Мошкин В.И. Переходные процессы в системах электроснабжения

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Энергетика и технология металлов»

Переходные процессы в системах электроснабжения

Задания для выполнения контрольной и курсовой работы

с методическими указаниями для студентов направления 140200

(специальность 140211 «Электроснабжение»)

Курган 2007

Кафедра: «Энергетика и технология металлов»

Дисциплина: «Переходные процессы в системах электроснабжения»

(специальность 140211 «Электроснабжение»)

Утверждено на заседании кафедры: « 5_» _марта_ 2007г.

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета.

«_9__»_апреля___ 2007г.

Введение

Методические указания включают в себя задания и исходные

данные для расчетно-графической работы по токам короткого замыкания

и курсовой работы по электромагнитным переходным процессам в

системах электроснабжения для студентов специальности 140211

«Электроснабжение». Электромагнитные переходные процессы в системах

электроснабжения возникают в результате включения и отклонения

электродвигательных агрегатов и при изменении их режимов, в результате

коротких замыканий (к.з.), при несимметрии нагрузки, при работе регуляторов

возбуждения, автоматов гашения поля, при несинхронном включении

синхронных генераторов. В результате применяется запас электромагнитной

энергии элементов системы электроснабжения. Скорость протекания таких

процессов составляет от 50 до 150 Гц, что соответствует времени протекания

от единиц до нескольких десятков миллисекунд. При этом механические

параметры режима (например, частота вращения ротора машины) практически

не успевают измениться вследствие инерции. Короткие замыкания являются

самыми распространенными электромагнитными переходными процессами.

Большая их часть является дуговыми, меньшая – металлическими, когда фазы

электроустановки соединены между собой и (или) с землей.

Цель выполнения

_задания:

более детальное изучение методов

расчета электромагнитных переходных процессов в системах

электроснабжения, развитие навыков применения этих методов для

решения практических задач. При выполнении заданий необходимо:

стремиться к наиболее рациональному порядку решения задач, приводить

необходимые доказательства, положения и формулы. В заключении

работы привести обобщающие выводы, список использованных

источников.

Контрольная работа №1 (задачи 1 и 2)

Задача 1. Задача по расчетам токов короткого замыкания решается на

примере схемы системы электроснабжения (рисунок 1). По заданной схеме

электрической сети составить расчетную схему, схему замещения и найти

закон изменения тока i

(t) при к.з. на выводах заданной нагрузки N при

трех углах включения ψ

= 30°, ψ=0, ψ=φ

и при отключенных

выключателях Q, соответствующих варианту задания. Найти начальное

значение периодической составляющей тока к.з. Задачу решить в

именованных или относительных единицах, выполнив точное приведение

элементов схемы. Для всех линий взять удельное(погонное) реактивное

сопротивление Х

=Х

УД

=0,4Ом/км, а для всех нагрузок N1..N3 принять

cosφ=0,8. Исходные данные приведены в таблице 1, варианты задания в

таблице 2.

