Надежность электрической системы
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Введение
электрический система векторный замыкание
Надежность работы электрической системы и ее отдельных элементов в значительной степени зависит от того, насколько правильно и полно при ее проектировании учтены опасные проявления переходных процессов.
Под переходными понимают процессы перехода от одного режима работы электрической цепи к другому, отличающемуся от предыдущего (например, амплитудой и фазой тока, частотой, значениями параметров схемы).
Переходные процессы возникают в электрических системах как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей, производство испытаний), так и в аварийных условиях (короткое замыкание, обрыв одной или двух фаз и др.).
Возникновение переходного процесса связано, с одной стороны, с изменением электромагнитного равновесия электрической системы, с другой - с нарушением баланса между электромагнитным моментом и моментом на валу электрической машины.
Исследование переходных процессов для многих задач можно в какой-то степени идеализировать, учитывая то обстоятельство, что благодаря довольно большой постоянной инерции электрических машин скорость протекания электромагнитных и электромеханических процессов различная.
Это позволяет в принципе единые по природе переходные процессы условно разделить на электромагнитные и электромеханические.
1. Аналитический расчет токов сверхпереходного и установившегося режимов в аварийной цепи при трехфазном КЗ
1.1 Расчет токов установившегося режима при трехфазном КЗ
Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса КЗ, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли. На рис. 1 приведена схема заданной электрической системы с указанием места трехфазного короткого замыкания. Расчет ведем в относительных единицах, для того чтобы все ЭДС и сопротивления схемы выразить в относительных единицах, задаемся базисными условиями: базисной мощностью МВА, базисным напряжением в точке короткого замыкания кВ. Отсюда базисный ток:
кА. (1)
Составляем схему замещения (рис. 2) и определяем ее параметры, приведенные к базисным условиям для расчетной схемы.
Для генераторов:
(2)
где - ток возбуждения в относительных единицах.
, (3)
где - отношение короткого замыкания (задано в табл. 1); - номинальная мощность генератора, МВт; - номинальный коэффициент мощности генератора. Если задан номинальный ток генератора в относительных единицах в режиме до короткого замыкания, то ЭДС генератора рассчитывается по формуле:
, (4)
где - соответственно напряжение, ток в о.е. и коэффициент мощности, при которых работал генератор до КЗ.
Исходная схема электроэнергетической системы
Рис. 1. Расчетная схема электрической системы
Используя формулы (2) - (4) определяем параметры схемы замещения генераторов:
;
;
;
;
Рис. Схема замещения системы
; ;
;
Система вводится в схему замещения ЭДС и сопротивлением:
; ,
Линии электропередачи представляются реактивным сопротивлением:
, (5)
где - удельное сопротивления воздушной линии электропередачи, Ом/км; - длина линии, км; - базисная мощность, МВА; - средненоминальное напряжение, взятое по стандартной шкале, кВ.
Пользуясь формулой (5) рассчитываем сопротивления линий:
W1 и W2 ,
W3 и W4 ;
W5 ;
W6 ;
W7 .
W8
Нагрузка вводится в схему замещения реактивным сопротивлением, а также ЭДС :
, (6)
где - номинальная мощность нагрузки, МВА; - сопротивление нагрузки, выраженное в относительных единицах.
Пользуясь формулой (6) рассчитываем сопротивления нагрузок:
H1 ,
H2 ,
H3 ;
H5
H6
H7
Трансформаторы:
, (7)
где - напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в процентах; - базисная мощность, МВА; - номинальная мощность трансформатора, МВА.
Используя формулу (7) определяем сопротивления трансформаторов:
Т2 ,
Т4 ;
Т3 ;
Т5 ;
АТ1 обмотка СН , так как ;
обмотка ВН ;
обмотка НН ,
где ;
;
.
Для определения установившегося тока короткого замыкания сворачиваем схему замещения
ветви с Е1, Х1 и Е2, Х3 преобразуем в ветвь Е14, Х28
;
;
заменим последовательные сопротивления Х28, Х2 одним Х29
ветви с Е14, Х29 и Е3, Х4 преобразуем в ветвь Е15, Х30
;
;
заменим параллельные сопротивления Х5, Х6 одним Х31
ветви с Е8, Х11 и Е13, Х27 преобразуем в ветвь Е16, Х32
;
;
заменим последовательные сопротивления Х32, Х10 одним Х33
;
заменим последовательные сопротивления Х17, Х18 одним Х34
ветви с Е11, Х24 и Е12, Х25 преобразуем в ветвь Е17, Х35
заменим последовательные сопротивления Х35, Х23, Х22 одним Х36
ветви с Е17, Х36и Е10, Х21 преобразуем в ветвь Е18, Х37
заменим последовательные сопротивления Х26, Х20, Х19 одним Х38
ветви с Е7, Х38 и Е18, Х37 преобразуем в ветвь Е19, Х3