Первой страницей курсовой работы является титульный лист, на котором порядковый номер не ставится. На второй странице указывается шифр задания и приводятся исходные данные элементов схемы, которые должны быть представлены в виде таблицы. Далее приводится текст первого упражнения задания, что в последствии делается перед каждым упражнением.
На третьей странице приводится рис. 1 – полная схема электрической системы. На схеме наносятся буквенные обозначения всех элементов, выключатели, которые по заданию замкнуты, следует выделить – заштриховать. Далее на рис. 2 изображается схема расчетной части системы, которая определяется по условию замкнутых и разомкнутых выключателей. Обозначения элементов должны соответствовать их обозначению на рис. 1. Рядом с обмотками трансформаторов проставить в рамке средние номинальные значения напряжений, например: U ср.н. = 6,3 кВ.
На рис. 3 приводится схема замещения расчетной части системы. На схеме замещения ЭДС и реактивности должны иметь порядковые номера, активные сопротивления на схеме замещения не показываются. Поскольку схема замещения составляется для начального момента времени, двигатели и обобщенные нагрузки представляются в виде источников, характеризующих своей ЭДС и сверхпереходным сопротивлением. Если по схеме рис. 1 (7) все выключатели кроме Q – 2, Q – 3 и Q – 6, включены, то схема замещения будет иметь вид, приведенный на рис. 3.1 данного пособия.
Рис. 3.1.
Электродвижущим силам на этой схеме по порядку возрастания номеров соответствуют элементы: Е 1 = С, Е 2 = Н 4, Е 3 = Н 1, Е 4 = MS 2, Е 5 = MS 3, Е 6 = Н 2, Е 7 = М, Е 8 = Н 3, Е 9 = Н 5, Е 10 = MS 1. На схеме замещения рядом с реактивностью, имеющий порядковый ставится обозначение реактивности элемента. Например: Х 1 = Х с, Х 2 = Х л1-а, Х 3 = Х л1-б. На данной схеме номерами по порядку обозначаются узловые точки которые заключаются в кружок. Нулем обозначается узловая точка, являющаяся общей для ЭДС т.е. точка «земли».
На рис. 4 изображается схема замещения на которой рядом с элементом проставляется полученные в результате расчетов значения в относительных единицах согласно (2.1).
За базисную мощность в задании 1 целесообразно принять мощность наибольшего трансформатора (автотрансформатора), за базисное напряжение – среднее номинальное напряжение ступени, на которой произошло короткое замыкание или осуществляется пуск двигателя.
При расчетах параметров элементов сначала определяют их значения в размерных единицах, а затем в относительных базисных. После завершения данных расчетов приводиться сводная таблица, в которой указывается: порядковый номер элемента, его наименование, реактивное и активное сопротивление, ЭДС. Расчет активных сопротивлений в задании 1 необходим для нахождения постоянной времени переходного процесса.
При нахождении токов к.з. с использованием ЭВМ и программы «TKZ – 21» необходимо составить таблицу (см. табл. 3.1.).
Таблица 3.1
| Номер ветви | Номера узлов | Х, о.е. | Е, о.е. | R, о.е. | |
| Начало | конец | ||||
В результате расчета определяются: периодические составляющие токов в ветвях, результирующие реактивное и активное сопротивления схемы относительно точки короткого замыкания, постоянная времени переходного процесса, ток, потребляемый от источника питания – системы.
Во второй задаче, при расчетах ударного коэффициента, следует воспользоваться формулой:
(3.1)
где Т а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока в секундах.
Ударный ток определяется по формуле:
(3.2)
Если свести всю схему к одному источнику ЭДС Е ’’*рез, одному реактивному сопротивлению Х ’’*1рез (прямой последовательности) и одному активному сопротивлению r *рез периодическую составляющую тока в начальный момент времени можно определить по выражению
; 
.
Постоянная времени затухания апериодической составляющей в этом случае
(3.3)
Далее (в третьей задаче) строится зависимость апериодической составляющей тока к.з. от времени используя
(3.4)
начальное значение апериодической составляющей
(3.5)
Зависимость строится до получения установившегося тока и изображается графически.
Для построения зависимости периодической составляющей тока к.з. от времени (задача 4), следует воспользоваться методом типовых кривых. Типовые кривые приведены на рис. 3.2.
Рис. 3.2.
Для использования типовых кривых необходимо выделить из полного тока к.з., который определен как I ко = I ’’*п(0) , долю тока, посылаемого к месту к.з. электрическими машинами I го (учитывается также и обобщенная нагрузка которая считается двигательной) и ток, посылаемый к месту к.з. только системой (системами) I со. В этом случае используется метод наложения. Приняв ЭДС всех машин равными нулю, находится ток в месте к.з. только от систем I со (этот ток определен в результате расчета на ЭВМ по программе TKZ – 21) и далее
(3.6)
Затем рассчитывается соотношение 
. Сложив полные мощности всех электрических машин, в том числе и обобщенных нагрузок, находят
S г.рез = S н1 + S н2 + … + S нк (3.7)
где S нк – полная номинальная мощность k -ой электрической машины. Далее находится номинальный ток источников – всех электрических машин, т.е. в данном случае генерируемый
(3.8)
отношение
(3.9)
Это отношение определяет кривую на рис. 3.2.а; отношение 
- прямую на рис. 3.2.б; с помощью которых для ряда значений текущего времени (времени протекания к.з.) находят отношение 
. Затем имея значение I ко определяется текущее значение периодической составляющей тока к.з. I kt, т.е. зависимость этой составляющей от времени.