Рисунок 1

Таблица 1

Исходные данные

Индексы

элементов

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Транс-

форма-

торы

МВ∙А

80 80 32 32 125 63 63 25 25

Коэф-т

трансфор

мации

122/

119/

6,3

119/

6,3

122/

13,8

119/37,5/

10,5

34/

, %

10,5 10,5 10,5 10,5 12 ВС-17,ВН=10,5

СН=6

12 12

, кВ 110/

110/

13,8

110/35/10 35/

35/

Линии R

уд

, Ом/

км

0,429 0,306 0,429 0,249 0,20 - - - -

L, км 40 50 30 40 20 - - - -

Нагрузки S

НГ

МВ∙А

40 35 15 - - - - - -

НГ

кВ

6 10,5 10 - - - - - -

Таблица 2

Варианты задания к задаче 1

Вар. Отключены

выключатели

Номер

нагруз

ки

кВ

Вар. Отключены

выключатели

Ном

ер

нагр

узки

кВ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Q

, Q

№3 12,5 15,75 27 Q

, Q

№3 12,4 15,75

2 Q

, Q

№2 12,3 15,0 28 Q

, Q

№2 12,3 15,7

3 Q

, Q

№1 12,2 15,8 29 Q

, Q

№2 12,2 15,6

4 Q

, Q

№3 11,9 15,2 30 Q

, Q

№1 12,1 15,5

5 Q

, Q

№2 11,8 15,1 31 Q

№1 12,0 15,4

6 Q

, Q

№3 12,4 15,75 32 Q

№2 11,9 15,2

7 Q

, Q

№2 10,5 15,75 33 Q

№3 11,8 15,1

8 Q

, Q

№3 10,6 15,8 34 Q

№3 11,7 15,0

9 Q

, Q

№1 10,7 15,3 35 Q

№2 11,6 14,9

10 Q

, Q

№3 10,8 15,4 36 Q

№1 11,5 14,8

11 Q

, Q

№2 12,4 15,9 37 Q

№2 11,4 14,7

12 Q

, Q

№3 12.5 15.0 38 Q

№1 11,3 14,6

Окончание таблицы 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

13 Q

, Q

№2 12,6 15,1 39 Q

№3 11,2 14,5

14 Q

, Q

№3 12,7 15,2 40 Q

№3 11,1 14,4

15 Q

, Q

№2 12,9 15,3 41 Q

№2 11,0 14,3

16 Q

, Q

№1 11,7 15,4 42 Q

№1 12,9 14,2

17 Q

, Q

№3 11,8 15,5 43 Q

, Q

№3 12,8 14,1

18 Q

, Q

№2 11,9 15,6 44 Q

, Q

№3 12,7 14,0

19 Q

, Q

№3 12,0 15,7 45 Q

, Q

№2 12,6 14,1

20 Q

, Q

№2 12,1 15,8 46 Q

, Q

№1 12,5 14,2

21 Q

, Q

№3 12,2 15,9 47 Q

, Q

№3 12,4 14,1

22 Q

, Q

№2 12,3 15,8 48 Q

, Q

№2 12,3 14,0

23 Q

, Q

№3 12.4 15.7 49 Q

, Q

№1 12,2 14,2

24 Q

, Q

№1 12,5 15,6 50 Q

, Q

№3 12,1 14,3

25 Q

, Q

№3 12,6 15,5 51 Q

, Q

№2 12,0 14,4

26 Q

, Q

№2 12,7 15,4 52 Q

, Q

№1 12,0 14,9

Примечания

1. * - номер нагрузки, на выводах которой нужно искать ток к.з.

2. Ступени напряжения сети обозначены цифрами 1..7

Задача 2. Согласно варианту задания (таблица 3) составить схему

замещения электрической сети и определить токи трехфазного короткого

замыкания (к.з.) в точке, заданной вариантом, для моментов времени τ=0

и τ=0,3с (с помощью типовых кривых). Определить также ударный ток для

заданной точки. Исходные данные приведены на схеме сети и таблице 3.

Таблица 3

Исходные данные к задаче № 2

Вариант

Схема сети,№ рис

Система С

Линия W

Трансформатор Т Генератор Г

Место к.з.

(3)

кА

км

Коэффициент

трансформа-

ции

НОМ

МВ∙А

НОМ

МВ∙А

НОМ

кВ

о.е

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

01 Рис2.1

9 30 122/6,3 10,5 40 37,5 6,3 0,143 1,086 К1

02 Рис2,1 8,5 25 125/6,3 10,5 80 60 6,3 0,121 1,10 К1

Рис2.1

8 35 123/6,3 10,5 80 60 6,3 0,121 1,10 К2

Рис2.1

10 40 117/6,3 10,5 40 37,5 6,3 0,143 1,086 К2

Рис2.1

9 35 121/6,3 10,5 63 45 6,3 0,143 1,086 К3

Рис2.1

11 40 120/6,3 10,5 80 60 6,3 0,121 1,12 К3

Окончание таблицы 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Рис2.2

9 20 120/37/6,3 Рис2.2 10 7,5 6,3 0,121 1,086 К4

Рис2.2

11 22 121/38/6,3 Рис2.2 10 7,5 6,3 0,121 1,073 К2

Рис2.2

8 8 120/37/6,3 Рис2.2 10 7,5 6,3 0,121 1,086 К3

Рис2.3

5 10 119/38/6,3 Рис2.3 16 15 6,3 0,114 1,07 К1

Рис2.3

6 30 117/37/6,3 Рис2.3 16 15 6,3 0,114 1,07 К2

Рис2.3

7 20 120/38/6,3 Риc2.3 16 15 6,3 0,114 1,07 К3

Рис2.3

8 15 121/37/6,3 Рис2.3 16 15 6,3 0,114 1,07 К4

Рис2.4

6 12 119/10,5 10,5 125 110 10,5 0,183 1,12 К1

Рис2.4

6 15 120/10,5 10,5 125 110 10,5 0,183 1,12 К2

Рис2.4

7 30 119/10,5 10,5 125 110 10,5 0,183 1,12 К3

Рис2.4

5 20 118/10,5 10,5 125 110 10,5 0,183 1,12 К4

Рис2.5

8 15 120/37,5/6,3 Рис2.5 10 7,5 6,3 0,121 1,086 К1

Рис2.5

9 20 121/37,5/6,3 Рис2.5 10 7,5 6,3 0,121 1,086 К2

Рис2.5

10 35 119/37,5/6,3 Рис2.5 10 7,5 6,3 0,121 1,086 К3

Рис2.5

11 40 118/37,5/6,3 Рис2.5 10 5,0 6,3 0,114 1,073 К4

Рис2.5

12 25 117/37,5/6,3 Рис2.5 10 5,0 6,3 0,114 1,073 К5

Рис2.1

7 25 116/6,3 10,5 25 37,5 6,3 0,143 1,086 К4

Рис2.2

6 15 120/37/6,3 Рис2.2 10 7,5 6,3 0,124 1,086 К5

Рис2.3

5 12 122/37/6,3 Рис2.3 16 15 6,3 0,114 1,07 К5

Рис2.4

7 25 120/10,5 10,5 80 60 10,5 0,183 1,12 К4

Рис2.2

9 30 121/37,5/6,3 Рис2.2 63 60 6,3 0,125 1,09 К5

Рис2.2

8 35 122/38/6,3 Рис2.2 40 37,5 6,3 0,11 1,07 К4

Рис2.2

7 40 118/37,5/6,3 Рис2.2 40 37,5 6,3 0,11 1,07 К2

Рис2.3

9 15 118/38/6,3 Рис2.3 40 37,5 6,3 0,11 1,07 К5

Рис2.3

11 35 116/36/10 Рис2.3 40 37,5 10,5 0,11 1,07 К4

Рис2.4

12 45 117/38/11 10,5 40 30 10,5

0,106

1,05 К4

Рис2.4

13 50 116/36/11 10,5 40 30 10,5

0,106

1,05 К3

Рис2.5

9 30 120/37/10 Рис2.5 63 60 10,5 0,125 1,09 К5

Рис2.5

8 25 118/35/10 Рис2.5 63 60 10,5 0,125 1,09 К4

Рис2.1

9 20 119/6,3 10,5 40 37,5 6,3 0,11 1,07 К4

Рис2.2

10 25 119/37,5/11 Рис2.2 40 37,5 10,5 0,11 1,07 К2

Рис2.3

11 30 120/38/11 Риc2.3 40 37,5 10,5 0,11 1,07 К3

Рис2.4

12 40 116/11 10,5 80 60 10,5 0,125 1,12 К4

Рис2.5

13 45 125/38/11 Рис2.5 63 60 10,5 0,125 1,12 К5

Рис2.2

8 25

119/37,5/10,5

Рис2.2 80 60 10,5 0,125 1,12 К3

Рис2.3

7 30 118/37/11 Рис2.3 63 60 10,5 0,125 1,105 К4

Рис2.5

10 25 119/37,5/11 Рис2.5 63 60 10,5 0,125 1,105 К4

Рис2.5

14 35 118/38,5/6,3 Рис2.5 40 60 6,3 0,125 1,10 К5

Рис.2.1

15 45 118/6,3 10,5 40 60 6,3 0,121 1,10 К2

Рис2.2

16 40 117/38,5/6,3 Рис2.2 25 30 6,3 0,121 1,07 К1

Рис2.3

11 45 117/38,5/6,3 Рис2.3 25 30 6,3 0,121 1,07 К1

Рис2.4

9 25 115/10,5 10,5 25 30 10,5 0,125 1,1 К1

Рис2.1

10 30 125/10,5 10,5 25 30 10,5 0,125 1,1 К4

Рис2.2

12 35 129/38/6,6 Рис2.2 25 30 6,3 0,121 1,1 К2

Схемы к задаче 2

Ð è ñ ó í î ê 2 . 1

S í î ì

. Ã

L 1

W 1

Ñ Ã

( 3 )

6 , 3

ê Â

X "

1 1 7

ê Â

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 4 )

( 3 )

( 2 )

( 1 )

U í î ì

L 2 = L 1

E "

S í î ì

. Ò .

, u %

W 2

Ð è ñ ó í î ê 2 . 2

S í î ì

. Ã

L 1

W 1

Ñ Ã

( 3 )

6 , 3

ê Â

X "

1 1 5

ê Â

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 5 )

( 3 )

( 2 )

( 1 )

U í î ì

L 2 = L 1

E "

S í î ì

. Ò .

W 2

( 4 )

3 7

ê Â

u % = 1 1 %

u % = 6 %

u % = 0

Ð è ñ ó í î ê 2 . 4

S í î ì

. Ã

L 1

W 1

( 3 )

1 0 , 5

ê Â

X "

1 1 7

ê Â

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 3 )

( 2 )

( 1 )

U í î ì

L 2 = L 1

E "

W 2

Ð è ñ ó í î ê 2 . 3

S í î ì

. Ã

L 1

W 1

X "

1 1 7

ê Â

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 3 )

( 2 )

( 1 )

U í î ì

E "

S í î ì

. Ò .

( 4 )

1 0 0 0 À

0 , 5 6 Î ì

u % = 1 0 , 5 %

Â - Ñ

u % = 1 7 %

Ñ - Í

( 5 )

W 2

L 2 = L 1

( 3 )

u % = 6

Í - Ñ

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 2 )

S í î ì

. Ã

L 1W 1

( 3 )

6 , 3 ê Â

X "

1 1 5

ê Â

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 3 )

( 1 )

U í î ì

L 2 = L 1

E "

W 2

Õ ó ä = 0 , 4 Î ì / ê ì

( 5 )

Ð è ñ ó í î ê 2 . 5

3 7 , 5

ê Â

3 7 , 5

ê Â

( 4 )

u % = 1 1 , 5 %

u % = 6 %

u % = 0

Приложение 1

Таблица П.1.

Обобщенные показатели для схемы вида "система"

Место короткого замыкания X

∑C

.а.с

, с k

уд

РУ повышенного напряжения станции

РУ генераторного напряжения станции

Ветвь «Генератор-трансформатор»

РУ повышенного напряжения подстанции

РУ вторичного напряжения подстанции

За кабельной линией 6-10 кВ

За трансформатором с S

ном

≤ 1 МВ∙А

За линейным реактором на подстанции

За линейным реактором на станции

Ветвь асинхронного двигателя

30-50

6,3

18-20

6,3

0,13

0,06

0,1-0,2

0,05

0,06

0,01

0,02

0,06

0,1

0,02

1,92

1,85

1,9-1,95

1,80

1,85

1,40

1,60

1,85

1,9

1,6

Приложение 2

Расчет токов к.з. в схеме вида "генератор-система"

Если электрическая удаленность некоторых источников

(генераторов) от расчетной точки к.з. равна нулю, то их следует

выделить особо (источник - "генератор" Г), объединив все остальные

источники в один эквивалентный - "система" С. В результате получим

двухлучевую схему замещения (рис. П.2, в).

Схема такого вида типична для выбора токоведущих частей и

электрических аппаратов на генераторном напряжении станции, где в

источник Г выделяют генератор G1, а также на стороне 6-10 кВ

подстанций в местах присоединения синхронных компенсаторов.

Периодическая составляющая тока к.з. от источника С ( I

п . с

) к а к и в

предыдущем случае, может быть принята незатухающей.

Периодическая составляющая тока к.з. от источника Г(I

п.τ. г

)

изменяется во времени по сложному закону, её обычно ищут с помощью

типовых кривых (рис. П.2, а)

Апериодические составляющие тока к.з. от обоих источников затуха-

ют по экспоненте с постоянными времени Т

а.с

и Т

а..г

, определяемыми

параметрами своих ветвей.

Периодические и апериодические составляющие тока в месте к.з.

определяют суммированием соответствующих токов обоих источников.

Приложение 3