Федеральное агентство по образованию

    Московский  государственный  Открытый университет

    Чебоксарский политехнический институт (филиал) 
 
 
 

    Кафедра

    Электроснабжения  промышленных предприятий 

    Специальность 140211   
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

    по  дисциплине «Переходные процессы в  электроэнергетических системах» 

    Тема: Расчет токов КЗ 

    Вариант № 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила:   студент 4-го курса о/о

            группы ЭЛ-41-07

     Максимов С.Н.

     у/шифр: 107073

     Дата  выполнения:_________

     Проверил: доц. Карчин В.В.

     Оценка:__________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                      Чебоксары 2010

 
Задание.

 

  Для  схемы ТЭЦ рассчитать токи  КЗ в точках К1, К2, К3. Провести выбор основного электрооборудования, установленного в цепях напряжением 110 кВ и генераторных цепях, а также произвести выбор допустимого сечения кабелей, питающих местных потребителей электроэнергии, с учетом установленных типов линейных реакторов. определить значение периодической и апериодической составляющих от генератора через 0,06с с момента КЗ.

    Воздушные линии Для ТСН выбрать сечение алюминиевых шин на стороне высокого напряжения. Выбранные сечения проверить на термическую стойкость;

1. Для ТСН выбрать сечение алюминиевых шин на стороне высокого напряжения. Выбранные сечения проверить на термическую стойкость;
2. Для отходящей линии от реактора РБА-10-600-4 имеющей нагрузку 4 МВт выбрать сечение кабеля и проверить его на термическую стойкость.
3. Требуется проверить на термическую стойкость при КЗ выключатель типа ВМПЭ-10-630-20У3 установленный в цепи кабельной линии. При этом принять t_откл=0,6 с. Данные выключателя ВМПЭ I_{тер.ном}=20 кА, t_{тер.ном}=8 с.

 

 

Рис. 1 Расчетная схема

Задание 1.

При трехфазном КЗ на шинах 110 кВ ТЭЦ (точка К1) определить начальное значение периодической составляющей тока месте КЗ I_п0, значение периодической и апериодической составляющей в момент времени t = 0,06 с, а также ударный ток КЗ.

Решение.

В качестве базисных единиц выбираем S_б = 1000 МВ∙А;

U_б = U_{ср ном}, т.е. U_бI = 115 кВ и U_бII = 10,5 кВ, где цифрами I и II (в индексах) обозначены соответственно ступени высшего и генераторного напряжений;  
 

 

Эквивалентная схема замещения для расчета  I_п0 представлена на рис. 2 

Рис. 2 Эквивалентная схема  замещения 

Индуктивные сопротивления различных элементов  этой схемы определяем, используя  формулы, приведенные ниже: 
 
 
 
 

Находим сверхпереходные ЭДС генераторов, имея в виду, что до КЗ машины работали в нормальном режиме, т.е. с перевозбуждением и

  

ЭДС системы  Е_*с(б) = 1. 

Рис. 3 Преобразованная (относительно точки К1) схема замещения 

Преобразованная схема замещения представлена на рис. 3. На ней указаны значения эквивалентных  сопротивлений двух независимых (относительно точки КЗ) частей схемы – x_*9(б) и x_*10(б). 
 

Начальные значения периодической составляющей тока КЗ составляют:

от системы 

 

от генератора 

в месте КЗ 

Найдем значение периодической составляющей тока КЗ от генераторов через 0,06 с с момента КЗ: 

По кривым, представленным на рис. 4, t = 0,06 с найдем

   Рис. 4 Типовые кривые для определения  затухания периодической  составляющей тока КЗ. 
 

Суммарный ток  в месте КЗ в момент времени  t = 0,06 с составляет 

Точка КЗ К1 делит схему на две независимые части. Поэтому для определения апериодической составляющей тока КЗ и ударного тока необходимо вычислить две эквивалентные постоянные времени затухания апериодических составляющих тока КЗ – со стороны системы и со стороны генератора. С этой целью целесообразно использовать схему замещения обратной последовательности (рис. 5), на которой все элементы расчетной схемы представлены как соответствующими индуктивными сопротивлениями, так и сопротивлениями постоянному току. Генераторы учтены сопротивлением обратной последовательности:

Рис. 5 Схема замещения  обратной последовательности 
 

и сопротивлением постоянному току 

остальные элементы – индуктивными сопротивлениями  прямой последовательности и активными  сопротивлениями: 
 
 
 

В результате преобразований получилась схема представленная на рис. 6 (при преобразованиях из схемы на рис. 5 целесообразно исключить  x₆ и R₆, так как схема симметрична относительно точки К1). 
 
