕМА 1. СИСТЕМЫ ИМЕНОВАННЫХ

И ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ .

Расчеты токов короткого замыкания необходимы для решения следующих задач:

· выбора схем электрических соединений;

· выявления условий работы потребителей при аварийных режимах;

· выбора аппаратов и проводников;

· проектирования и настройки устройств релейной защиты;

· выбора систем автоматического регулирования возбуждения;

· анализа устойчивости работы энегетических систем.

Допущения, принимаемые в расчетах токов КЗ:

1) закон изменения периодической слагающей тока КЗ для схемы с одним генератором можно использовать для приближенной оценки этой слагающей для схемы с несколькими генераторами;

2) учет апериодической слагающей можно проводить приближенно;

3) ротор синхронной машины симметричен;

4) учет системы проводят приближенно.

Расчет токов КЗ в электрических сетях напряжением выше 1 кВ ведется в системе именованных или относительных единиц (о.е.). Под относительным значением какой-либо величины понимают её отношение к другой одноименной величине, выбранной за единицу измерения. Величины, принятые в качестве единиц измерения называют базисными. Обычно произвольно выбирают базисную мощность Sб, МВ×А, близкую к установленной мощности генераторов в расчетной схеме и округленную до целого числа. Принимают базисное напряжение Uб, кВ, на одной из ступеней, базисные напряжения на других ступенях пересчитывают по действительным (точное приведение) или по приближенным (приближенное приведение) коэффициентам трансформации. Приближенные коэффициенты трансформации определяются по шкале средних номинальных напряжений: 1175; 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ.

Ниже приведены формулы для определения сопротивлений элементов электрической сети в системе относительных единиц при выбранных базисных условиях.

Синхронное индуктивное сопротивление генератора Хd и его сверхпереходное сопротивление :

Хd = Хd(н) ; = ,

где Sн - номинальная мощность генератора, МВ×А; Хd(н) - синхронное сопротивление генератора по продольной оси при номинальных условиях, о.е.; - его сверхпереходное сопротивление при номинальных условиях, о.е.

Индуктивное сопротивление двухобмоточного трансформатора Хт:

Хт = ,

где Uк - напряжение короткого замыкания, %; Sн - номинальная мощность трансформатора, МВ×А.

Индуктивные сопротивления обмоток высшего (ВН) Хв и низшего напряжений (НН) Хн1 = Хн2, о.е., трехобмоточного трансформатора с расщепленной на 2 цепи обмоткой НН:

 

Хв = (1 - ); Хн1 = Хн2 = ,

 

где Uк - напряжение короткого замыкания обмоток ВН и НН, %; Sн - номинальная мощность трансформатора, МВ×А; Кр - коэффициент связи. Для трехфазных трансформаторов, у которых обмотка НН расщеплена на две цепи, Кp = 3,5.

Индуктивные сопротивления обмоток ВН Хв, среднего (СН) Хс, НН Хн, о.е., трехобмоточного трансформатора соответственно:

Хв = ; Хс = ; Хн = ,

где UкВ, UкС, UкН - напряжения короткого замыкания обмоток ВН, СН и НН соответственно, %; Sн - номинальная мощность трансформатора или автотрансформатора, МВ×А.

Напряжения короткого замыкания обмоток ВН UкВ, СН UкС и НН UкН, % :

UкВ = 0,5(Uвс + Uвн - Uсн);

UкС = 0,5(Uвс + Uсн - Uвн);

UкН = 0,5(Uвн + Uсн - Uвс),

где Uвс, Uвн, Uсн - напряжения короткого замыкания по обмоткам высокого и среднего, высокого и низкого, среднего и низкого напряжений соответственно, %.

Индуктивное сопротивление одинарного реактора Хр, о.е.,

 

Хр = ,

где Uср.н - среднее номинальное напряжение ступени, где установлен реактор, кВ; Iн - номинальный ток реактора, кА; Iб – базисный ток, кА.

Индуктивное сопротивление воздушной, кабельной линий Хл,о.е.,

Хл = ,

 

где Х0 - удельное сопротивление линии, Ом/км; Uср.н- среднее номинальное напряжение линии, кВ; l - длина линии, км.

Индуктивное сопротивление асинхронного двигателя Хдв, о.е.,

Хдв = Хдв(н) ,

где Sн - номинальная мощность двигателя, МВ×А; Хдв(н) = 1/Iп - сопротивление двигателя при номинальных условиях, о.е; Iп - величина кратности пускового тока двигателя, о.е.

Сопротивление комплексной нагрузки Zн,о.е.,

Zн = Zн(н) ,

где Zн(н) - сопротивление комплексной нагрузки при номинальных условиях, о.е.; Sн - номинальная мощность нагрузки, МВ×А.

Активное сопротивление генератора (синхронного двигателя) R, о.е.,

R = ,

где Та- постоянная времени апериодической составляющей тока генератора, с; w = 314 - угловая синхронная скорость, рад/c.

Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора Rт, о.е.,

Rт = DРк ,

где DРк- потери короткого замыкания, кВт; Sн - номинальная мощность трансформатора, МВ×А.

Активные сопротивления обмоток ВН Rв и НН Rн1 = Rн2 двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН, о.е.,

Rв =DРк ; Rн1 = Rн2 = 2Rв.

