2 составление расчетных схем icon

2 составление расчетных схем



Название2 составление расчетных схем
Дата конвертации28.09.2012
Размер111.29 Kb.
ТипДокументы
1. /Анотация.doc
2. /Введение.doc
3. /Глава 2.doc
4. /Глава 3.doc
5. /Глава1.doc
6. /Глава4.doc
7. /Заключение.doc
8. /Литература.doc
9. /Содержание.doc
Общие сведения
Мы вступили в 21 век, век больших технологий и электронно-вычислительных средств обеспечения
2 составление расчетных схем
1 Описание языка Turbo Pascal 0
Общие сведения
4. 1 Техника безопасности и охрана труда
В результате выполнения данной дипломной работы были получены следующие основные результаты и сформулированы выводы
Список используемой литературы Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства / Сост. Р. Б. Абидуллин. Алма-Ата: Кайнар, 1982
Аннотация Введение

Глава 2



2.1. СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ


Для расчета тока к. з. любую схему электрической сети необхо­димо привести к простейшему виду, изображенному на рисунке 2.1, тогда ток к. з.

(2.1)

где Еэ и Zэ — эквивалентные значения ЭДС и сопротивлений.

Для несложных схем входящие в них сопротивления могут выражаться в именованных единицах. Пусть на рисунке 2.2, а изоб­ражена схема цепи к. з., состоящая из генератора, двух трансфор­маторов и двух участков линии. Каждый из входящих в цепь эле­ментов может быть выражен своим сопротивлением Z. (рис. 2.2, б). Для того чтобы найти эквивалентное сопротивление схемы, нужно привести все сопротивления к одному напряжению, кото­рое называют базисным. За базисное Uб принимают номинальное напряжение одной из ступеней, умноженное на 1,05 (6,3; 10,5; 21; 37 кВ и т. д.).

Приведенные значения могут определять по следующим фор­мулам:

(2.2)

(2.3)

(2.
4)

В этих формулах Uб — номинальное напряжение данной ступе­ни, умноженное на 1,05.


Рис 2.1. Схема для определения тока к. з. приведённая к простейшему виду





Рис. 2.2. Схема цепи к. з. (а) и ее схема замещения (б)


Эквивалентное приведенное сопротивление схемы (см. рис. 2.2, б)

ZЭ=Z1+Z2+Z3+Z4+Z5* (2.5)

Преобразовывать сложные схемы с помощью именованных единиц неудобно. В этом случае величины выражают в относи­тельных единицах. В качестве основной базисной единицы прини­мают базисную мощность Sб, значение которой выбирают произвольно. За вторую базисную единицу принимают напряжение Uб. Обычно для каждой ступени принимают за базисное ее номиналь­ное напряжение, умноженное на 1,05, и, таким образом, в системе имеют столько базисных напряжений, сколько ступеней напряже­ний.

Базисная мощность

(2.6)

базисный ток

(2.7)

базисное сопротивление

(2.8)

Значения относительных величин, приведенных к базисным ус­ловиям, определяют по следующим уравнениям;

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Для электрических машин и аппаратов сопротивление часто дают в паспорте в относительных единицах к их номинальной мощности;

(2.14)

Отсюда

(2.15)

Тогда сопротивление в относительных единицах, приведенное к базисной мощности,

(2.16)

Для преобразования исходных схем и приведения их к простей­шей (см. рис. 2.1) используют общеизвестные методы, которые рассмотрены в дисциплине «Теоретические основы электротехни­ки». Однако во всех случа­ях, предполагалось, что источники пита­ния имеют одинаковые ЭДС, т. е. Е1= Е2 = Е3, (рис. 2.3). Тогда эк­вивалентная ЭДС ЕЭ = Е1= Е2 = е3. В более общем случае Е1 Е2Е3. Тогда найти значение ЕЭ можно следующим способом. На рисунке 2.3 эквивалентная проводимость

(2.17)

а эквивалентный ток

(2.18)

откуда

(2.19)

или, преобразовывая, имеем

(2.20)




Рис. 2.3. Схема определения эквивалентной электродвижущей силы

Значение величины в скобках равно нулю, и тогда эквивалентная ЭДС

(2.21)




Рис .2.4. Схема замещения двухобмоточного трансформатора




В цепи короткого замыкания кроме генераторов могут быть элементы только трех видов: трансформаторы, провода воздушных или кабельных линий и реакторы. Их сопротивления определяют следующим образом.

