Переходные процессы

Доступные файлы (1):

399kb.

15.02.2014 14:39

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	U_K, %	Потери, кВт		i_О, %	Масса, т		Габариты, мм (HLB)
		Р_Х	Р_К		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.

W1W2

^35кВ

^I^1=165А^I^2=165А

Т1Т2

^I3=578^А^I4=^578А¹⁰^кВ

^I₅^{=…= I}₇^192,6^А^I₈^{=…= I}₁₀^192,6^А

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.

S_C=170МВА

 Х_*С=0,17

37 кВ

l=29км l=23км

АС-150 АС-150

_К1 37 кВ

S_НТ=10МВА

U_К=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	U_H, кВ	I_H, А	I_{ном. откл.}, кА	Тип привода	Масса без масла, кг	Масса масла, кг	t_откл, 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	U_H=10 кВ	Внутренней установки
Q₁	Секционный выключатель	С-35	1	U_H=35 кВ I_Н=630 А	Наружной установки
Q₂, Q₃	Вводной выключатель	С-35	2	U_H=35 кВ I_Н=630 А	Наружной установки
Q₄, Q₅	Вводной выключатель	ВМПП-10	2	U_H=10 кВ I_Н=630 А	Внутренней установки

Продолжение таблицы 4.

1	2	3	4	5	6
Q₆	Секционный выключатель	ВМПП-10	1	U_H=10 кВ I_Н=630 А	Внутренней установки
Q₇ … Q₁₄	Выключатель	ВМПП-10	8	U_H=10 кВ I_Н=630 А	Внутренней установки
QS₁, QS₂	Линейный разъединитель	РЛНЗ-2-35/630	2	U_H=35 кВ I_Н=630 А	Наружной установки
QS₃, QS₄	Секционный разъединитель	РЛНЗ-1б-35/630	2	U_H=35 кВ I_Н=630 А	Наружной установки
QS₅, QS₆	Шинный разъединитель	РЛНЗ-1б-35/630	2	U_H=35 кВ I_Н=630 А	Наружной установки
T₁, T₂	Трансформатор	ТМ-10000/35	2	U_H=35 кВ S_HT=10000 кВА	Наружной установки
W₁, W₂	Ввод	Воздушный	2	U_H=35 кВ I_Н=630 А	Наружной установки
W₃ … W₆	Отходящая линия	Кабельная	6	U_H=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:

S_Б = 170МВА;

U_Б = 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

S_Б = 170МВА;

U_Б = 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:

t_ФП выбирается по графику [1], с. 110

t_ФП=0,5

Должно выполняться условие:

Для точки К2:

t_ФП выбирается по графику [1], с. 110

t_ФП=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

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

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

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.

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

Переходные процессы - файл n1.doc

n1.doc