Исходные данные и задание на курсовую работу

В Приложении приведены схемы электрических сетей внешнего электроснабжения 35-22О кВ для десяти видов зада­ний на курсовую работу. По каждому заданию предусмотрено 14 вариантов исходных данных, которые сведены в таблицах. На электрической схеме к заданию указаны номера то­чек, в которых необходимо определить токи короткого замы­кания. На линии электропередачи точка выбирается на ее середине. В первом и втором вариантах количество точек 12, а в третьем варианте - 14.

Согласно требованиям по заземлению нейтральных точек трансформаторов на схемах заземлены не все нейтральные точки трансформаторов. Это надо учитывать при составлении схемы для нулевой последовательности.

Для расчета токов короткого замыкания необходимо предусмотреть два режима работы сети: максимальный, когда включены все элементы рассматриваемой электрической сис­темы, и минимальный, при котором отключена часть генери­рующих элементов. Можно предположить отключенными пример­но половину генераторов и соответственно повышающих трансформаторов (например, Г1 и Т1), а в электрической системе (С) - увеличить вдвое ее сопротивление (табл. П.1-П.10) .

В курсовой работе определить для двух режимов:

а) начальное значение периодической слагающей тока к.з. I_t=0.

б) действующее значение периодической слагающей тока к.з. для времени t = 0,2 с, I_t=0,2

в) действующее значение установившегося тока к.з. I_t=∞

г) ударный ток i_y.

д) наибольшее действующее значение полного тока к.з. за первый период от начала переходного процесса I_y.

е) мощность к.з. для времени t = 0,2 с.

ж) токи однофазного к.з.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Общие сведения

Значительный рост мощностей электрических станций и сис­тем и исключительная важность бесперебойного снабжения электроэнергией промышленных, коммунальных, сельскохозяй­ственных и других потребителей и городского населения вы­двинули на первый план при проектировании системы электро­снабжения изучение возможных аварийных режимов и сопут­ствующих им неустановившихся процессов.

Практика показывает, что неустановившиеся процессы ава­рийного характера в электрических установках чаще всего яв­ляются следствием коротких замыканий.

Коротким замыканием называется непосредствен­ное соединение любых точек разных фаз или фазы и нулевого провода электрической цепи, которое не предусмотрено нормаль­ными условиями работы установки.

Причинами коротких замыканий чаще всего являются пробой изоляции электрических проводов и электрооборудования из-за перенапряжений и постепенного старения изоляционных ма­териалов, схлестывания и набросы голых проводов воздушных линий, механические повреждения кабельных линий, а иногда и ошибочные действия персонала электростанций, подстанций и сетей.

Короткие замыкания вызывают резкое увеличение токов в электрических установках. Электрооборудование, выбранное по условиям нормального режима, должно быть также устойчивым при динамических и термических действиях токов короткого замыкания.

Для предотвращения коротких замыканий и уменьшения их последствий необходимо: устранить причины, вызывающие короткие замыкания; уменьшить время действия защиты, действующей при коротких замыканиях; применить быстро­действующие выключатели; применить автоматический регулятор напряжения (АРН) для быстрого восстановления напряжения генераторов; правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов короткого замыкания.

Правила устройства электроустановок предписывают, какие виды электрического оборудования должны выбираться с уче­том динамической и термической устойчивости при коротких за­мыканиях. К ним в первую очередь относятся электрические ап­параты высокого напряжения станций и подстанций, шины, ка­бели, изоляторы. Провода воздушных линий, как правило, по условиям короткого замыкания не проверяются, за исключением

подходов к мощным подстанциям при напряжениях 110 кв и более.

В установках напряжением до 1000 в требования устойчивос­ти при коротких замыканиях предъявляются только к главным и распределительным щитам, предохранителям и автоматичес­ким выключателям.

Ограничение требований к установкам низкого напряжения объясняется тем, что в них короткозамкнутые участки имеют значительно меньшие мощности отключения, чем в высоко­вольтных установках. Кроме того, установки низкого напряже­ния обслуживают относительно небольшое число потребителей, поэтому временное нарушение нормального электроснабжения не вызывает крупных материальных потерь, применение же мер по устойчивости при коротких замыканиях приводит к значи­тельным расходам.

В трехфазных электрических установках возможны короткие замыкания различных видов.

Короткое замыкание всех фаз между собой в одной точке называется трехфазным, или симметричным. При таком замы­кании фазовые токи во всех трех фазах (они же линейные то­ки) сдвинуты между собой по фазе на 120°. Величина токов ко­роткого замыкания значительно больше, чем при нормальном режиме. Система напряжений при трехфазном коротком замыкании остается симметричной.

Короткое замыкание двух фаз между собой называется двух­фазным. Различают двухфазное замыкание в одной точке, двух­фазное замыкание в разных точках, двухфазное короткое за­мыкание с одновременным замыканием точки повреждения на землю.

Короткое замыкание одной фазы на нуль или на землю на­зывается однофазным. Встречаются другие виды коротких за­мыканий, связанные с обрывами и одновременными заземле­ниями проводов различных фаз.

Двухфазные и однофазные короткие замыкания являются не­симметричными, так как при этих замыканиях нарушается сим­метрия трехфазных систем напряжений и токов.

Наиболее часты однофазные короткие замыкания (до 60% от общего количества коротких замыканий), значительно реже случаи трехфазных коротких замыканий (10—20%).

Точные расчеты токов короткого замыкания весьма сложны. На практике обычно пользуются методами, основанными на ря­де допущений, которые, однако, позволяют получить достаточ­но достоверные данные для инженерных расчетов.

Наибольшая точность вычисления токов короткого замыка­ния требуется при проектировании сложных схем релейной за­щиты и расчетах устойчивости параллельной работы электри­ческих станций.

Для выбора электрического оборудования расчеты произ­водятся приближенными методами, которые изложены далее.

Определение токов короткого замыкания в сетях сложной конфигурации требует трудоемких вычислений, поэтому в таких случаях расчеты ведутся на специальных моделях (расчетных столах), при помощи которых интересующие величины токов короткого замыкания в заданной точке находятся по показа­ниям измерительных приборов.