Двухобмоточные трансформаторы имеют простейшую схему замещения (рис. 2.4) без учета тока намагничивания, как это указывалось ранее. Общее сопротивление трансформатора в относитель­ных единицах по отношению к его номинальной мощности составляет

(2.22)

где uk% — напряжение короткого замыкания трансформатора, %,

Поскольку в трансформаторе активное сопротивление r мало по сравнению с индуктивным х, с достаточной степенью приближе­ния можно считать, что

(2.23)

Сопротивление трансформатора в относительных единицах, приведенное к базисной мощности, по уравнению

(2.24)

Индуктивные сопротивления на 1 км длины x0 проводов воздущных линий и кабелей мало зависят от сечений и для воздушных ли­ний при напряжении 0,38 кВ могут быть приняты 0,35 Ом/км, при 6...220 кВ — 0,4 Ом/км. Соответственно для кабелей при напряжениях б... 10 кВ они составляют 0,08 Ом/км и для 35 кВ – 0,12 Ом/км. Их активные сопротивления r0 можно определять в зависимости от сечения и материала провода.

По уравнению (2.13) общее сопротивление провода воздушной линии или кабеля в относительных единицах, приведённое к ба­зисной мощности,

(2.25)

где l - длина провода.

Реакторами называют катушки без стильного сердечника, кото­рые включают последовательно и электрическую сеть для умень­шения тока к. з. Их сопротивление в основном индуктивное. Ак­тивной составляющей тока к. з. принебрегают. Значение сопротивления реактора обычно дают в относительных единицах (или в процентах) к его номинальной мощности или номинальному току. Эта же величина в относительных единицах, приведенная к базис­ной мощности. по уравнению (2.15) составит:

(2.26)


2.2. НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При включении на постоянное напряжение переменного тока электрической цепи, содержащей последовательное соединение активного сопротивления r и индуктивности с коэффициентом самоиндукции L, справедливо следующее дифференциальное уравнение:

(2.27)

где u и i - мгновенные значения напряжении и тока; t - время с момента включе­ния цепи на напряжение.

Решение этого уравнения дает возможность определить ток в цепи, который и является током короткого замыкания, т. е.

(2.28)

где Umax — максимальное значение приложенного к цепи синусоидального напря­жения; Z—сопротивление цепи; =2f—частота переменного тока;  - угол фазы включения цепи на напряжение и; k = 90' — угол сдвига между током к. з. ik и напряжением и; K—постоянная, определяемая из начальных условий; е - ос­нование натуральных логарифмов; In max - максимальное значение периодической слагающей тока к. з.

Ток ik состоит из двух частей — периодической синусоидальной слагающей in и апериодической затухающей экспоненциальной слагающей ia.

Для определения постоянной К рассмотрим уравнение (2.28) в момент времени t= 0:

(2.29)

где in0 — ток нагрузки цепи до короткого замыкания при t= 0. Отсюда постоянная

(2.30)

Отношение L/r есть постоянная времени затухания экспоненциальной кривой апериодической слагающей тока к. з. Ta:

(2.31)

Окончательное уравнение для мгновенного значения тока к. з. примет вид

(2.32)

В начальный период короткого замыкания нас интересует наи­большее возможное значение тока к. з., т. е. условия, при которых апериодическая слагающая ia0 будет максимальной.

Из уравнения (2.30) следует, что апериодическая слагающая равна абсолютному значению периодической слагающей только при tn0 = 0, тогда

(2.33)

Если в цепи есть ток нагрузки, то ia0 уменьшается на величину этого тока. Следовательно, одним из условий получения наиболь­шего возможного для данной схемы тока к. з. В начальный период будет отсутствие в замыкающейся цепи нагрузки.

Наибольшее значение периодической слагающей при t=0, оче­видно, может быть равным

(2.34)

Как видно из диаграммы, изображенной на рисунке 2.5, это справедливо для л= 90°, если короткое замыкание произошло при прохождении напряжения через нуль, т. е. При угле =0.

В этом случае ток к. з. В момент t=0

(2.35)

На рисунке 2.6 показана кривая тока к. з. и его слагающих in и ia при наибольшем возможном в данных ус­ловиях значении апериодической слагаю­щей. Кривая периодической слагающей представляет собой синусоиду с In max=const, так как приложенное напряжение принято постоянным: Umax=const



Рис. .2.5. Схема условия образования наибольшего значения периодической слагающей тока к. з. в начальный момент к. з.

