В то же время существуют специализированные пакеты программ, которым доступен язык той или иной технической дисциплины, не требующие подчас записи уравнений. Примером является пакет MATLAB с приложением Simulink. Можно воспользоваться библиотекой приложения SimPowerSistems и составить из отдельных имеющихся блоков схему, по которой необходимо выполнить расчет. В схеме должны быть измерительные элементы и средства отображения информации. Такая схема, подготовленная в соответствии с рис.2.1а, 2.1б на основе библиотеки SimPowerSistems, приведена на рис.2.2. Необходимые уравнения содержатся в составе отдельных элементов и совмещаются при запуске модели. Модель позволяет решать задачу по расчету токов трехфазного короткого замыкания по рис.2.1б.
Рис.2.2. Структурная модель.
Примененные исходные данные по модели:
Амплитудное напряжение
источника Um = 110
/
= 89.81 кВ.
Параметры первого участка: R1 = 0.5 Ом, L1 = 0.127 Гн, (X1 = 39.9 Ом). Параметры второго участка: R2 = 70 Ом, L2 = 1.27 Гн, (X2 = 399 Ом).
Сопротивление выключателя при замкнутых контактах RВ = 0.001 Ом.
Результаты расчета представлены на рис.2.3.
Рис.2.3. Результаты расчета.
На всех осциллограммах по оси абсцисс отложено время в секундах.
На первой осциллограмме представлено напряжение в вольтах в точке короткого замыкания, после короткого замыкания напряжение равно нулю, в момент короткого замыкания напряжение проходит через ноль (α = 0).
На второй осциллограмме представлен ток участка с параметрами X1,R1 в амперах; ток до короткого замыкания определяется током нагрузки и его составляет 202 А; на момент короткого замыкания ток проходил через максимум; после короткого замыкания периодическая составляющая тока увеличивается по амплитуде и смещается вверх на величину начального значение свободной составляющей; величина смещения затухает по экспоненте.
На третьей осциллограмме представлен ток участка с параметрами X2,R2 в амперах; ток до короткого замыкания определяется током нагрузки и его амплитуда составляет 202 А; на момент короткого замыкания ток проходил через максимум; после короткого замыкания ток изменяется по экспоненте до нуля.
2.1.4 Начальный (сверхпереходный) и ударный ток короткого замыкания
Начальный сверхпереходный ток в месте КЗ определяется по выражениям:
а) при расчёте в именованных единицах,
I″к = Е″∑/(√3 · X″∑)= Е ″ф ∑ /X*∑, кА,
где Е″∑, Е ″ф ∑ - линейное и фазное эквивалентной ЭДС схемы замещения, кВ; X*∑ - суммарное эквивалентное сопротивление, Ом;
б) при расчёте в относительных единицах:
I″к=I″к*· Iб = (Е″∑*/ X″∑*б) ·(Sб/(√3·Uб), кА,
где I″к* – ток в месте КЗ, отн.ед.; Iб– базисный ток ступени КЗ, кА; Е″∑*и X″∑*б – эквивалентная сверхпереходная ЭДС и суммарное сверхпереходное сопротивление схемы замещения при принятых базисных условия, отн.ед.; Sб –базисная мощность, МВА; Uб – базисное напряжение ступени КЗ, обычно принимается равным Uср. ном этой ступени, кВ.
Эквивалентная ЭДС в именованных единицах близка к номинальному напряжению Uср. ном, а в относительных единицах – к единице. Поэтому в приближённых расчётах часто можно не определять эквивалентную ЭДС, а принимать её равной соответственно Е″∑ =Uср. ном и Е″∑*= 1. Тогда выражения для токов при расчёте в именованных и относительных единицах принимают вид:
I″к = Uср. ном /(√3 · X″∑ ) = Uф ср. ном /X*∑,
I″к=I″к*· Iбn = Iбn/ X″∑*б, кА.
Для определения тока в генераторах или в любых других элементах системы, а также для определения остаточных напряжений производится распределение тока короткого замыканияпо ветвям схемы. Вначале определяется остаточное напряжение у близлежащего к месту КЗ узла (M) .Затем находится разность потенциалов между определённым источником и указанным узлом. Это позволяет определить ток в следующей ветви и напряжение в следующем узле (рис 2.4).
Е″г N M U=const
Рис. 2.4 Схема рассматриваемой энергосистемы
Ударный ток и его действующее значение.
Под ударным током понимают наибольшее амплитудное значение полного (с учетом апериодической составляющей) тока КЗ. При определении ударного тока считают, что выполняются одновременно четыре расчетных условия:
ток предшествующего режима равен нулю;
угол включения α равен нулю или 180 градусам;
угол между током и напряжением после КЗ φк » 900;
время возникновения первого максимума тока КЗ t = 0.01 c, это расчетное условие является следствием первых трех.
Ударный ток iу указан на рис.2.5.
Рис.2.5. Ударный ток.
Составляющие ударного тока – периодическая и апериодическая – указаны на рис.2.6
Рис.2.6. Составляющие ударного тока.
Ударный ток определяется по выражению:
iу = Iпmkу = (Iпkу) = [Iп (1 + e – 0.01 / Ta)],
где: Iпm – амплитудное значение периодической составляющей тока КЗ для начального момента времени,
Iп – действующее значение периодической составляющей тока КЗ для начального момента времени, в некоторых случаях его называют сверхпереходным током КЗ I².
Kу = 1 + e – 0.01 / Ta – ударный коэффициент; Ta = Xå/(ωRå) – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ; Xå, Rå - суммарные индуктивное и активное сопротивление короткозамкнутой цепи; ω = 2pf = 314.
Действующее значение ударного тока определяется формулой:
Iу =
2.2 Расчет начального (сверхпереходного) и ударного тока короткого замыкания
2.1 Определить действующее значение сверхпереходного тока, ударный ток и его действующее значение при трехфазном КЗ в точке К схемы, приведенной на рис.2.7.
а
б
в
Рис.2.7.
а – исходная схема; б – схема замещения с индуктивными сопротивлениями; в – схема замещения с активными сопротивлениями.
Исходные данные:
Г: SН = 150 МВА, UН = 10.5 кВ, X”d= 0.29, X/R = 100,cosφН = 0.85,
Т-1: SН = 75 МВА, UК = 10.5 %, kТ =110/10.5 кВ, X/R = 20,
Т-2: SН = 31 МВА, UК = 11.6 %, kТ =121/6.3 кВ, X/R =17,
Л: L = 100км, Xуд = 0.4 Ом/км, R уд = 0.08 Ом/км,
Р: РБ-6-1000-6, X/R =15.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.