Переходные процессы в электрических система

Расчет тока несимметричного К.З. (двухфазного)
Расчет двухфазного КЗ К(2) производится с помощью схем замещения прямой и обратной последовательностей.
Сопротивление прямой последовательности были определены ранее на этапе расчёта трёхфазного КЗ.
Расчет сопротивления обратной последовательности
Параметры схемы замещения аналогичны п.4., за исключением сопротивления элементов с вращающимися магнитными полями (генераторы).
Генераторы ТЭЦ:
x_г=x_2 S_б/S_нг =0,234∙1000/125=1,872.
Сворачивание схемы замещения, аналогично п.4, за исключением выражений содержащих xГ. Пересчитаем только их:
x_7=((x_т x_г ))/2=((0,525 1,872))/2=1,227;
x_19=(x_7 x_н8)/(x_7 x_н8 )=(1,227∙167,7)/(1,227 167,7)=1,218.
x_26=x_(8-9) x_(7-8) (x_(8-9) x_(7-8))/x_19 =1,059 1,059 (1,059∙1,059)/1,218=3,039;
x_27=x_(8-9) x_19 ...

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовую работу 3
Введение 6
1. Выбор оборудования для заданной вариантом схемы 8
2. Составление схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей электросетевого района. 14
3. Расчёт установившегося тока и установившейся мощности К.З. на шинах ВН, СН, НН подстанции. 19
4. Расчёт начального сверхпереходного тока и мощности при трёхфазном К.З.на шинах ВН, СН, НН подстанции 36
5. Ударный ток К.З. 42
6. Апериодическая составляющая тока КЗ и полный ток 48
7. Расчёт остаточного напряжения на шинах подстанции в узле 8 при КЗ на НН 49
8. Расчет тока несимметричного К.З. (двухфазного) 50
Список литературы 52

Задание на курсовую работу
Выбрать оборудование для заданной вариантом схемы.
Составить схему замещения прямой, обратной и нулевой последовательности.
Рассчитать установившейся ток и установившуюся мощность КЗ на шинах ВН, СН, НН подстанции.
Рассчитать начальный сверхпереходный ток и мощность при трёхфазном КЗ на шинах ВН, СН, НН подстанции.
Вычислить значение апериодической составляющей тока КЗ для времени.
Рассчитать ударный ток КЗ.
Определить остаточное напряжение на шинах
Рассчитать ток несимметричного КЗ

Схема электроэнергетической системы приведена на рисунке 1. Исходные данные для расчетов представлены ниже и в таблицах1 – 2.
Точка КЗ в узле №9 сети 110 кВ.
Напряжение на шинах ОЭС – 500 кВ.
Мощность КЗ на шинах системы рассчитываетсяпо отключающей способности выключател я Q.
Автотрансформаторы связи с ОЭС: 2×(3×АОДЦТН -167000/500/220).
Синхронные генераторы ТЭЦ: 2×ТВФ-120-2У3

По этим условиям подходит АТДЦТН-200000/220/110Таблица 11 – Паспортные данные автотрансформаторов подстанции 6ТипК-воSном, МВАUвн, кВUсн, кВUнн, кВUквс, %Uквн, %Uксн, %АТДЦТН-200000/220/1102200230121111132202. Составление схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей электросетевого района.Схема замещения прямой последовательности соответствует схеме, составленной для расчета симметричного трехфазного КЗ. В зависимости от применяемого метода расчета и момента времени генераторы и нагрузки вводятся в нее соответствующими реактивностями и ЭДС.