Кривая апериодической слагающей является экспоненциальной затухающей кривой. Постоянная времени Та есть подкасательная этой кривой в любой ее точке (например, в точке f см. рис. 2.6).

Кривая тока к. з. получается при сло­жении значений периодической и



апериодической слагающих в каждый момент времени с учетом их знака. Она асимметрична отно­сительно оси времени. Ее кри­волинейной осью симметрии служит кривая апериодической слагающей. После полного зату­хания последней кривая тока к. з. сливается с его периодичес­кой слагающей.

Наибольшее мгновенное зна­чение тока к. з. за период корот­кого замыкания, называемое ударным током, наблюдается спустя пол периода после замы­кания, т. е. при t= 0,01 с.




Рис. 2.6. Кривые тока к. з. и его слагающих при наибольшем значении апериодической слагающей

Тогда из уравнения (2.32)



(2.36)

Ударный коэффициент ky показывает, насколько ударный ток больше максимального значения периодической слагающей. Зна­чение ударного коэффициента зависит только от значения посто­янной времени Ta, которая, и свою очередь, зависит от соотноше­ния коэффициента самоиндукции L и активного сопротивления r рассматриваемой цепи. Отношение L/r теоретически может ме­няться от нуля, когда коэффициент самоиндукции L = 0, до беско­нечности, когда активное сопротивление r= 0. Ударный коэффи­циент в этих случаях будет изменяться от 1 до 2. В реальных сетях наибольшее значение ударного коэффициента ky = 1,8;

Для сельских электрических сетей, питающихся от мощных энергетических систем, ударный коэффициент ky = 1,8 следует принимать при коротких замыканиях на шинах низшего напряже­ния подстанций с высшим напряжением 110 кВ и более. При ко­ротких замыканиях на шинах напряжением 35 и 10 кВ подстанций с высшим напряжением 35 кВ ky = 1,5. При коротких замыканиях в сети напряжением 10 и 0,38 кВ ударный коэффициент ky = 1.

Для практических расчетов представляет интерес наибольшее действующее значение тока короткого замыкания Iy. Под ним по­нимают среднеквадратическое значение тока за первый период процесса короткого замыкания. Его находят из уравнения

(2.37)

где In — действующее значение периодической слагающей тока к. з.

Нетрудно видеть, что если ударный коэффициент изменяется в пределах 1 < ky < 2, то отношение наибольшего действующего зна­чения тока к. з. к действующему значению его периодической сла­гающей находится в пределах

(2.38)

Все приведенные ранее рассуждения относились к случаю, ког­да напряжение питания в процессе короткого замыкания остается неизмененным. Это справедливо для большинства коротких замы­каний в сельских сетях, питающихся от мощных энергосистем. Если же короткое замыкание произошло недалеко от электростанции, то вследствие воздействия тока к. з. на синхронный генератор и реакции его обмоток напряжение на его зажимах в процессе ко­роткого замыкания будет изменяться.

Одну фазу обмотки синхронного генератора весьма приближенно можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке 2.7. В этой схеме даны продольные сопротивления:

X — реактивности рассеяния обмотки статора;

Xa - реактивности реакции обмотки статора

Xв - реактивности рассеяния обмотки возбуждения;

Хy — реактивности рассеяния успокоительной обмотки.

В первый момент короткого замыкания магнитные потоки воз­никают во всех обмотках машины. Ее общее реактивное сопротив­ление может быть определено из схемы, показанной на рисунке 2.7, если замкнуты оба рубильника. Это сопротивление, называе­мое сверхпереходным, составляет:

(2.39)

Очень быстро, в течение сотых долей секунды, магнитный по­ток в успокоительной обмотке затухает. На схеме это соответствует выключению рубильника в цепи реактивности Хy. Тогда сопротив­ление генератора будут называть пере­ходным и его значение составит:

(2.40)

Наконец, спустя 2...5 с затухает магнитный поток и в обмотке возбуждения, машина переходит в стационарный ре­жим, и сопротивление ее равно синхронному:

(2.41)






Рис. 2.7. Упрощённая схема одной фазы обмотки синхронного генератора


Как видно, сверхпереходное сопротивление синхронного гене­ратора меньше переходного, а это последнее меньше синхронного, т.е.

(2.42)

Так, для турбогенератора мощностью до 50...100 МВ • А это со­отношение выглядит следующим образом:

(2.43)

В начальный период короткого замыкания генератор с успоко­ительными обмотками обладает сверхпереходным сопротивлени­ем x’’ и сверхпереходной ЭДС Е''d, метод определения которой изложен далее. Следовательно, при коротком замыкании в началь­ный период будет возникать сверхпереходный ток

(2.44)

где x’’*d - сумма сверхпереходных реактивностей до точки короткого замыкания.

Таким образом, для короткого замыкания вблизи от электро­станции будут справедливы все приведенные ранее формулы (7.20)...(7.25), но в них вместо периодической слагающей тока к. з. In должен быть подставлен сверхпереходный ток I’’max Так, напри­мер, ударный ток

(2.45)

Наибольшее действующее значение тока к. з.

(2.46)

Начальное значение сверхпереходной ЭДС генератора можно приближенно определить из векторной диаграммы, приведенной на рисунке 2.8, а. На этой диаграмме Е0, U0, I0 и 0 - соответ­ственно ЭДС, напряжение, ток и угол сдвига фаз в момент начала короткого замыкания (t=0). Приравнивая ЭДС к ее проекции на напряжение, получим

(2.47)



Рис. 2.8. Упрощённые векторные диаграммы синхронного генератора (а) и асинхронного двигателя (б) в начале короткого замыкания

Для асинхронных двигателей векторная диаграмма в начале ко­роткого замыкания выглядит, как на рисунке 2.8, б. Предполо­жив, что углы  и  мало отличаются один относительно другого, имеем

(2.48)

откуда

(2.49)

Для синхронных турбогенераторов сверхпереходную ЭДС в на­чале короткого замыкания принимают равной E’’0=1,08, а для гид­рогенераторов с успокоительными обмотками — E’’0=1,13.

Асинхронные двигатели характеризуются сверхпереходным ре­активным сопротивлением х" = 0,35. При полной загрузке перед коротким замыканием I0= 1 и cos0= 0,8 (sin0=0,6 ), их сверхпе­реходная ЭДС

(2.50)

Таким образом, если короткое замыкание произошло вблизи асинхронного двигателя и напряжение сети понизилось более чем до 0,8 Uн, то в начальный момент короткого замыкания двигатель ведет себя как генератор и посылает к месту короткого за­мыкания дополнительный ток. На величину ударного тока асинх­ронные двигатели влияют меньше, так как их ток крайне быстро затухает. В сельских сетях затухание происходит настолько быстро, что влияние асинхронных двигателей можно вообще не учитывать.



Похожие:

2 составление расчетных схем iconА. Конан-Дойль правдаоспиритизм е составление, перевод с английского, комментарии и примечания Йога Рàманантáты москва – 2005 г
Правда о Спиритизме. Составление, редакция, перевод с английского Йога Раманантаты., 2004. – стр
2 составление расчетных схем iconДокументы
1. /СБОРКА СХЕМ Программы ЭДЕМ/Схема ь16 Табл. Универсал. критерии допуска к власти.doc
2 составление расчетных схем iconДокументы
1. /СБОРКА СХЕМ Программы ЭДЕМ/Схема ь1 СЕЗАМ.doc
2. /СБОРКА...

2 составление расчетных схем iconМетодика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах
Настоящая методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (далее Методика) устанавливает порядок...
2 составление расчетных схем iconСовещание руководителей оу (16. 10. 09г) Составление и оформление модифицированных (авторизованных) программ и ктп. Согласно письму управления образованием №1388 от 23. 09. 09г «О своевременном предоставлении пакета документов»
Моу сош №2,№5,№6,№7,№9,№10, №14. По итогам проверки написаны справки (моу сош №2,5,6,7,9,10), служебная записка (моу сош №14). По...
2 составление расчетных схем iconДенежные агрегаты Банка России
Средства на расчетных, текущих и спецсчетах нефинансовых агентов в финансовых институтах
2 составление расчетных схем iconДокументы
1. /СНиП 2.01.14-83 Определение расчетных гидрологических характеристик.doc
2 составление расчетных схем iconДокументы
1. /Нормативы для определения расчетных электрических нагрузок.doc
2 составление расчетных схем iconДокументы
1. /Шрайбер Г. 300 схем источников питания/300sch_power.djvu
2. /Шрайбер...

2 составление расчетных схем iconСоставление выражений по схемам

2 составление расчетных схем iconСоставление счетной ведомости

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов