Контрольная работа по переходным процессам в электроснабжении на тему режим несимметричного короткого замыкания

Задание по контрольно-курсовой работе
Рассчитать режим несимметричного короткого замыкания и оценить статическую и динамическую устойчивость заданной электроэнергетической системы. Схема исследуемой ЭЭС: генератор G с АРВ-ПД, нагрузка, трансформатор Т, линии электропередачи Л-1 (110 кВ) и Л-2 (220 кВ, двухцепная), автотрансформаторы АТ-1 (220/110/6,3 кВ) и АТ-2 (500/220 кВ), энергосистема C. Точка КЗ — шины 220 кВ автотрансформатора АТ-1.
Таблица 1 — Исходные данные (Вариант 4)
№ Элемент ЭЭС Параметр Обозн. Значение (Вар. 4)
1 Генератор G PH / cos φH / UH 80 МВт / 0,96 / 6,3 кВ
x"d / x'd / x2 / Tj 0,35 / 0,76 / 0,5 / 1,1 с
2 Система C I(3)КС / EC кА / о.е. 22 кА / 1,0
3 АТ-1 (220/110/6,3 кВ) SН / uКВН / uКВС / uКСН МВА / % 200 МВА / 32 / 11 / 20
4 АТ-2 (500/220 кВ) SН / uКВН / uКВС / uКСН МВА / % 320 МВА / 32 / 11 / 20
5 Трансформатор Т SН / uK / схема 20 МВА / 10,5% / 110/10 кВ
6 Линия Л-1 (110 кВ, 2 цепи) l / x1 / x0I / x0I-II км/Ом/км 20 / 0,4 / 3,5x1 / 2,0x1
7 Линия Л-2 (220 кВ, 2 цепи) l / x1 / x0I / x0I-II км/Ом/км 230 / 0,4 / 3,5x1 / 2,0x1
8 Нагрузка H PH / cos φH / E"H0 / x"H / x2H 15 МВт / 0,95 / 0,85 / 0,35 / 0,45
9 Вид КЗ K(2) — двухфазное / tоткл на шинах 220 кВ / 0,20 с
 
1. Расчёт начального режима несимметричного КЗ
1.1. Выбор базисных величин
Расчёт выполняется в относительных единицах. Базисные величины выбраны:
Sб = PH / cos φH = 80 / 0,96 = 83,33 МВА
Uб = 230 кВ (среднеe номинальное напряжение ступени 220 кВ, на которой произошло КЗ)
Iб = Sб / (√3·Uб) = 83,33 / (1,732·230) = 0,2088 кА
1.2. Параметры элементов схемы замещения в о.е.
Система:
xC*(б) = Sб / (√3·I(3)КС·Uб) = 83,33 / (1,732·22·230) = 0,0095 о.е.
Автотрансформатор АТ-2 (ветвь ВН–СН):
uКВС = (uКВН + uКВС − uКСН)/2 = (32+11−20)/2 = 11,5%
xАТ2*(б) = 11,5·83,33 / (100·320) = 0,0299 о.е.
Линия Л-2 (две параллельные цепи, 230 км, 220 кВ):
xЛ2*(б) = x1·l·Sб/Uб² = 0,4·230·83,33/230² = 0,1449 о.е. (одна цепь)
xЛ2*(б)∥ = 0,1449/2 = 0,0725 о.е. (параллельное включение двух цепей)
Автотрансформатор АТ-1 (220/110/6,3 кВ, трёхобмоточный):
uКВ = (32+11−20)/2 = 11,5%; uКС = (11+20−32)/2 = −0,5%; uКН = (32+20−11)/2 = 20,5%
xВАТ1*(б) = 11,5·83,33/(100·200) = 0,0479 о.е.
xСАТ1*(б) = −0,5·83,33/(100·200) = −0,0021 о.е.
xНАТ1*(б) = 20,5·83,33/(100·200) = 0,0854 о.е.
Линия Л-1 (две параллельные цепи, 20 км, 110 кВ, Uб=115 кВ):
xЛ1*(б) = 0,4·20·83,33/115² = 0,0504 о.е. (одна цепь); xЛ1*(б)∥ = 0,0252 о.е.
Трансформатор Т:
xТ*(б) = uK·Sб/(100·SН) = 10,5·83,33/(100·20) = 0,4375 о.е.
Нагрузка (приведённая к базисной мощности):
SН = PH/cos φH = 15/0,95 = 15,79 МВА
xН*(б) = x"H·Sб/SН = 0,35·83,33/15,79 = 1,847 о.е.
xН2*(б) = x2H·Sб/SН = 0,45·83,33/15,79 = 2,375 о.е.
Генератор — доаварийная сверхпереходная ЭДС:
P0*(б) = PH/Sб = 80/83,33 = 0,9600 о.е.
Q0 = Sб·sin φH = 83,33·√(1−0,96²) = 23,33 Мвар; Q0*(б) = 0,2800 о.е.
E"0 = √[(U0 + Q0·x"d/U0)² + (P0·x"d/U0)²] = √[(1+0,28·0,35)² + (0,96·0,35)²] = 1,148 о.е.
1.3. Схема замещения прямой последовательности
Схема замещения прямой последовательности содержит три источника ЭДС: генератор G (E"G=1,148), нагрузка H (E"H=0,85), система C (EC=1,0). Ключ Q разомкнут — трансформатор Т с нагрузкой подключён через линии Л-1 к средней обмотке АТ-1.

Рисунок 1 — Схема замещения прямой последовательности
Преобразование к простейшему виду. Три ветви подключаются к точке К (шины 220 кВ АТ-1):
Ветвь нагрузки (от нагрузки через АТ-1 СН-обмотку к точке К):
xлев = xН*(б) + xТ*(б) + xЛ1*∥ + xСАТ1*(б) = 1,847 + 0,438 + 0,025 + (−0,002) = 2,308 о.е.
Ветвь генератора (от G через НН-обмотку АТ-1 к точке К):
xген = x"d + xНАТ1*(б) = 0,350 + 0,0854 = 0,4354 о.е.