Аналитический расчет трехфазного короткого замыкания: Методические указания к курсовым и дипломным работам и проектам

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

В.Т.ПИЛИПЕНКО, О.И.ПИЛИПЕНКО

АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВЫМ И ДИПЛОМНЫМ РАБОТАМ И ПРОЕКТАМ Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования – «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2003

8

ББК 31.297 П 32 УДК 621.311 (07) Рецензент кандидат технических наук, доцент В.М.Вакулюк

П 32

Пилипенко В.Т., Пилипенко О.И. Аналитический расчет трехфазного короткого замыкания: Методические указания к курсовым и дипломным работам и проектам.- Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. – 18с.

Излагаются рекомендации по использованию метода эквивалентных ЭДС для расчёта токов при трёхфазном коротком замыкании. Приводятся особенности, порядок расчёта, необходимые аналитические выражения. Методические указания предназначены для студентов специальностей 100400 (Электроснабжение по отраслям) и 100100 (Электрические станции )

ББК 31.297

 Пилипенко В.Т., Пилипенко О.И.,2003 © ГОУ ОГУ, 2003

2

Введение Поскольку расчет токов короткого замыкания является неотъемлемой частью курсовых и дипломных проектов и работ электроэнергетического профиля, то цель данных методических указаний – закрепление практических навыков расчета. В методических указаниях рассматривается расчёт трёхфазного короткого замыкания (КЗ) одним из наиболее распространённых методов – методом эквивалентных ЭДС. Описываются особенности и последовательность расчёта, приводятся необходимые аналитические выражения с комментариями. Методические указания предназначены в первую очередь для студентов дневной формы обучения, однако, могут быть использованы и студентами других форм обучения.

3

Составление эквивалентной трёхфазном коротком замыкании 1

схемы

замещения

при

При известной расчётной схеме и выбранных расчётных условиях определение тока короткого замыкания начинают с составления схемы короткого замыкания, в которой все элементы расчётной схемы представлены ЭДС и сопротивлениями определённой величины. При этом нередко (особенно для высоковольтных сетей) учитывают только индуктивные сопротивления элементов, пренебрегая активными, вследствие их сравнительно небольшой величины. Использование этого допущения упрощает расчёт, не внося заметной погрешности в результат. Схема замещения составляется с учётом особенностей методов расчёта токов КЗ, вида короткого замыкания и стадии переходного процесса, о чём будет говориться ниже в соответствующих разделах. Однако в любом случае для определения тока КЗ необходимо вычислить значения ЭДС и сопротивлений элементов схемы. Реальные схемы, вследствие наличия в них трансформаторов, всегда имеют несколько ступеней напряжения, в связи с чем все ЭДС и сопротивления должны быть определены для какой-то одной ступени напряжения, называемой основной. Эта процедура называется приведением. Расчёт ЭДС и сопротивлений может быть выполнен как в именованных, так и в относительных единицах. Как правило, в электрических сетях напряжением >1000 В используют относительные единицы, а именованные – в сетях I ∗кр - режим предельного возбуждения. При правильно выбранных режимах в качестве окончательного варианта принимается значение тока, определенного ранее по выражению (24). Если для каких-то генераторов режим работы выбран неверно, необходимо его изменить, соответственно изменив значения E∗G и X ∗G , и вновь выполнить преобразование схемы замещения с последующим определением тока КЗ. В целом, последовательность расчета тока установившегося КЗ представлена на рисунке 3.

12

Определение

E∗qпр

и

X ∗Gпр

Расчет критического тока I ∗кр

Предварительный выбор режимов работы генераторов Составление схемы замещения Преобразование схемы замещения и определение тока КЗ I ∗∞ в заданной точке Выполнение токораспределения и нахождение тока I ∗кG в цепи каждого генератора Проверка правильности выбранных режимов работы генераторов: а) I ∗кG < I ∗кр - РНН в) I ∗кG > I ∗кр - РПВ

Режимы выбраны правильно

Окончание расчета

Режимы выбраны неправильно

Изменение режимов работы генераторов

Рисунок 3 – Блок-схема алгоритма расчета установившегося режима КЗ методом эквивалентных ЭДС

13

Список использованных источников 1 Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.- М.: Энергия, 1970 – 519 с ; 2 Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: Учебное пособие / В.М.Блок, Г.К.Обушев и др. Под ред. В.М.Блок. – М. : Высш. шк., 1990. – 383 с.

14

Приложение А Средние значения сверхпереходных сопротивлений и ЭДС элементов ( в относительных единицах при номинальных условиях ) Таблица А.1

Наименование элемента Турбогенератор мощностью до 100 МВт То же мощностью 100 – 500 МВт от 100 до500 МВт Гидрогенератор с демпферными обмотками То же без демпферных обмоток Синхронный двигатель Синхронный компенсатор Асинхронный двигатель Обобщенная нагрузка

X ∗"

E∗"0

0.125 0.2 0.2 0.27 0.2 0.2 0.2 0.35

1.08 1.13 1.13 1.18 1.1 1.2 0.9 0.85

15

Приложение Б Выражения для определения сопротивлений Таблица Б.1 – Приближенное приведение

Наименование

В именованных

элемента

Любая синхронная или асинхронная машина, обобщенная нагрузка

единицах X =X ''

Трансформатор

XT =

Реактор

XL =

Воздушная или кабельная линия

Система: - при известном токе КЗ

- при известной мощности КЗ

16

'' ∗

U ср2 .ном Sном

U k %U ср2 .ном 100STном

X L %U Lном 100 3I Lном

X W = X 01 L RW = R01 L

В относительных единицах Sб Sном

X ∗''б = X ∗''

X T ∗б =

X L∗б =

U k % Sб 100STном

X L % I бU Lном 100 I LномU ср.ном

X W ∗б = X 01 L

RW ∗б = R01 L

X GS =

X GS =

U ср.ном // 3I kGS

U ср2 .ном // S kGS

X GS ∗б =

X GS ∗б =

Sб U ср2 .ном Sб

U ср2 .ном

Iб // I kGS

Sб // S kGS

Таблица Б.2 – Точное приведение

Наименование элемента

Любая синхронная или асинхронная машина, обобщенная нагрузка

В именованных единицах X '' = X ∗''

единицах

U .2ном S ном

n

∏ кi2

∏ кi2

X L %U Lном 100 3I Lном

∏к

Трансформатор

Реактор

XL =

n

i =1

n

i =1

n

∏к

X W = X 01 L

i =1 n

∏к

RW = R01 L

2 i

2 i

i =1

Система: - при известном токе КЗ

- при известной мощности КЗ

X GS =

X GS =

U .ном 3I

n

∏ кi2

// kGS

U .2ном // S kGS

X T ∗б =

2 i

X L∗б =

∏ кi2 i =1

∏к

n

∏к

RW ∗б = R01 L

X GS ∗б =

X GS ∗б =

Sб U .2ном

Sб U .2ном

Iб I

// kGS

Sб // S kGS

2 i

i =1

X L % I бU Lном 100 I LномU .ном

X W ∗б = X 01 L

2 i

i =1

U k % Sб 100STном

i =1

n

n

Sб Sном

X ∗''б = X ∗''

i =1

U k %U .2ном 100 S Tном

XT =

Воздушная или кабельная линия

В относительных

n

∏к

2 i

i =1

n

∏к

2 i

i =1

n

∏к

2 i

i =1

n

∏к

2 i

i =1

n

∏к

2 i

i =1

17