Рисунок 2 – Схема замещения прямой последовательности электросетевого района.Схема замещения обратной последовательности. Схема замещения аналогична схеме замещения прямой последовательности, за отсутствием в ней ЭДС. Вместо сопротивлений установившегося режима подставляются соответствующие им сопротивления обратной последовательностиРисунок 3 – Схема замещения обратной последовательности электросетевого района.Схема замещения «нулевой» последовательности. определяется соединением обмоток участвующих в ней трансформаторов и автотрансформаторов и способом заземления нейтралей. В общем случае эта схема отличается от схем прямой и обратной последовательностей. При составлении схемы необходимо помнить о том, что ток нулевой последовательности является по существу однофазным током, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю. Ток нулевой последовательности при поперечной несимметрии (КЗ) может протекать только в сторону обмоток трансформаторов, соединенных в звезду с заземленной нейтралью.Рисунок 4 – Схема замещения «нулевой» последовательности электросетевого района.3. Расчёт установившегося тока и установившейся мощности К.З. на шинах ВН, СН, НН подстанции.Расчёт ведём в относительных единицах при приближённом привидении, расчётная схема замещения показана на рис2. Базисную мощность выбираем равной 1000 МВА. Базисные токи и базисные напряжения:Sб=1000 МВА; Uб=115 кВ; Iб=Sб3Uб=10003∙115=5,02 кА.Генераторы ТЭЦ.ЭДС генераторов ТЭЦ:EG=Ucosφ2+Usinφ+Ixd2==1∙0,82+1∙0,6+1∙1,9072=2,632.Сопротивления генераторов определяется в соответствие с формулой:xг=xdSбSнг=1,907∙1000125=15,26.Сопротивления двухобмоточных трансформаторов:xт=uk%100SбSнт=10,5100∙1000200=0,525;xт9=10,5100∙10002∙25=2,1;Сопротивления автотрансформаторов:Сопротивление автотрансформатора связи с ОЭС:Обмотка ВН:xвн=0,5Uквс+Uквн-Uксн100Sб2Sнт=0,511+35-21,5100∙10002∙3∙167==0,1223.Обмотка СН:xсн=0,5UкВС+UкСН-UкВН100Sб2Sнт=0,511+21,5-35100∙10002∙3∙167==-0,0125.Обмотка НН:xнн=0,5UкВН+UкСН-UкВС100Sб2Sнт=0,535+21,5-11100∙10002∙3∙167==0,227.Сопротивление автотрансформаторов подстанции 2,3,5:xвн2,3,5=0,5(11+35-22)100∙10002∙63=0,9524;xсн2,3,5=0,511+22-35100∙10002∙63=-0,0794;xнн2,3,5=0,535+22-11100∙10002∙63=1,825.Сопротивление трёхобмоточных трансформаторов подстанции 10:xвн10=0,5(10,5+18-7)100∙10002∙63=0,8532;xсн10=0,510,5+7-18100∙10002∙63=-0,01984;xнн10=0,518+7-10,5100∙10002∙63=0,5754.Сопротивление автотрансформаторов подстанции 6:xвн6=0,5(32+11-20)100∙10002∙200=0,2875;xсн6=0,511+20-32100∙10002∙200=-0,0125;xнн6=0,532+20-11100∙10002∙200=0,5125.Реактивные сопротивления линий:x2-1=xудl2-1SбUн2=0,4∙96∙10002302=0,7259;x2-3=xудl2-3SбUн2=0,4∙74∙10002302=0,5595;x1-6=xудl1-6SбUн2=0,4∙125∙10002302=0,9452;x6-5=xудlИП6-5SбUн2=0,4∙(60-20)∙10002302=0,3025;x5-3=xудlИП5-3SбUн2=0,4∙(70+20)∙10002302=0,6805;x7-8=xудl7-8SбUн2=0,4∙35∙10001152=1,059;x8-9=xудl8-9SбUн2=0,4∙35∙10001152=1,059;x10-9=xудl10-9SбUн2=0,4∙30∙10001152=0,9074;x7-10=xудl7-10SбUн2=0,4∙40∙10001152=1,21.