На рис. 3.2. в качестве примера показано графическое определение для 
, 
и t = 0.35 c.
Нахождение зависимости периодической составляющей тока от времени осуществляется графически, для чего необходимо построить на отдельном рисунке зависимости, соответствующие найденным отношениям 
, 
. Если эти коэффициенты получаются дробными, для них типовые кривые на рис. 3.2 отсутствуют; необходимо построить свои графические зависимости, находящиеся между графиками рис. 3.2 с большим и меньшим значением коэффициента, разделив промежуток согласно рассчитанному соответствующему коэффициенту. Для искомых интервалов времени находятся отношения 
, 
. Далее по найденным k 2 и k 4 определяются соответствующие значения токов I гt и I кt, а затем используя выражение (3.6) рассчитываются величины I ct. Расчет производить до получения установившихся значений токов. Определяемые значения коэффициентов и токов для расчетных значений времени сводятся в таблицу. Затем на отдельном рисунке строятся зависимости токов от времени: I гt, I кt, I ct.
На отдельном рисунке до времени t = T а строятся графики i а = f (t) и i п = f (t), амплитудные значения i п определяются огибающими кривыми 
и 
, затем графическим сложением i а и i п получают полный ток i к.
Для расчета несимметричного короткого замыкания необходимо составить схемы замещения для токов обратной и нулевой последовательностей. Если нейтраль на стороне к.з. изолирована, то рассчитывается ток двухфазного к.з. (в начальный момент времени). В этом случае токи нулевой последовательности отсутствуют.
Схема замещения для токов обратной последовательности по своей конфигурации совпадает со схемой для токов прямой последовательности. Реактивные сопротивления обратной последовательности Х 2 отличны от реактивных сопротивлений прямой последовательности Х 1 только для синхронных машин, поскольку для асинхронных машин и обобщенной нагрузки рассматриваемые сверхпереходные сопротивления Х 1, обычно приравниваются к сопротивлениям обратной последовательности Х 2. Для синхронных машин при отсутствии точных значений Х 2, их значения принимаются согласно равенству Х 2 » Х ’’d. Найдя Х 2 для всех необходимых элементов, осуществляют подстановку и преобразование схемы, проводят повторный расчет по ранее используемой программе на ЭВМ и определяют результирующее сопротивление обратной последовательности для схемы Х 2рез относительно точки к.з. Далее составляется комплексная схема замещения (см. рис. 3.3.а) и рассчитывается ток двухфазного к.з.:
; 
(3.10)
Если нейтраль на ступени к.з. заземлена, то рассчитывается ток однофазного короткого замыкания. При этом величина Х 2рез определяется аналогично расчету двухфазного к.з. Для нахождения Х 0рез составляется схема замещения для токов нулевой последовательности. Рассмотрим точку К - 2 схемы, приведенной на рис. 1 «Заданий» [7]. Обмотки трансформаторов Т - 1, Т - 2 соединенные в треугольник, представляют собой к.з. для токов нулевой последовательности. Схема замещения для этих токов будет иметь вид, приведенный на рис. 3.3.б. Параметры элементов схем замещения трансформаторов Х в, Х н, Х с принимаются по результатам предыдущих расчетов. При выполнении курсовой работы для линий и систем модно принять Х 0 = 3 Х 1, где Х 1 – сопротивление соответствующих элементов токам прямой последовательности. Далее находится результирующие сопротивление Х 0рез относительно точки К - 2 в соответствии со схемой, представленной на рис. 3.2.б. Затем составляется комплексная схема замещения для однофазного к.з. (см. рис. 3.3.в) и рассчитывается ток однофазного к.з. по выражению:
; 
(3.11)
а
б
в
Рис. 3.3.
Схемы соответствующих последовательностей, а при необходимости комплексная схема замещения должны приводится при выполнении работы.
Методика расчета несимметричных к.з. наиболее подробно изложена в [1]. Дополнительно рассмотрим применительно к расчету несимметричных к.з. схемы нулевой последовательности.
Если две части схемы связаны трансформатором с соединением обмоток Y0/∆, причем обмотка Y0 обращена к точке к.з., то в схему замещения этот трансформатор вводится сопротивлением Х r = Х к, второй конец которого соединяется с общей точкой схемы замещения.
При соединении Y0/ Y0, трансформатор и следующие за ним элементы (по направлению от точки к.з.) вводятся в схему замещения нулевой последовательности только в том случае, когда на стороне обмотки трансформатора, не обращенной к точке к.з., обеспечены условия для циркуляции токов нулевой последовательности, т.е. когда в этой цепи имеется одна или несколько заземленных нейтралей.
Для практических расчетов используется правило эквивалентности прямой последовательности, позволяющее сводить расчет несимметричного к.з. к расчету некоторого эквивалентного симметричного, удаленного на величину сопротивления Х (п)д. Ток к.з. поврежденной фазы (или двух фаз) определяется по формуле
(3.12)
где значение коэффициента m (n) и сопротивления Х (п)*д, зависящие от вида к.з. приведены в табл. 3.2
Таблица 3.2
| Вид несимметр. к.з. | Обозначение | m (n) | Х (п)*д |
| Двухфазное | 
| Х 2рез | |
| Однофазное | Х 2рез + Х 0рез | ||
| Двухфазное на землю | 1,1 | 
| Х 2рез ║ Х 0рез |
При определении I п0 = I ’’ все параметры берутся для начального момента времени и, если необходимо, принимаются во внимание активные сопротивления.