Активные сопротивления обмоток ВН Rв, СН Rс, и НН Rн трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора, о.е.,

Rв = DРкв ; Rс = DРкс ; Rн = DРкн ,

 

где DРкв,DРкс, DРкн - потери короткого замыкания обмоток ВН, СН и НН соответственно, кВт; Sн - номинальная мощность трансформатора, МВ×А.

Потери короткого замыкания обмоток ВН DРкв, СН DРкс и НН DРкн, кВт:

DРкв = 0,5(DРквс + DРквн - DРксн);

DРкс = 0,5(DРквс + DРксн - DРквн);

DРкн = 0,5(DРквн + DРксн - DРквс),

 

где DРквс, DРквн, DРксн - потери короткого замыкания по обмоткам высокого и среднего, высокого и низкого, среднего и низкого напряжений соответственно, кВт.

Активное сопротивление одинарного реактора Rр, о.е.,

 

Rр = ,

где DРн - номинальные потери на фазу реактора, мВт.

Активное сопротивление воздушной, кабельной линий Rл,о.е.,

 

Rл = ,

где R0 - удельное активное сопротивление линии, Ом/км.

Активное сопротивление асинхронного электродвигателя Rдв, о.е.,

 

Rдв = ,

где Рн - номинальная активная мощность двигателя, МВт; Мп - величина кратности пускового момента двигателя, о.е., сosjн - номинальный коэффициент мощности.

При известном отношении Х/R = к. Активные сопротивления элементов системы определяются как R = Х×к.

Базисные величины напряжения Uб*, тока Iб*, полного сопротивления Zб*, ЭДС Еб* и мощности Sб* , о.е.:

Uб* = ; Iб* = ; Zб* = ; Еб* = , Sб* = ,

где U - напряжение на расчетной ступени, кВ; I – ток, кА; Z - сопротивление, Ом; Е - ЭДС генератора или двигателя, кВ; S – мощность, МВ×А; Uб - базисное напряжение на расчетной ступени, кВ; Iб = Sб/Ö3Uб - базисный ток на расчетной ступени, кА; Zб = Uб/Ö3Iб = /Sб - базисное сопротивление на расчетной ступени, Ом.

Обратный пересчет из относительных единиц в именованные ведется по выражениям

 

U = Uб*Uб ; I = Iб*Iб ; Z = Zб*Zб ; S = Sб*Sб .

 

Лекция 3

ТЕМА 2. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ

 

Составление схем замещения сводится к приведению параметров элементов и ЭДС различных ступеней трансформации к какой-либо одной ступени, выбранной за основную. Параметры элементов и ЭДС выражают в именованных или в относительных единицах. Для определения токов и напряжений в месте КЗ необходимо полную схему замещения преобразовать путем эквивалентирования ветвей к простейшей радиальной ветви согласно рис.1. Тогда начальный ток Iпо*, о.е., в месте КЗ равен

Iпо* = ,

где Eэ, Zэ - соответственно эквивалентные ЭДС и сопротивление простейшей радиальной схемы, о.е.

 

 
 

 

 


При преобразовании схем замещения используются следующие приемы:

1) преобразование последовательной цепи в эквивалентную;

2) преобразование параллельной цепи в эквивалентную;

3) преобразование “треугольника” сопротивлений в эквивалентную “звезду” сопротивлений и наоборот;

4) замена нескольких параллельно включенных источников эквивалентным.

Рекомендации по преобразованию схем замещения:

1) преобразование выгодно вести так, чтобы аварийная ветвь до конца преобразования была сохранена;

2) при металлическом трехфазном КЗ в узле с несколькими сходящимися в нем ветвями, этот узел можно разрезать, сохранив на конце каждой образовавшейся ветви такое же КЗ.

Формулы преобразования “треугольника” сопротивлений с ZАВ ; ZВС ; ZСА в эквивалентную “звезду” сопротивлений с ZА ; ZВ ; ZС.

 

ZА = ; ZВ = ; ZС = ;

 

Токи в ветвях “треугольника”

 

IАВ = ; IСА = ; IВС = .

Формулы преобразования “звезды” сопротивлений ZА ; ZВ ; ZС. в эквивалентный “треугольник” сопротивлений с ZАВ ; ZВС ; ZСА

ZАВ = ZА+ ZВ + ; ZСА = ZА + ZС + ; ZВС = ZВ + ZС + .

 

Токи в ветвях “звезды”

IА = IАВ - IСА; IВ = IВС - IАВ; I С = I СА - I ВС.

 

Формулы преобразования нескольких параллельно включенных источников эквивалентным

 

Еэ = YэåYi Еi; Yэ = åYi ; Yi = 1/Zi ;

при n = 2

Еэ = ; Zэ = ;

I1 = (Е1 - U)/Z1; I2 = (Е2 - U)/Z2.

Если известно доаварийное значение напряжения в точке КЗ Uко, то расчет тока КЗ можно упростить, используя метод наложения собственно аварийного режима на предшествующий. Тогда ток в точке КЗ

 

Iк = ,

где Zэ - результирующее сопротивление схемы замещения относительно места КЗ при равенстве нулю ЭДС всех генерирующих ветвей.

Лекция 4

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.