Переходные процессы - файл n1.doc

Переходные процессы
Скачать все файлы (399 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc399kb.15.02.2014 14:39скачать

n1.doc



СОДЕРЖАНИЕ





Введение

3

1

Выбор основного электрического оборудования

4

2

Разработка схемы выдачи электрической энергии

5

3

Определение токов нагрузки

6

4

Составление расчётной схемы ТП

7

5

Составление однолинейной схемы первичных соединений

8

6

Выбор аппаратов по параметрам нормального рабочего режима

9

7

Расчёт токов короткого замыкания

11

8

Проверка оборудования на действие токов к.з.

15




Заключение

16




Список использованной литературы

17


ВВЕДЕНИЕ
Электрическая энергия является наиболее удобным и дешевым видом энергии. Широкое распространение электрической энергии обусловлено относительной легкостью ее получения, преобразования и возможностью ее передачи на большие расстояния. Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции – электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии. Они являются важным звеном в системе электроснабжения.

Развитие современных электроэнергетических систем идет по пути концентрации производства электроэнергии на мощных электростанциях и централизации электроснабжения от общей высоковольтной сети. В результате аварийных ситуаций в системе возникают переходные процессы в течении которых происходит переход от одного режима в другой.

Проектирование электрической части электростанций и подстанций представляет собой сложный процесс выработки и принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещения, связанный с производством расчетов, поиском пространственных компоновок, оптимизацией фрагментов и объектов в целом. Этот процесс на современном этапе требует системного подхода при изучении объекта проектирования, при математизации и автоматизации проектных работ с помощью ЭВМ, а также при использовании результатов новейшего достижения науки и техники, и передового опыта проектных, строительных, монтажных, эксплуатационных организаций.

В данной работе рассматривается надежность функционирования оборудования подстанции и, связанная с этим возможность бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

1 ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор трансформаторов следует производить с учётом схем электрических соединений подстанций, которые оказывают существенное влияние на капитальные вложения и ежегодные издержки по системе электроснабжения в целом, определяют её эксплуатационные и режимные характеристики.

Основными требованиями при выборе числа трансформаторов являются: надёжность электроснабжения потребителей (учёт категории приёмников электроэнергии в отношении требуемой надёжности), а также минимум приведённых затрат на трансформаторы с учётом динамики роста электрических нагрузок.

При проектировании подстанции учитывают требования, исходя из следующих основных положений. Надёжность электроснабжения потребителей I категории достигается за счёт наличия двух независимых источников итания, при этом обеспечивают резервирование питания и всех других потребителей. Резервное питание потребителей I категории вводится автоматически.

На основании задания и исходных данных выбирается первичное оборудование – силовые трансформаторы [2] c. 404, табл. 14-25.

Таблица 1. Технические характеристики силовых трансформаторов.

Тип

UK, %

Потери, кВт

iО, %

Масса, т

Габариты, мм (HLB)

РХ

РК

полная

масла

ТД-10000/35

7,5

14,5

65

0,8

31

10,2

6500

4550

3200


2 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ВЫДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
На основании задания на курсовую работу составляется схема выдачи электроэнергии, которая необходима для расчетов токов в нормальном режиме работы. Согласно заданию имеются три категории потребителей электроэнергии, две питающие линии напряжением 35 кВ и 6 отходящих линии напряжением 10 кВ. Следовательно, выбирается схема одиночной секционированной системы сборных шин. Деление схемы на две секции секционированным выключателем делает ее более гибкой и обеспечивает бесперебойность питания потребителей.

W1 W2

35кВ

I1=165А I2=165А



Т1 Т2



I3=578А I4=578А 10 кВ

I5=…= I7192,6А I8=…= I10192,6А

Рис. 1 Схема выдачи электроэнергии.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ НАГРУЗКИ

Выбор аппаратов производится в соответствии с номинальным напряжением электроустановки и рабочими токами в линиях тех участков цепи, на которых они находятся.

Соответственно, определяются величины токов, протекающих по питающим линиям.

По высокой стороне трансформаторов:



По низкой стороне трансформаторов:



Для определения величины токов, протекающих по отходящим линиям, задаемся положением выключателя «выключено». Предполагается, что нагрузка распределена равномерно, значит:


4 СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЁТНОЙ СХЕМЫ ТП
Расчетная схема составляется на основании схемы электроснабжения в условиях длительной ее эксплуатации. Кратковременные изменения в схеме не учитываются. Учитываются перспективы развития на пять лет вперед.

На схеме в виде графических обозначений показываются источники (система, генераторы), силовые трансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы и их основные параметры, необходимые для расчета.

Так как данная схема электроснабжения предназначена для напряжения выше 1000 В, то на расчетной схеме коммутационные аппараты не показываются, поскольку их сопротивления в расчетах не учитываются.

В целях упрощения расчетов для каждой электрической ступени вместо действительного напряжения на шинах указывают среднее напряжение.

SC=170МВА

 Х=0,17




37 кВ




l=29км l=23км

АС-150 АС-150

К1 37 кВ



SНТ=10МВА

UК=7,5 кВ




К2 10,5 кВ

Рис. 2. Расчётная схема ТП.

Точки короткого замыкания выбираются так, чтобы по проверяемым аппаратам протекал наибольший ток, следовательно, точка к.з. должна находиться сразу же за этими аппаратами.

К1- точка для проверки аппаратов до трансформатора;

К2- точка для проверки аппаратов после трансформатора (Рис. 2).

5 СОСТАВЛЕНИЕ ОДНОЛИНЕЙНОЙ СХЕМЫ ПЕРВИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Составляется однолинейная схема первичных соединений (Рис. 3), а затем производится принципиальный выбор всех аппаратов схемы согласно схеме.


Рис. 3. Однолинейная схема первичных соединений.

6 ВЫБОР АППАРАТОВ ПО ПАРАМЕТРАМ

НОРМАЛЬНОГО РАБОЧЕГО РЕЖИМА
По справочнику [2] с.649. табл. 20-16 производится выбор оборудования. В табл. 3 указаны основные технические характеристики выбранного оборудования.

Табл. 3. Технические характеристики оборудования

Обозна-чение

Тип, марка

UH, кВ

IH, А

Iном. откл., кА

Тип привода

Масса без масла, кг

Масса масла, кг

tоткл, с

I 4-х сек. Термич. Стойк, кА

Предел. cквоз. I, ампл. знач., кА

Q1 … Q3

С-35

35

630

10

ШПЭ-11Б

800

230

0,008

10

26

Q4 … Q14

ВМПП-10

10

630

20

Встроен.

225

5,5




20

52

QS1 … QS2

РЛНЗ-2-35/630

35

630







80













QS3 … QS6

РЛНЗ-1б-35/630

35

630







66













W1,W2

АС-120

35

























W3 … W8

Отходящие линии

10

























В спецификации (Табл. 4) указаны обозначение оборудования указанного на схеме, его наименование, тип, количество и технические параметры.

Табл. 4.Спецификация.

Обозначение

Наименование

Тип

Кол-во

Технические параметры

Примечание

1

2

3

4

5

6

А1, А2

Секция сборных шин

60 х 6

2

UH=10 кВ

Внутренней установки

Q1

Секционный выключатель

С-35

1

UH=35 кВ

IН=630 А

Наружной установки

Q2, Q3

Вводной выключатель

С-35

2

UH=35 кВ

IН=630 А

Наружной установки

Q4, Q5

Вводной выключатель

ВМПП-10

2

UH=10 кВ

IН=630 А

Внутренней установки


Продолжение таблицы 4.

1

2

3

4

5

6

Q6

Секционный выключатель

ВМПП-10

1

UH=10 кВ

IН=630 А

Внутренней установки

Q7 … Q14

Выключатель

ВМПП-10

8

UH=10 кВ

IН=630 А

Внутренней установки

QS1, QS2

Линейный разъединитель

РЛНЗ-2-35/630

2

UH=35 кВ

IН=630 А

Наружной установки

QS3, QS4

Секционный разъединитель

РЛНЗ-1б-35/630

2

UH=35 кВ

IН=630 А

Наружной установки

QS5, QS6

Шинный разъединитель

РЛНЗ-1б-35/630

2

UH=35 кВ

IН=630 А

Наружной установки

T1, T2

Трансформатор

ТМ-10000/35

2

UH=35 кВ

SHT=10000 кВА

Наружной установки

W1, W2

Ввод

Воздушный

2

UH=35 кВ

IН=630 А

Наружной установки

W3 … W6

Отходящая линия

Кабельная

6

UH=10 кВ





7 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Коротким замыканием - называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землёй, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Последствиями коротких замыканий являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга, возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту к.з., приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в распределительных устройствах, в кабельных сетях и других элементах энергоснабжения и будет причиной дальнейшего развития аварии.

Токи к.з определяются разными методами, в зависимости от типа источника питания.

Для того чтобы решить, к какому типу относится источник питания, вычисляется относительное расчетное сопротивление.

Если значение>3, то Sсист= - это источник питания неограниченной мощности.

Если значение<3, то Sсист - это источник питания ограниченной мощности.
7.1 Составление схемы замещения для точки К1

По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчета токов короткого замыкания. Генераторы, трансформаторы большой мощности, воздушные линии обычно предусматриваются в схеме замещения их индуктивными сопротивлениями, так как активные сопротивления во много раз меньше индуктивных




1/1,37

35 кВ




2/11,542 3/9,154

K1
Рис. 4. Схема замещения для точки К1.
На схеме замещения показанные сопротивления находятся на разных ступенях напряжения.

Для преобразования схемы замещения необходимо все сопротивления преобразовать к одним и тем же условиям (к базисным условиям). За базисные условия принимаются два параметра: Sб и Uб.

За Sб принимается любое значение, кроме нуля и отрицательного. Но чаще всего за Sб принимают мощность системы (для упрощения расчета), а за Uб принимают среднее напряжение ступени к.з.

Принимаются следующие значения:

SБ = 170МВА;

UБ = 37 кВ.

Х0 – для ВЛ = 0,398Ом/км.;







Выполняются преобразования для точки короткого замыкания К1.

Находится эквивалентное сопротивление для точки короткого замыкания К1.



Определяется относительное расчетное сопротивление:



>3, следовательно, Sсист= - это источник питания неограниченной мощности и ==Iк

- действительное значение переходного тока периодической составляющей в первый момент действия переходного процесса, вычисляют для проверки на динамическую устойчивость.

- действующее значение установившегося тока короткого замыкания, необходим для проверки на термическую устойчивость

(кА)

Ударный ток к.з. определяется по формуле:

(4)

где:=1,8 – для систем напряжением выше 1000 В (Л-5, 69).
кА
7.2 Составление схемы замещения для точки К2

SБ = 170МВА;

UБ = 10,5 кВ;










1/0,11

35 кВ




2/0,93 3/0,74



4/0,83 5/0,83

10 кВ K2

Рис. 5. Схема замещения для точки К2.
Выполняются преобразования для точки короткого замыкания К2.

Находится эквивалентное сопротивление для точки короткого замыкания К2.



Определяется относительное расчетное сопротивление:



<3, то Sсист - это источник питания ограниченной мощности.
При определении токов к.з. существуют некоторые сложности, связанные с тем, что:

1) ЭДС генератора изменяется по сложному закону в зависимости не только от параметров генератора, а так же с учетом степени воздействия АРВ.

2) сопротивление генератора при переходном процессе не остается постоянным.

Поэтому токи к.з. вычисляются по расчетным кривым, которые строятся с учетом выше перечисленного.

Пользуясь кривыми затухания для турбогенераторов с АРВ [4]. Приложение 2а, определено:

; при





Определяется суммарный ток генераторов:
(9)



Начальный сверхпереходной ток определяется по формуле:

(10)

кА;

Действующее значение установившегося тока к.з. определяется по формуле:

(11)

; кА
Ударный ток к.з. определяется по формуле:

(12)

где:=1,8 – для систем напряжением выше 1000 В (Л-5, 69).
кА;
8 ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ НА ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ К.З.

Проверка на термическую устойчивость.

Для точки К1:



tФП выбирается по графику [1], с. 110

tФП=0,5



Должно выполняться условие:




Для точки К2:



tФП выбирается по графику [1], с. 110

tФП=0,5



Должно выполняться условие:


Проверка на динамическую устойчивость.



Для точки К1:

Для точки К2:

Проверка на отключающую способность.



Для точки К1:

Для точки К2:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перед энергетикой стоят ответственные задачи по рациональному расходованию электрической энергии. Большое значение приобретает внедрение прогрессивных и рациональных решений в области электроснабжения. Это возможно только при правильном расчете режимов электропотребления и выборе элементов системы электроснабжения, линий электропередач, питающих и распределительных сетей. Выбор всех эти элементов производится на основании электрических нагрузок, поэтому верное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании.

В данной курсовой работе производится выбор основного электротехнического оборудования, в соответствии с заданными мощностями и напряжениями, руководствуясь соответствующей литературой, выбирается тип трансформатора, разрабатывается схема выдачи электроэнергии, производится расчет токов протекающих по питающим и отходящим линиям.

В зависимости от величины напряжения и категорий потребителя выбираются коммутационные аппараты, указанные на ранее разработанной однолинейной схеме первичных соединений. Аппараты выбираются по параметрам нормального рабочего режима.

Производится расчет токов короткого замыкания, для чего разрабатывается расчетная схема и схема замещения для каждой точки короткого замыкания в отдельности. Выполняется проверка коммутационной аппаратуры на электродинамическую и термическую устойчивость.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Электроснабжение и электрическая часть станций и подстанций. Ч. 1. Ленинград, 1977 г. Под ред. А.К. Михайлова.



  1. Электротехнический справочник. Т. 1. Изд. 5 «Энергия», Москва, 1974 г.




  1. Учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей ВУЗов, 2-е изд., перераб. и доп. /В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперно и др.; Под ред. В.М. Блок. – М.: Высшая школа, 1990 г. – 383 с.: ил.




  1. Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектирования на тему: «Расчёт токов короткого замыкания», часть 1, Камышин, 2002 г. 38 с.

Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации