Расчет тока обратной последовательности

Расчет тока обратной последовательности

Тип генератора I ступень II ступень
, с , с
ТВФ-63 1,7 2,5 10825 9,02 8,5 0,6 2598 2,17
Тип генератора III ступень IV ступень
, с , с
ТВФ-63 40 0,25 1083 0,9 6 0,05 217 0,18

— ток обратной последовательности в относительных единицах;

— ток обратной последовательности;

— ток срабатывания реле.


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
49
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Защита от симметричных перегрузок.

Принцип действия.

Защита устанавливается на нулевых выводах генератора.

При увеличении тока больше, чем ток уставки сработает реле КА1, следовательно соберется цепочка на КТ, с выдержкой времени пойдет сигнал «симметричная перегрузка».

Расчет защиты от симметричных перегрузок.

Реле РТ-40/6 — второй диапазон (3÷6_А):


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
50
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Защита от перегрузки по току возбуждения.

Принцип действия.

При обнаружении перегрузки по току возбуждения (повышение напряжения в цепи возбуждения) сработает реле KV2 и замкнет свой контакт в цепи постоянного тока, соберется цепочка на КТ7. Для увеличения выдержки времени введено реле КТ8, оно сработает после замыкания контакта реле КТ7, КТ8 с первой выдержкой времени замкнет свой контакт, соберет цепочку на KL1, KL1, сработав, подаст сигнал на разгрузку по току возбуждения. При этом загорится табло «Разгрузка ротора». Если перегрузка не исчезла, то КТ8 соберет от упорного контакта цепочку на KL8 или на КL2 в зависимости от положения накладки. Реле KL8 соберет цепочку на АГП, генераторный, выключатель и турбину. Реле KL2 на АГП и через реле KL3 на разгрузку генератора по активной мощности, при этом загорится табло «АСИНХРОННЫЙ РЕЖИМ».

Расчет защиты от перегрузок по току возбуждения

,

— напряжение срабатывания защиты;

— номинальный ток ротора;

— сопротивление ротора.


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
51
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Реле напряжения типа РН-53/400. Защита выполняется с двумя выдержками времени:

— на отключение форсировки возбуждения;

— на отключение генератора.


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
52
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Защита одиночных линий с односторонним питанием.

Согласно ПУЭ на одиночных линиях с одностороннем питанием, напряжением 110 кВ в качестве основной защиты от междуфазных КЗ применяется двухступенчатая токовая защита – комплект КЗ-13. От КЗ на землю – трёхступенчатая направленная защита нулевой последовательности – комплект КЗ-15.

Расчет комплекта КЗ-13.

Исходная схема.

Для расчета уставок КЗ-13 необходимо рассчитать токи в начале, середине и конце линии.

Расчетная схема.

Ток 3-х фазного КЗ в начале одиночной линии рассчитывается:


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
53
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Расчёт первой ступени.

Сила тока срабатывания токовой отсечки.

,

где .

Сила тока срабатывания реле тока.

,

где = 1 — коэффициент схемы для неполной звезды.

Выбираем РТ-40/6 при параллельном включении обмотки = 2 А.

Проверка коэффициента чувствительности.

(по ПУЭ).

Графически определим расстояние действия ТО и сделаем вывод об её эффективности. Для этого на графике, зависимости I от L, проведём прямую на уровне = 4,81 кА, точка пересечения прямой и кривой дадут понятие о расстоянии действия ТО (Lотс). В нашем случае Lотс = 19 км, что значительно больше требуемых 20% от длинны защищаемой линии.


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
54
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Выбираем время срабатывания отсечки равным = 0,1 с. Рассчитанная токовая отсечка — эффективна.

Расчёт второй ступени.

Ток срабатывания МТЗ рассчитывается по формуле:

,

где

Ток срабатывания реле тока равен:

Выбираем РТ-40/0,6 при параллельном включении обмотки = 0,13 А.

Проверка коэффициента чувствительности.

(по ПУЭ).

Рассчитываем время срабатывания МТЗ проектируемой линии.

.


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
55
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Выбираем два полупроводниковых реле типа РВ-01 с уставкой 2 с.

Расчет комплекта КЗ-15.

Исходная схема.

Составляем схему замещения прямой (обратной) последовательности:


ДП.140203. Р-55-04 ПЗ Лист
56
Изм Лист. № Документа Подпись Дата

Суммарное сопротивление прямой и обратной последовательности равно:

Составляем схему замещения для нулевой последовательности:

для одиночной линии

для трансформатора

суммарное сопротивление нулевой последовательности:

Дата публикации: 02.01.2017

Статья просмотрена: 1880 раз

Библиографическое описание:

Соловьев В. А. Расчет несимметричных трехфазных цепей // Техника. Технологии. Инженерия. — 2017. — №1. — С. 17-22. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/46/1861/ (дата обращения: 25.12.2019).

Трехфазные системы передачи электрической энергии состоят из источников энергии, линий передачи, трансформаторов и электродвигателей. В результате какой-либо аварии (например, короткого замыкания или обрыва провода) или при несимметричной нагрузке на элементах системы (электродвигателях, трансформаторах, самой линии передачи) возникают несимметричные напряжения.

Распространенным случаем аварии в трехфазной системе является короткое замыкание на землю. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих в несколько раз номинальные значения, а также понижением уровня напряжения в электрической сети.

Читайте также:  Dell vostro 5468 установка ssd

Протекание токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, вызвать сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и т. п.

Снижение напряжения на шинах у потребителя может привести к опасным последствиям. Особенно чувствительна к снижениям напряжения двигательная нагрузка. При глубоких снижениях напряжения уменьшается вращающий момент электродвигателя до значений, меньших момента сопротивления механизма. Электродвигатель тормозится, что влечет за собой увеличение потребляемого им тока. При этом еще больше увеличивается падение напряжения в сети, вследствие чего может развиться лавинообразный процесс, захватывающий все большее количество потребителей электроэнергии [4].

Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что расчет токов короткого замыкания является одной из главных задач энергетики. Необходимость определения токов КЗ в процессе эксплуатации может возникнуть:

‒ при изменении схемы питания энергетического объекта для проверки электрооборудования на термическое и электродинамическое действие токов КЗ, пригодности существующих установок релейной защиты, средств грозозащиты;

‒ при частичной замене электрооборудования на электростанции или подстанции, если намеченные к установке машины и аппараты по своим паспортным данным отличаются от демонтируемых;

‒ вследствие изменения условий эксплуатации электрического объекта;

‒ при создании нового энергетического объекта [3, c. 3].

Целью работы является рассмотрение метода симметричных составляющих и его практическое применение для расчета токов короткого замыкания.

Основным методом расчета несимметричных трехфазных систем является метод симметричных составляющих. Для описания основных положений метода симметричных составляющих, проведем расчет простой трехфазной цепи с несимметричным источником.

Параметры элементов: EA = 100 В; EB = 150 В; EC = 120 В; L = 6 мГн; R = 5 Ом. Найти токи: IA, IB, IC.

Рис. 1. Исходная схема цепи

Расчет токов методом симметричных составляющих. Раскладываем напряжения и токи, на напряжения и токи прямой, обратной и нулевой последовательности [1, с. 200]

где a = — оператор трехфазной системы; индексом 1 обозначается прямая последовательность; индексом 2 обозначается обратная последовательность; индексом 0 обозначается нулевая последовательность.

Cоставим для схемы на рис.1 уравнение по первому закону Кирхгофа:

При подстановке уравнения (3) в систему (5) ток нулевой последовательности будет равен нулю. Следовательно, напряжения и токи цепи не будут содержать составляющую нулевой последовательности [2, с. 26].

Рассчитаем эквивалентное сопротивление:

ZЭ = jL + R = j 1,9 +5 = 5,3 Ом.

Составим эквивалентные схемы замещения цепи для прямой и обратной последовательности рис.2.

Рис. 2. Схема замещения цепи для прямой (а) и обратной (б) последовательности

Нагрузка симметрична поэтому эквивалентные сопротивления прямой и обратной последовательности равны: ZЭ = ZЭ1 = ZЭ2.

Находим токи прямой и обратной последовательности по закону Ома:

I1 = ; I2 = .

E1 =∙(100 + 150 + 120) = 120,3В;

E2 =∙(100 + 150 + 120) = 32,1В.

Для проверки правильности нахождения E1, E2 построим векторную диаграмму.

Используя метод сложения векторов, по формулам системы (4) строим векторы E1, E2. Векторная диаграмма приведена на рис.3.

Рис.3. Векторная диаграмма источников ЭДС

Подставляем найденные значения в систему (2):

Расчет тока короткого замыкания линейного провода на землю. Исходная схема приведена на рис.4. Требуется аналитически провести расчет тока короткого замыкания линейного провода на землю.

Рис.4. Исходная схема цепи

Составим эквивалентные схемы замещения цепи для прямой, обратной и нулевой последовательности рис.5.

Рис. 5. Схемы замещения для прямой, обратной и нулевой последовательности

Место аварии на рис.4 окружено штриховой линией. Несимметричные напряжения, образовавшиеся в месте аварии, обозначены UA, UB, UC, а токи на землю в месте аварии IA, IB, IC. Из рисунка видно, что UA = 0, и IB = IC = 0. В соответствии с методом симметричных составляющих три фазных напряжения и три фазных тока представим через их симметричные составляющие:

где a = — оператор трехфазной системы; индексом 1 обозначается прямая последовательность; индексом 2 обозначается обратная последовательность; индексом 0 обозначается нулевая последовательность.

Схема на рис.5, а составлена для токов и напряжений прямой последовательности в фазе А, схема на рис.5, б составлена для токов и напряжений обратной последовательности в фазе В, схема на рис.5, в составлена для токов и напряжений нулевой последовательности в фазе С, Так как генератор дает симметричную систему ЭДС прямой последовательности EA, EB, EC, а ЭДС обратной и нулевой последовательностей не содержит, то ЭДС EA имеется только в схеме на рис.5,а, в схемах на рис.5,б,в ЭДС генератора отсутствует.

Утроение сопротивления заземления генератора и двигателя в схеме на рис.5,е для нулевой последовательности объясняется тем, что по нулевому проводу течет ток, в три раза больший, чем по фазовому проводу [1, c. 205].

Читайте также:  Почему комп не видит айпад

Схемы на рис.5, а, б, в, заменяем их эквивалентами на рис.5, г, д, е, не затрагивая при этом источники ЭДС, напряжение на которых равно U1, U2, U.

Параметры схемы на рис. 5, г (находим EЭ методом эквивалентного генератора):

zэ1 = ; EЭ = ;

a1 = ; b1 = .

Параметры схемы на рис. 5, д:

zэ2 = ; a2 = ; b2 = .

Параметры схемы на рис. 5, e:

zэ0 = ; a = ; b = .

Затем для схем на рис5, г, д, е составляем уравнения по второму закону Кирхгофа:

(9)

Исходя из исходных данных UA = 0, и IB = IC = 0, мы можем найти ток на фазе А, который равен току короткого замыкания. Решаем систему (9) путем сложения всех её уравнений:

U1 + U2 + U + (I1 + I2 + I)(Zэ1+ Zэ2 + Zэ0) = EЭ. (10)

Согласно уравнениям систем (7) и (8), заменяем сумму симметричных составляющих напряжений и токов на UA, IA. Уравнение (10) примет вид:

IA(Zэ1+ Zэ2 + Zэ0) = EЭ;

IКЗ = IA= .

Вывод. Расчет несимметричных трехфазных цепей является важным вопросом в энергетике, так как правильность его расчета влияет не только на энергоэффективность, но и на безопасность рабочих. Метод симметричных составляющих хорошо справляется с этой задачей, так как данный метод позволяет перейти от несимметричной системы, к симметричной, ведь тогда оказывается возможным исключить соотношения, обусловленные взаимоиндукцией, и избежать связанных с ними осложнений при решении тех или иных вопросов.

  1. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров / Л. А. Бессонов. — 12-е изд., исправ. и доп. — М.: Издательство Юрайт, 2014. — 701 с.
  2. Вагнер К. Ф., Эванс Р. Д. Метод симметричных составляющих. / К. Ф. Вагнер, Р. Д. Эванс. Л — М.: ОНТИ, 1936. — 407 с.
  3. Беляева Е. Н. Как рассчитать ток короткого замыкания. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 136 с.
  4. Короткие замыкания в электроустановках // Все об электростанциях. URL: http://www.gigavat.com/obschie_svedeniya_ob_elektroustanovkah5.php (дата обращения: 28.12.2016).

Похожие статьи

Анализ симметрии напряжения в распределительных.

нулевая последовательность, короткое замыкание, обратная последовательность, ток, прямая последовательность, напряжение, трехфазная система, место аварии, параметр схемы, расчет токов.

Исследования воздействия несимметрии напряжения на.

нулевая последовательность, короткое замыкание, обратная последовательность, ток, прямая последовательность, напряжение, трехфазная система, место аварии, параметр схемы, расчет токов.

Режимы работы и замыкания в электроустановках

Виды коротких замыканий, основные соотношения токов инапряжений. При трехфазном коротком замыкании токи и напряжения во всех трех фазах равны по величине не только в месте короткого замыкания, но и любой другой точке сети

Исследование коэффициента несимметрии напряжений по.

где — напряжение нулевой последовательности; — напряжение прямой последовательности в трехфазной системе электроснабжения

Коэффициент несимметрии по обратной последовательности K2U может быть рассчитан по формуле

Методы измерения наведенного напряжения в сетях ,38/10 кВ.

Обратная и нулевые последовательность несимметрии напряжений или токов будут приводить к неточным. Методы измерения наведенного напряжения в сетях ,38/10 кВ МУП «Рязанские городские распределительные электрические сети».

Организация защиты от однофазных замыканий на землю.

Симметрирование режимов электрической сети трехфазной системы минимизацией токов обратной и нулевой последовательности. В бытовом секторе нагрузки преимущественно носят однофазный характер.

Имитационная модель однофазного замыкания на землю в сетях.

Расчет несимметричных трехфазных цепей | Статья в журнале. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих в несколько раз номинальные значения.

Определение уточненных параметров схемы замещения

В статье рассмотрен способ определения параметров схемы замещения электрической сети для расчета токов короткого замыкания. Наряду с нормальным установившимся режимом работы энергетической системы имеют место аварийные режимы.

1. Если параметры всех фаз исходной расчетной схемы одинаковы, а причиной нарушения симметрии является короткое замыкание в одном или двух местах, то для расчета токов при несимметричных КЗ следует применять метод симметричных составляющих, так как при указанных условиях этот метод имеет большие преимущества: симметричные системы токов прямой, обратной и нулевой последовательностей связаны законом Ома только с симметричными системами напряжений одноименной последовательности:

(1.1)

где , ; — сопротивления соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Поскольку при этом разные фазы симметричной системы любой последовательности находятся в одинаковых условиях (в них соблюдается симметрия токов, напряжений и других электрических величин), то метод симметричных составляющих позволяет использовать эквивалентные схемы замещения различных последовательностей в однолинейном изображении и вести расчеты для одной фазы (она обычно называется особой).

Примечание. При несимметричных КЗ вследствие несимметрии ротора синхронных машин помимо основной гармоники ток КЗ содержит высшие гармонические составляющие. Это существенно затрудняет расчеты токов КЗ. Чтобы иметь возможность применять метод симметричных составляющих в обычной форме как при расчете установившихся токов несимметричных КЗ, так и токов при переходных процессах, допустимо пренебрегать высшими гармоническими составляющими тока КЗ.

Читайте также:  Решение транспортной задачи методом потенциалов c

2. Обычно при коротких замыканиях в основных цепях электроэнергетических систем результирующее эквивалентное индуктивное сопротивление расчетной схемы относительно точки КЗ значительно превышает результирующее активное сопротивление (в 10 и более раз), поэтому расчет периодической составляющей тока при несимметричных КЗ в соответствии с п. 1 допускается производить, не учитывая активные сопротивления различных элементов расчетной схемы. При этом условии ток прямой последовательности особой фазы в месте любого несимметричного КЗ следует определять по формуле

, (2.1)

где (n) — вид несимметричного КЗ;

— результирующая эквивалентная ЭДС всех учитываемых источников энергии;

X1S результирующее эквивалентное индуктивное сопротивление схемы замещения прямой последовательности относительно точки несимметричного КЗ;

DX ( n ) — дополнительное индуктивное сопротивление, которое определяется видом несимметричного КЗ (n) и параметрами схем замещения обратной и нулевой (при однофазном и двухфазном КЗ на землю) последовательностей.

Значения дополнительного сопротивления для несимметричных КЗ разных видов приведены в табл.

Значения дополнительного сопротивления DХ ( n ) и коэффициента т ( n ) для несимметричных КЗ разных видов

Вид КЗ Значение DX (n) Значение коэффициента m (n)
2фаз Х2S
1фаз Х2S + ХS
2фаз на землю

Токи обратной и нулевой последовательностей особой фазы в месте несимметричного КЗ связаны с током прямой последовательности соотношениями:

— при двухфазном КЗ

; (2.2)

— при однофазном КЗ

; (2.3)

— при двухфазном КЗ на землю

(2.4)

и . (2.5)

Модуль полного (суммарного) тока поврежденной фазы в месте несимметричного КЗ связан с модулем соответствующего тока прямой последовательности следующим соотношением:

, (5.40)

где т ( n ) коэффициент, показывающий, во сколько раз модуль полного (суммарного) тока поврежденной фазы при n-м виде несимметричного КЗ в расчетной точке КЗ превышает ток прямой последовательности при этом же виде КЗ и в той же точке. Значения коэффициента m ( n ) при КЗ разных видов приведены в табл. 3. При расчетах несимметричных КЗ определению подлежит не только ток КЗ, но и напряжение в месте КЗ.

Напряжение прямой последовательности особой фазы в точке несимметричного КЗ любого вида составляет

. (3.1)

Напряжения обратной и нулевой (при однофазном и двухфазном КЗ на землю) последовательностей особой фазы в точке КЗ равны соответственно:

— при двухфазном КЗ

; (3.2)

— при однофазном КЗ

(3.3)

и ; (3.4)

— при двухфазном КЗ на землю

. (3.5)

4. Структура формулы (5.35) показывает, что ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ может быть определен как ток эквивалентного трехфазного КЗ, удаленного от действительной точки КЗ на дополнительное сопротивление DX ( n ) . Последнее не зависит от рассматриваемого момента времени и определяется только результирующими эквивалентными сопротивлениями обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ. Это положение, известное как правило эквивалентности тока прямой последовательности, показывает, что для расчета тока прямой последовательности любого несимметричного КЗ могут быть использованы все методы расчета тока трехфазного КЗ. А для определения модуля результирующего тока КЗ поврежденной фазы достаточно найденный ток прямой последовательности увеличить в т ( n ) раз.

5. Аналитические расчеты тока КЗ от синхронной машины в произвольный момент времени при несимметричном КЗ рекомендуется выполнять с использованием метода типовых кривых. При этом расчеты целесообразно вести в следующем порядке:

1) по исходной расчетной схеме составить эквивалентные схемы замещения прямой, обратной и нулевой (при однофазном и двухфазном КЗ на землю) последовательностей, выразив все параметры в относительных единицах при предварительно выбранных базисных условиях, причем в схеме замещения прямой последовательности синхронную машину следует учесть сверхпереходной ЭДС (предварительно найденной из предшествующего режима) и сверхпереходным сопротивлением;

2) с помощью преобразований привести схемы к простейшему виду и определить DX ( n ) ;

3) определить начальное действующее значение тока прямой последовательности

;

4) определить значение величины характеризующей электрическую удаленность расчетной точки КЗ от синхронной машины

;

5) в соответствии с типом генератора, его системы возбуждения и найденным значением выбрать необходимую типовую кривую и для заданного момента времени определить коэффициент gt;

6) определить искомое значение периодической составляющей тока КЗ от синхронной машины в заданный момент времени

,

где т ( n ) коэффициент, зависящий от вида КЗ.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8945 — | 7615 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector