Файл: Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Переходные процессы в электроэнергетических системах.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Кумертауский филиал

федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

(Кумертауский филиал ОГУ)
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Я.Ю. Ефимов

Методические указания по выполнению

курсовой работы по дисциплине

«Переходные процессы

в электроэнергетических системах»
Уровень высшего образования

БАКАЛАВРИАТ

Направление подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

^{(код и наименование направления подготовки)}

Электроснабжение

^{(наименование направленности (профиля) образовательной программы)}

Тип образовательной программы

Программа академического бакалавриата
Квалификация

Бакалавр

Форма обучения

Очная / Заочная
Кумертау

2016

УДК

ББК

С

Ефимов Я.Ю.

С Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах» / Я.Ю. Ефимов; Кумертауский филиал ОГУ – Кумертау: Кумертауский филиал ОГУ, 2016. – 17 с.

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника всех форм обучения.
Методические указания рассмотрены на заседании кафедры ЭПП

протокол № _____ «___» _______ 2017г.
Методические указания рекомендованы к изданию решением научно-методического совета Кумертауского филиала ОГУ,

протокол № _____ , от « » 2017г.

Введение 5

1 Расчёт токов трёхфазного короткого замыкания 7

1.1 Составление эквивалентной схемы замещения и определение её параметров 7

1.2 Определение начального сверхпереходного тока 13

2Расчёт токов несимметричных коротких замыканий 15

2.1 Метод симметричных составляющих 15

2.2 Составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей 16

2.3 Порядок расчёта токов несимметричных к.з. 19

3Расчет токов КЗ, в установках напряжением до 1000 В 20

3.1 Определение параметров схемы замещения 20

3.2 Порядок расчёта токов короткого замыкания 21

4 Задание на курсовую работу 21

Список используемых источников 22

Приложение 2 25

Введение

Дисциплина «Переходные процессы в электроэнергетических системах» изучается студентами очной формы обучения по направлению подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» в 5 и 6 семестре очной формы обучения.

Цели освоения дисциплины:

- иметь представление о неустановившихся режимах и процессах в электрических цепях, возникающих в условиях нарушения их нормального функционирования

- знать причины возникновения, последствия и физическую сущность переходных процессов (электромагнитных и электромеханических), критерии и методы их количественной оценки

Задачи:

- уметь:

1) выполнять расчёты:

а) токов короткого замыкания в схемах систем;

б) статической и динамической устойчивости систем;

2) знать способы защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и их ограничения;

3) использовать современную вычислительную технику для анализа и расчётов переходных процессов.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВО по данному направлению:

- ПК-3 способностью принимать участие в проектировании объектов профессиональной деятельности в соответствии с техническим заданием и нормативно-технической документацией, соблюдая различные технические, энергоэффективные и экологические требования;

- ПК-4 способностью проводить обоснование проектных решений

- ПК-5 готовностью определять параметры оборудования объектов профессиональной деятельности;

- ПК-7 готовностью обеспечивать требуемые режимы и заданные параметры технологического процесса по заданной методике.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

- методы выбора и защиты сетей цеховых потребителей

Уметь:

- выбирать сечений проводов и жил кабелей

Владеть:

- методом выбора шин и шинопроводов.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 360 часов, из них лекций 64 часов, практических занятий 30 часов и лабораторных работ – 30 часов. Самостоятельная работа составляет 173 часа.

Настоящие методические указания составлены для проведения практических занятий по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах». Отчеты оформляются студентами очной формы обучения в отдельной тетради и сдаются преподавателю в конце семестра на зачетной неделе.

Практические занятия проводятся в соответствии с организационно-методическими данными дисциплины «Переходные процессы в электроэнергетических системах», представленными в рабочей программе и имеют следующую трудоемкость:

№ занятия	№ раздела	Тема	Кол-во часов
№ занятия	№ раздела	Тема	5 семестр	6 семестр
1	1	Составление схем замещения.	4	-
2	1	Определение параметров схемы замещения с использованием способов точного и приближённого приведения.	4	-
3	5	Определение методом эквивалентных ЭДС начального сверхпереходного тока КЗ.	4	-
4	5	Определение методом эквивалентных ЭДС тока установившегося КЗ.	4	-
5	5	Расчёт трёхфазного КЗ методом расчётных кривых.	-	4
6	5	Расчёт трёхфазного КЗ методом типовых кривых.	-	4
7	6	Составление схем замещения различных последовательностей для расчёта несимметричных КЗ.	-	2
8	6	Расчёт несимметричных КЗ методом типовых кривых.	-	4

4
1 Расчёт токов трёхфазного короткого замыкания

1.1 Составление эквивалентной схемы замещения и определение её параметров

При известной расчётной схеме и выбранных расчётных условиях определение тока короткого замыкания начинают с составления схемы короткого замыкания, в которой все элементы расчётной схемы представлены ЭДС и сопротивлениями определённой величины. При этом нередко (особенно для высоковольтных сетей) учитывают только индуктивные сопротивления элементов, пренебрегая активными, вследствие их сравнительно небольшой величины. Использование этого допущения упрощает расчёт, не внося заметной погрешности в результат.

Схема замещения составляется с учётом особенностей методов расчёта токов КЗ, вида короткого замыкания и стадии переходного процесса, о чём будет говориться ниже в соответствующих разделах. Однако в любом случае для определения тока КЗ необходимо вычислить значения ЭДС и сопротивлений элементов схемы.

Реальные схемы, вследствие наличия в них трансформаторов, всегда имеют несколько ступеней напряжения, в связи с чем все ЭДС и сопротивления должны быть определены для какой-то одной ступени напряжения, называемой основной. Эта процедура называется приведением. Расчёт ЭДС и сопротивлений может быть выполнен как в именованных, так и в относительных единицах. При выполнении расчёта в относительных единицах за базисное напряжение (и_б) рекомендуется принимать напряжение ступени короткого замыкания, которая должна быть выбрана в качестве основной.

Если приведение к основной ступени напряжения осуществляется с учётом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов, то оно называется точным, а при использовании приближённых значений коэффициентов – приближённым. В последнем случае для определения коэффициентов трансформации используют средние номинальные напряжения ступеней, в результате чего упрощаются расчётные выражения, однако уменьшается точность определения искомых величин.

При расчете начального значения периодической составляющей тока трехфазного КЗ синхронные и асинхронные машины в схему замещения должны быть введены сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Последние следует принимать численно равными значениям этих ЭДС в момент, предшествующий КЗ.

Для синхронных генераторов и электродвигателей сверхпереходную ЭДС (фазное значение) в киловольтах следует определять по формуле:

(1.1)
где

– фазное напряжение на выводах машины в момент, предшествующий КЗ, кВ;

– ток статора в момент, предшествующий КЗ, кА;

– угол сдвига фаз напряжения и тока в момент, предшествующий КЗ, град.
ЭДС синхронных компенсаторов определяется по формуле:

(1.2)
Для асинхронных электродвигателей сверхпереходную ЭДС следует определять по формуле:

(1.3)
Для эквивалентного источника (системы):

, (1.4)
для эквивалентной нагрузки:

. (1.5)
Если параметры режима, предшествующего КЗ, не заданы, то принимают, что до КЗ электрические машины работали в номинальном режиме.

Схемы замещения элементов электроэнергетической системы и формулы для расчета их сопротивлений приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Схемы замещения и расчетные выражения для определения сопротивлений.

Наименование элемента	Схема замещения	Исходный параметр	Сопротивление элемента (Ом)
1	2	3	4
Генератор (синхронный компенсатор)		U_ном; S_ном;
Синхронный двигатель		U_ном; S_ном(или Р_ном, соs_ном); (или I__пуск; М__пуск)
Асинхронный двигатель		Р_ном; соs_ном; U_ном; К_П; 
Эквивалентная нагрузка		U_ном; S_ном.
Продолжение таблицы 1.1
1	2	3	4
Эквивалентный источник (система)		U_ном; S_КЗ
		I_{отк. ном.}
		S_ном , x_₍_ном).
Двухобмоточный трансформатор		U_ном; S_ном; u_к.
Трехобмоточный трансформатор (автотрансформатор)		U_ном; S_ном;
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части		U_ном; S_номВН; u_кВН.
Продолжение таблицы 1.1
1	2	3	4
Двухобмоточный трансформатор с обмоткой НН, расщепленной на две части, при параллельной работе обмоток НН		U_ном; S_номВН; u_кВН.
Реактор		x_ном
Сдвоенный реактор		x_ном, k_св
Воздушная линия электропередачи		x₁ ; l
Кабельная линия электропередачи		x₁ ; R₁; l

При выражении параметров элементов эквивалентной схемы замещения в именованных единицах с приведением параметров различных элементов исходной расчетной схемы к выбранной основной (базисной) ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов приведенные значения ЭДС источников энергии и сопротивления различных элементов схемы следует определять по формулам:

; (1.6)

, (1.7)
где Е и

— истинные значения ЭДС источника энергии и сопротивления какого-либо элемента исходной расчетной схемы;

— их приведенные значения;

n₁, n₂,...n_m — коэффициенты трансформации трансформаторов или автотрансформаторов, включенных каскадно между ступенью напряжения сети, где находятся элементы с подлежащими приведению ЭДС Е и сопротивлением , и основной ступенью напряжения.
При определении параметров элементов схемы замещения в относительных единицах с приведением значений параметров расчетной схемы к выбранной основной ступени напряжения сети и с учетом фактических коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и автотрансформаторов необходимо:

задаться базисной мощностью (в МВА) и для одной из ступеней напряжения сети, принимаемой за основную, выбрать базисное напряжение (кВ);
найти базисные напряжения (кВ) других ступеней напряжения сети, используя формулу:

(1.8)
где

– коэффициенты трансформации трансформаторов (автотрансформаторов), включенных каскадно между основной и N-й ступенями напряжения;

3) определить относительные значения ЭДС и сопротивлений всех элементов при выбранных базисных условиях, используя формулы:

(