25

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ

«ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ» (6 cеместр)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

ТЕМА. СИСТЕМА ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ

Пример 1.

На рис. 1 показана электрическая система, состоящая из источника бесконечной мощности С с напряжением U_с = 230 кВ, автотрансформатора АТ, генератора Г, двух одинаковых трансформаторов Т-1, Т-2, линии Л и двух одинаковых асинхронных электродвигателей АД1 и АД2.

С

III К Г

АТ

IV

Л

II

Т1 Т2

I

АД1 АД2

Рис. 1. Исследуемая система

Исходные данные:

Автотрансформатор АТ: S_н = 180 МВ×А, U_вн = 242 кВ, U_сн = 121кВ, U_нн = 13,8 кВ; U_вс = 18 %, U_вн = 25 %, U_сн = 7 %; X/R = 33.

Генератор Г: S_н = = 100 МВ×А, U_н = 13,8 кВ, = 0,25; Т_а = 0,2 с, коэффициент загрузки К = P₀/P_н = 1.

Трансформаторы Т1, Т2: S_н = 10 МВ×А, U_вн = 110 кВ, U_нн = 6,6 кВ, U_к = 10,5 %; X/R = 11.

Линия Л: l = 75 км, Х₀ = 0,4 Ом/км, R₀ = 0,33 Ом/км.

Асинхронные электродвигатели АД1 и АД2: P_н = 5000 кВт, U_н = 6 кВ,

cosj = 0,91, h = 96,2 %, кратность пускового тока I_п = 5,6.

Нагрузка двигателя составляет 3650 кВт при cosj = 0,85 и номинальном напряжении. На шинах генератора произошло трехфазное КЗ.

Требуется определить величину начального периодического тока в точке КЗ, ударного тока и апериодического тока КЗ. Начертить осциллограмму тока КЗ за период от t = 0 до t = 0,15 с.

Решение

На рис. 2 приведена схема замещения исследуемой сети. Расчеты проводим в системе относительных единиц при точном приведении. Примем за базисную мощность S_б = 1000 МВ×А и базисное напряжение на I ступени (шины двигателя АД1) U_бI = 6 кВ. Базисные напряжения на остальных ступенях: U_бII = U_бIК_т1 = 6 = 100 кВ; U_бIII = U_бIIК_атв-с = 100 = 200 кВ; U_бIV = U_бIIIК_атв-н = 200 = 11,4 кВ.

Напряжения короткого замыкания обмоток АТ:

высокого напряжения: U_в = 0,5(U_вс + U_вн - U_сн) = 0,5(18 + 25 - 7) = 18 %; среднего напряжения: U_с = 0,5(U_вс + U_сн - U_вн) = 0,5(18 + 7 - 25) = 0 %; низкого напряжения: U_н = 0,5(U_вн + U_сн - U_вс) = 0,5(25 + 7 - 18) = 7 %.

Сопротивления обмоток АТ:

- высокого напряжения: Х_в = = = 1,46;

R_в = = = 0,044, где = 33;

- среднего напряжения: Х_с = 0; R_с = 0;

- низкого напряжения: Х_н = = = 0,57;

R_н = = = 0,0173.

Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2:

Х_т1 = Х_т2 = = = 12,7;

R_т1 = = = 1,15 = R_т2, где = 11.

Сопротивления генератора Г:

= = 0,25 = 3,66;

= = = 0,0585.

Сопротивления линии Л:

Х_л = Хl = 0,4×75× = 3; R_л = Х_лR₀/Х₀ = 3×0,33/0,4 = 2,5.

Сопротивления двигателей АД1 и АД2:

Х_д1 = Х_д2 = = = 31,4,

где S_н = = = 5,7 МВ×А.

При расчете R_дв находим значение ударного коэффициента, пользуясь зависимостью К_у = j(P_н) [1]: при P_н =5000 кВт величина К_у = 1,8; Используя кривые К_у = φ( X/R) [1], определяем отношение X/R. При К_у = 1,8 отношение X/R = 14, поэтому активное сопротивление двигателя

R_д1 = R_д1 = Х_д1/(X/R) = 31,4/14 = 2,24.

ЭДС системы: Е_с = = = 1,15.

ЭДС двигателей АД1 и АД2:

=

= = 0,94,

где U_дв = - напряжение двигателя в относительных единицах;

I_0* = = = = 0,0043 - рабочий ток двигателя.

Сверхпереходная ЭДС генератора:

E² = U₀ + I₀ sinj₀ = 1,2 + 0,0825×3,66×0,53 = 1,36,

где U₀ = ; I_0Г = = = = 0,0825.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

ТЕМА. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СХЕМ

Пример 2. Требуется преобразовать полную схему замещения (рис. 2 пример 1) к простейшей радиальной схеме.

Решение.

Преобразуем к виду, представленному на рис. 3. Эквивалентное сопротивление двигателей:

X_дэ = 0,5(X_д1 + X_д2) = 0,5(31,4 + 12,7) = 22,05;

R_дэ = 0,5(R_д1 + R_д2) = 0,5(2,24 + 1,15) = 1,7

Эквивалентная ЭДС этих же ветвей: = = 0,94.

Суммарное сопротивление ветви линии и ветви с эквивалентным двигателем: X₁ = X_дэ + X_л = 22,05 + 3 = 25,05; R₁ = R_дэ + R_л = 2,5 + 1,7 = 4,2.

Ветви, содержащие ЭДС Е_с и ЭДС , параллельны относительно средней точки автотрансформатора и их можно представить одной эквивалентной ветвью с Е_э и X_э (рис. 4):

Е_э = = = 1,14;

X_э1 = = = 1,38;

R_э1 = = = 0,043.

Сопротивление ветви с X_э1 и X_н: X_э = X_н + Х_э1 = 1,38 + 0,57 = 1,95;

R_э = R_н + R_э1 = 0,043 + 0,017 = 0,06.

Е_э

I_пос

X_э

К

I_пог

Рис. 4. Эквивалентная схема замещения исследуемой системы

Е_с

К

X_в Е²

X_л X_н

X_дэ

Рис. 3. Преобразованная схема замещения исследуемой системы

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

ТЕМА. ПРАКТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАЧАЛЬНОГО СВЕРХПЕРЕХОДНОГО ТОКА

Пример 3. Требуется определить начальный сверхпереходной ток от системы и генератора для примера 1.