Расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
1. Аналитический расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при трёхфазном КЗ
1.1Расчет установившегося режима
Составление схемы замещения
Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса КЗ, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли и полностью закончен подъём тока возбуждения под действием АРВ. Обычно считают, что этот режим наступает уже через несколько секунд после возникновения КЗ.
В установившемся режиме генераторы вводятся в схему замещения относительным значением ЭДС E*q и синхронной ненасыщенной реактивностью по продольной оси Xd, которые определяются по формулам:
где U*, I*, сos? - соответственно напряжение и ток в о.е., а также коэффициент мощности, при которых работал генератор до КЗ.
С - относительное значение ЭДС ненасыщенного генератора при токе возбуждения, равном единице, принимаем С=1, т.к. действительную характеристику холостого хода генератора заменили прямой, проходящей через начало координат и точку с координатами (1,1); Кс - отношение короткого замыкания, SБ - базисная мощность, SГ - мощность генератора.
Нагрузки учитываются в расчетной схеме генерирующими ветвями E*н и относительным сопротивлением Х*н=1,2, которое приведено к полной мощности нагрузки и Uср.н. ступени, где присоединена нагрузка. Поэтому Xd и Х*н необходимо приводить к базисным условиям. Следует отметить, что нагрузка присоединенная к точке КЗ роли не играет.
Схема замещения для расчетов токов короткого замыкания в установившемся режиме представлена на рисунке 2. При этом схемы замещения элементов и формулы для их расчета взяты в соответствии с табл. 2.3.
Для того чтобы схему замещения можно было преобразовать к простейшему виду, необходимо привести параметры элементов схемы к одной какой-либо ступени напряжения или выразить эти параметры в единых масштабах. Последнее в установках свыше 1000 В удобнее всего производить с помощью системы относительных единиц (о.е.). Чтобы получить относительное значение какой-либо величины, нужно поделить ее на величину, принятую за единицу измерения. При этом за единицу измерения или, как принято называть, за базисную величину может быть принято любое количественное значение параметра соответствующей размерности.
В качестве базисных примем следующие величины:
Sб=100 МВА
Uб=10,5 кВ
кА
Определение параметров элементов схемы замещения в о.е. при принятых нами базисных условиях:
- система:
E4=1
- С:
нагрузки:
E6= E7=…= E12=0
H1:
Н2:
Н3:
Н4:
Н5:
Н6:
генераторы:
G1:
G2:*2=I*f=2,5
G3:
G5:5=I*f=2,1
трансформаторы и автотрансформатор:
Т1:
Т2:
Т3:
- Т4:
- Т5:
линии электропередач:
W1:
- W2:
- W3:
W4:
W5:
W6:
реактор:
LR:
Свертка схемы:
После того как схема замещения составлена и определены сопротивления всех элементов, она преобразуется к наиболее простому виду. Преобразование (свертывание) схемы выполняется в направлении от источника питания к месту КЗ. Поэтому преобразование схемы выгодно вести так, чтобы аварийная ветвь по возможности была сохранена до конца преобразования или, в крайнем случае, участвовала в нем только на последних его этапах.
I этап:
Ветви с Е7, Х7 и Е2, Х2, Х13 эквивалентируем параллельно с последовательным добавлением сопротивлений Х14 и Х15:
Ветви с Х17, Х18 и Х19 параллельно эквивалентируем в ветвь с Х30:
Последовательно суммируем Х6 и Х21:
Параллельно эквивалентируем ветвь с Е1, Х1 и Е8, Х8 с последовательным добавлением Х24:
Последовательно суммируем Х18 и Х28:
Последовательно суммируем Х5 и Х16:
II этап:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е5, Х34; Е13, Х29 и Е10, Х10 в ветвь с Е15, Х35 с последовательным сложением с Х30:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е4, Х35 и Е15, Х4 в ветвь с Е16, Х36 с последовательным суммированием с Х20:
III этап:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е16, Х31 и Е6, Х36 в ветвь с Е17, Х37 с последовательным добавлением Х22:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е9, Х37 и Е17, Х9 в ветвь с Е18, Х38 с последовательным добавлением Х23:
IV этап:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е14, Х38 и Е18, Х32 в ветвь с Е19, Х39 последовательным добавлением Х26:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е11, Х39 и Е19, Х11 в ветвь с Е20, Х40 последовательным добавлением Х27:
Параллельно эквивалентируем ветви с Е20, Х40; Е3, Х3 и Е12, Х33 в ветвь с Е21, Х41:
Расчёт тока КЗ:
По результирующим ЭДС и сопротивлению определяем установившийся ток трехфазного КЗ в относительных единицах:
Установивши