 

 
Рис. 6 Преобразованная (относительно точки К1) схема замещения обратной последовательности.

Постоянные времени Т_а:

- от системы;

- от генератора;

Здесь и далее «штрих» означает, что соответствующее индуктивное сопротивление подсчитано при учете генератора сопротивлением обратной последовательности.

Найдем ударные  коэффициенты: 
 

При этом ударный  ток в месте КЗ 

Апериодическая  составляющая тока КЗ в момент времени  t = 0,06 c составляет 
 

 

Задание 2.

При трехфазном КЗ на шинах 10 кВ ТЭЦ определить периодическую  составляющую тока КЗ в начальный  момент КЗ и в момент t = 0,06, а также ударный ток КЗ.

Решение.

Принимаем те же базисные условия, что и в задаче 1. При этом 

Эквивалентная схема замещения (см. рис. 2) остается неизменной. Изменяется лишь методика преобразования схемы, так как при КЗ в точке К2 необходимо треугольник, образованный индуктивными сопротивлениями x₃, x₄ и x₆, преобразовать в эквивалентную звезду (рис. 7, а): 
 
 
 
 
 
 

Результаты дальнейших преобразований представлены на рис. 7, б и в, где 

Рис. 7 Преобразование схемы  замещения относительно точки К2

Начальные значения периодической составляющей тока КЗ:

от генератора G1 

от генератора G2 и системы 

в месте КЗ 

Найдем значение периодической составляющей тока КЗ от генератора G1 через 0,06 с.: 

По кривым, представленным на рис. 4, при t = 0,06 с найдем  

Порядок определения периодической составляющей тока КЗ от генератора G2  и системы, т.е. тока I_{пtG2 с}:

1) из  схемы (рис. 7, б) определяем значение  периодической составляющей тока  генератора G2 в начальный момент КЗ (в относительных единицах при базисных условиях): 

2)

3) находим    как 

I_{пtG2 с} = I_п0G2с = кА

Таким образом, суммарный ток в месте КЗ в  момент t = 0,06 с равен 

Ударный ток  КЗ от генератора G1 

Чтобы вычислить ударный ток КЗ от генератора G2 и системы, необходимо предварительно определить соответствующую эквивалентную постоянную времени затухания апериодической составляющей тока КЗ Т_{аG2 с}. С этой целью из рис. 7 находим 
 

из схемы (рис. 5) при неучете индуктивных сопротивлений определяем 
 

Рис. 8 Преобразование схемы  замещения составленной из сопротивлений  постоянному току, относительно точки  К2 

Дальнейшее преобразование схемы, составленной только из сопротивлений  постоянному току и показанной на рис. 8, а, дает

  
 

Преобразованная схема представлена на рис. 8, б. Таким  образом 

и ударный ток  от генератора G2 и системы 

Суммарный ударный  ток в месте КЗ 
 
 
 
 
 

Задание 3.

При трехфазном КЗ за LR ТЭЦ (точка К3 на рис. 1) определить начальное значение периодической составляющей тока КЗ и ударный ток КЗ

Решение.

Частично  преобразованная расчетная схема  замещения, содержащая как индуктивные  сопротивления, так и сопротивления  постоянному току, представлена на рис. 9.

Найдем индуктивные  и активнее сопротивления: 
 

Результирующая эквивалентная ЭДС и результирующие эквивалентные сопротивления составляют

Рис. 9 Схема замещения  для расчета тока КЗ за линейным реактором 
 
 
 

При этом 
 
 
 

Периодическая составляющая тока генератора G1  в начальный момент КЗ соответственно при базисных и номинальных условиях 
 

По кривым, представленным на рис. 4, при t = 0,06 с найдем  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                       Выбор Основного  Электрооборудования.