Нагрузка. Для определения сопротивлений нагрузки требуется найти полные мощности. ЭДС нагрузки в установившемся режиме равно нулю.Sн2,110=Pн2,1102+Pн2,110tgφ2=552+55∙0,52=61,49 МВА;Sн2,10=Pн1,102+Pн1,10tgφ2=152+15∙0,62=17,49 МВА;Sн3,110=502+50∙0,52=55,9 МВА;Sн3,10=252+25∙0,62=29,15 МВА;Sн5,110=302+30∙0,52=33,54 МВА;Sн5,10=302+30∙0,62=34,99 МВА;Sн7,110=302+30∙0,52=33,54 МВА;Sн9,110=522+52∙0,52=58,14 МВА;Sн9,10=282+28∙0,52=31,3 МВА;Sн10,35=292+29∙0,42=31,23 МВА;Sн10,10=412+41∙0,52=45,84 МВА;Sн11,10=252+25∙0,62=29,15 МВА;xн2,110=xнSбSн2,110=1,2∙100061,49=19,52;xн2,10=1,2∙100017,49=68,61;xн3,110=1,2∙100055,9=22,36;xн3,10=1,2∙100029,15=41,17;xн5,110=1,2∙100033,54=35,78;xн5,10=1,2∙100034,99=34,3;xн7,110=1,2∙100033,54=35,78;xн9,110=1,2∙100058,14=20,64;xн9,10=1,2∙100031,3=38,34;xн10,35=1,2∙100031,23=38,42;xн10,10=1,2∙100045,84=26,18;xн11,10=1,2∙100029,15=41,17.ЭДС и реактивное сопротивление энергосистемы:Eс=1; xс=Sб3Iотн.номUном=10003∙40∙500=0,0289.Подстанция 8 то же должна быть рассмотрена как система ограниченной мощности:Eн8=1; xн8=SбS9=10001502+150∙0,52=167,7.Свернём расчётную схему относительно точки КЗ, путём элементарных преобразований исходной схемы.x1=xвн+xсн+xс=0,1223-0,0125+0,0289=0,1387;x2=xн2,110+xсн2xн2,10+xнн2xн2,110+xсн2+xн2,10+xнн2+xвн2==19,52-0,0794(68,61+1,825)19,52-0,0794+(68,61+1,825)+0,9524=16,19;x3=xн11,10+xнн6=0,5125+41,17=41,68;x4=xн3,110+xсн3xн3,10+xнн3xн3,110+xсн3+xн3,10+xнн3+xвн3==21,47-0,0794(41,17+1,825)21,47-0,0794+(41,17+1,825)+0,9524=15,24;x5=xн10,35+xсн10xн10,10+xнн10xн10,35+xсн10+xн10,10+xнн10+xвн10==38,42-0,01984(26,18+0,5754)38,42-0,01984+(26,18+0,5754)+0,8532=16,75;x7=xт+xг2=0,525+15,262=7,893;x8=xн9,10+xт9=38,34+2,1=40,44;x9=xн5,110+xсн5xн5,10+xнн5xн5,35+xсн5+xн5,10+xнн5+xвн5==35,78-0,0794(34,3+1,825)35,78-0,0794+(34,3+1,825)+0,9524=18,91;x10=x1-62=0,94522=0,4726;x11=x6-52=0,30252=0,1513;x12=x5-32=0,68052=0,3403.Схема преобразуется к виду изображённому на рисунке 5Рисунок 5Объединим точки равного потенциала с ЭДС Eн2 и Eн3 и преобразуем получившейся треугольник в звезду:x13=x2x2-3x2+x2-3+x4=16,19∙0,559516,19+0,5595+15,24=0,2832;x14=x2x4x2+x2-3+x4=16,19∙15,2416,19+0,5595+15,24=7,713;x15=x4x2-3x2+x2-3+x4=15,24∙0,559516,19+0,5595+15,24=0,2665.Аналогично объединим Eн10 и Eн7:x16=xн7,110x5xн7,110+x5+x7-10=35,78∙16,7535,78+16,75+1,21=11,15;x17=xн7,110x7-10xн7,110+x5+x7-10=35,78∙1,2135,78+16,75+1,21=0,8056;x18=x7-10x5xн7,110+x5+x7-10=1,21∙16,7535,78+16,75+1,21=0,3771.x19=x7xн8x7+xн8=7,893∙167,77,893+167,7=7,538.Эквивалентная ЭДС:E1=Eн8xн8+Eqx71xн8+1x7=1167,7+2,6327,8931167,7+17,893=2,559.Рисунок 6Преобразуем схему:x20=x10-9+x18=0,9074+0,3771=1,285;x21=x2-1+x13=0,7259+0,2832=1,009;x22=x15+x12=0,2665+0,3403=0,6068.Рисунок 7Преобразуем звезды x16,x17,x20; x8-9,x7-8,x19 в эквивалентные треугольники и разделим их по ЭДС:x23=x16+x17+x16x17x20=11,15+0,8056+11,15∙0,80561,285=18,95;x24=x16+x20+x16x20x17=11,15+1,285+11,15∙1,2850,8056=30,22;x25=x20+x17+x20x17x16=1,285+0,8056+1,285∙0,805611,15=2,183;x26=x8-9+x7-8+x8-9x7-8x19=1,059+1,059+1,059∙1,0597,538=2,268;x27=x8-9+x19+x8-9x19x7-8=1,059+7,538+1,059∙7,5381,059=16,14;x28=x7-8+x19+x7-8x19x8-9=1,059+7,538+1,059∙7,5381,059=16,14.Объединим точки равного потенциала с ЭДС Eн2,3 и Eн5 и преобразуем получившейся треугольник в звезду:x29=x14x22x14+x22+x9=7,713∙0,60687,713+0,6068+18,91=0,1719;x30=x14x9x14+x22+x9=7,713∙18,917,713+0,6068+18,91=5,356;x31=x9x22x14+x22+x9=18,91∙0,60687,713+0,6068+18,91=0,4214.Рисунок 8Преобразуем схему:x32=x29+x21=1,009+0,1719=1,181;x33=x11+x31=0,1513+0,4214=0,5727.x34=x25x26x25+x26=2,183∙2,2682,183+2,268=1,112;x35=x23x28x23+x28=18,95∙16,1418,95+16,14=8,716.Эквивалентная ЭДС:E2=Eн10,7x23+E1x281x23+1x28=2,55916,14118,95+116,14=1,382.Рисунок 9Преобразуем треугольник x10,x32,x33 в эквивалентную звезду:x35'=x10x32x10+x32+x33=0,4276∙1,1810,4276+1,181+0,5727=0,2315;x36=x10x33x10+x32+x33=0,4276∙0,57270,4276+1,181+0,5727=0,1123;x37=x33x32x10+x32+x33=0,5727∙1,1810,4276+1,181+0,5727=0,3101.Рисунок 10x38=x1+x35'x37+x30x1+x35'+x37+x30+x36+xвн6==0,1387+0,2315∙(0,3101+5,356)0,1387+0,2315+0,3101+5,356+0,1123+0,2875=0,7473.Эквивалентная ЭДС:E3=Eн2,3,5x37+x30+Eсx1+x351x37+x30+1x1+x35=10,1387+0,231510,3101+5,356+10,1387+0,2315=0,9387.Рисунок 11x39=x38x3x38+x3+xсн6=0,7473∙41,680,7473+41,68-0,0125=0,7216.Эквивалентная ЭДС:E4=Eн11x3+E3x381x3+1x38=0,93870,7473141,68+10,7473=0,9222.Рисунок 12x40=x35x39x35+x39+x34=8,716∙0,72168,716+0,7216+1,112=1,778.Эквивалентная ЭДС:E5=E2x35+E4x391x35+1x39=1,3828,716+0,92220,721618,716+10,7216=0,9574.Рисунок 13x41=x40x27x40+x27=1,778∙16,141,778+16,14=1,602.Эквивалентная ЭДС:E6=E5x40+E1x271x40+1x27=0,95741,778+2,55916,1411,778+116,14=1,116. Рисунок 14Так как в установившемся режиме КЗ тока в сопротивлении 8, н9,110, 24 не будет, поэтому исключим их из схемы.Ток в месте трёхфазного КЗ на шинах ВН:Iк3*=E6x41=1,1161,602=0,6966.В именованных единицах:Iк3=Iк3*Iб=0,6966∙5,02=3,497 кА.Мощность КЗ:Sк3=3Iк3Uср.н=3∙3,497∙115=695,6 МВА.Определим ток и мощность на шинах НН подстанции 9, схема замещения изображена на рисунке 15.Рисунок 16x42=11x24+1x41+1xн9,110+xт9=1130,22+11,602+120,64+2,1=3,517.E7=Eн10,7x24+E6x41+Eн9xн9,1101x24+1x41+1xн9,110=1,1161,602130,22+11,602+120,64=0,9871;Ток в месте трёхфазного КЗ на шинах НН:Iк3*нн=E7x42=0,98713,517=0,2807.В именованных единицах приведённый к НН:Iк3нн=Iк3*ннIбUср.нВНUср.нНН=0,2807∙5,02∙11510,5=15,43 кА.Мощность КЗ на шинах НН:Sк3=3Iк3Uср.нНН=3∙15,43∙10,5=280,6 МВА.4. Расчёт начального сверхпереходного тока и мощности при трёхфазном К.З.на шинах ВН, СН, НН подстанцииРасчётная схема замещения аналогична п.3.Сопротивления элементов схемы замещения равны соответствующим сверхпереходным сопротивлениямРасчёт параметров схемы замещения.Сверхпереходные сопротивления и ЭДС генераторов:Генераторы ТЭЦ:ЭДС генераторов принимаем:EG''=Ucosφ2+Usinφ+Ix''d2==1∙0,82+1∙0,6+1∙0,1922=1,126.Сопротивления генераторов определяется в соответствие с формулой:xг=xd''SбSнг=0,192∙1000125=1,536.Нагрузка (ЭДС нагрузки равно 0,85):xн2,110=xнSбSн2,110=0,35∙100061,49=5,692;xн2,10=0,35∙100017,49=20,01;xн3,110=0,35∙100055,9=6,261;xн3,10=0,35∙100029,15=12,01;xн5,110=0,35∙100033,54=10,44;xн5,10=0,35∙100034,99=10;xн7,110=0,35∙100033,54=10,44;xн9,110=0,35∙100058,14=6,02;xн9,10=0,35∙100031,3=11,18;xн10,35=0,35∙100031,23=11,21;xн10,10=0,35∙100045,84=7,635;xн11,10=0,35∙100029,15=12,01.Сворачивание схемы замещения аналогично п.3., при этом используются вместо сопротивлений установившегося режима соответствующие им сопротивления сверхпереходного режима.x1=xвн+xсн+xс=0,1223-0,0125+0,0289=0,1387;x2=xн2,110+xсн2xн2,10+xнн2xн2,110+xсн2+xн2,10+xнн2+xвн2==5,692-0,0794(20,01+1,825)5,692-0,0794+(20,01+1,825)+0,9524=5,417;x3=xн11,10+xнн6=0,5125+12,01=12,52;x4=xн3,110+xсн3xн3,10+xнн3xн3,110+xсн3+xн3,10+xнн3+xвн3==6,261-0,0794(12,01+1,825)6,261-0,0794+(12,01+1,825)+0,9524=5,225;x5=xн10,35+xсн10xн10,10+xнн10xн10,35+xсн10+xн10,10+xнн10+xвн10==11,21-0,01984(7,635+0,5754)11,21-0,01984+(7,635+0,5754)+0,8532=5,719;x7=xт+xг2=0,525+1,5362=1,031;x8=xн9,10+xт9=11,18+2,1=13,28;x9=xн5,110+xсн5xн5,10+xнн5xн5,35+xсн5+xн5,10+xнн5+xвн5==10,44-0,0794(10+1,825)10,44-0,0794+(10+1,825)+0,9524=6,475;x10=x1-62=0,94522=0,4726;x11=x6-52=0,30252=0,1513;x12=x5-32=0,68052=0,3403.x13=x2x2-3x2+x2-3+x4=5,417∙0,55955,417+0,5595+5,225=0,2706;x14=x2x4x2+x2-3+x4=5,417∙5,2255,417+0,5595+5,225=2,527;x15=x4x2-3x2+x2-3+x4=5,225∙0,55955,417+0,5595+5,225=0,261.x16=xн7,110x5xн7,110+x5+x7-10=10,44∙5,71910,44+5,719+1,21=3,438;x17=xн7,110x7-10xн7,110+x5+x7-10=10,44∙1,2110,44+5,719+1,21=0,7273;x18=x7-10x5xн7,110+x5+x7-10=1,21∙5,71910,44+5,719+1,21=0,3984.x19=x7xн8x7+xн8=1,031∙167,71,031+167,7=1,025.E1=Eн8xн8+Eqx71xн8+1x7=1167,7+1,1261,0311167,7+11,031=1,125.x20=x10-9+x18=0,9074+0,3984=1,306;x21=x2-1+x13=0,7259+0,2706=0,9965;x22=x15+x12=0,261+0,3403=0,6013.x23=x16+x17+x16x17x20=3,438+0,7273+3,438∙0,72731,306=6,08;x24=x16+x20+x16x20x17=3,438+1,306+3,438∙1,3060,7273=10,92;x25=x20+x17+x20x17x16=1,306+0,7273+1,306∙0,72733,438=2,31;x26=x8-9+x7-8+x8-9x7-8x19=1,059+1,059+1,059∙1,0591,025=3,212;x27=x8-9+x19+x8-9x19x7-8=1,059+1,025+1,059∙1,0251,059=3,109;x28=x7-8+x19+x7-8x19x8-9=1,059+1,025+1,059∙1,0251,059=3,109.x29=x14x22x14+x22+x9=2,527∙0,60132,527+0,6013+6,475=0,1582;x30=x14x9x14+x22+x9=2,527∙6,4752,527+0,6013+6,475=1,704;x31=x9x22x14+x22+x9=6,475∙0,60132,527+0,6013+6,475=0,4054.x32=x29+x21=0,1582+0,9965=1,155;x33=x11+x31=0,1513+0,4054=0,5567.x34=x25x26x25+x26=2,31∙3,2122,31+3,212=1,344;x35=x23x28x23+x28=6,08∙3,1096,08+3,109=2,057.E2=Eн10,7x23+E1x281x23+1x28=0,856,08+1,1253,10916,08+13,109=1,032.