Download - prprocese tranzitorii proiect de an
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
1/32
1
CUPRINS
PAG.
INTRODUCERE ............................................................................................. 2
SARCINA TEZEI DE AN ................................................................................ 4
1 CALCULUL SCURTCIRCUITULUI TRIFAZAT ................................................ 61.1 ntocmirea schemei de calcul ............................................................................. 6
1.2 ntocmirea schemei echivalente .......................................................................... 6
1.3 Calculul reactanelor n uniti relative ................................................................ 7
1.4 Transfigurarea schemei echivalente ..................................................................... 8
1.5 Determinarea curentului supratranzitoriu i a curentului de oc ................................ 13
2CALCULUL SCURTCIRCUITULUI BIFAZAT CU PUNERE LA PMNT......... 16
2.1 ntocmirea i transfigurarea schemelor echivalente pentru diferite succesiuni ............. 16
2.1.1 ntocmirea i transfigurarea schemei echivalente de succesiune direct..................... 17
2.1.2 ntocmirea i transfigurarea schemei echivalente de succesiune invers ................... 19
2.1.3 ntocmirea i transfigurarea schemei echivalente de succesiune homopolar ............ 22
2.2 Determinarea reactanelor de calcul .................................................................... 25
2.3 Determinarea componentei periodice a curentului n locul de scurtcircuit ................. 25
2.4 Construirea diagramelor fazoriale ale curenilor i tensiunilor n locul de
scurtcircuit ...................................................................................................... 26
2.5 Construirea diagramelor fazoriale ale curenilor i tensiunilor la bornele
generatorului G1 .............................................................................................. 31
CONCLUZIE ................................................................................................. 36
BIBLIOGRAFIE ............................................................................................. 37
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
2/32
2
INTRODUCERE
La funcionarea sistemelor electroenergetice i a sistemelor de alimentare cu energie electric a
ntreprinderilor au loc diferite perturbaii ale regimului(varierea sarcinii,conectarea i deconectarea
surselor i a sarcinilor,scurtcircuite, ruperea conductoarelor liniilor electrice, efectuarea testrilor .a),
care aduc la apariiaunor procese tranzitorii.
Acestea din urm snt condiionate de modificarea strii electromagnetice a elementelor
sistemului i de modificarea vitezelor de rotaie a generatoarelor ca rezultat al apariiei unui
dezichilibru ntre cuplurile mecanice i electromagnetice ale acestora.
Sub calculul proceselor tranzitorii electromagnetice(n particular la un s.c.), de regul, se
subnelege calculul curenilor i a tensiunilor n schema examinat pentru condiiile date.
Scurtcircuitul (s.c.) prezint un contact accidental sau intenionat al conductoarelor diferitelor
faze ntre ele sau la pmnt,care provoac o micorare brusc a impedanei circuitului electric i o
sporire a intensitii curentului n el.
Calculul curenilor de s.c. se efectueazpentru rezolvare practic aurmtoatoarelor probleme:
proiectarea i ajustarea sistemelor de protecie prin relee i automat; dimensionarea, verificarea
aparatelor de comutaie i conductoarelor la solicitrile termice i electrodinamice a curenilor de s.c.;
alegere metodelor i mijloacelor de reducere a curenilor de s.c.; analiza stabilitii sistemelor
electroenergetice; dimensionarea i verificarea instalaiilor de protecie prin legare la pmnt. a..
Calculele se efectueaz:la proiectarea S.E.E. i S.A.E.E.;la schimbri n schema de alimentare;la nlocuirea aparatajului electri la centrale i staii de transformare.
Pentru dimensionarea i verificarea echipamentelor electrice este necesar calculul curenilor de
scurtcircuit n regim de funcionare care duce la solicitri maxime-scurtcircuit trifazat metalic(prin
impedan nul).Acest se efectueaz ntodeauna n proiectare i exploatare.
La calculul curenilor de scurtcircuitpoate fi aplicat una din cele dou metode :metoda unitilor
relati-ve sau metoda unitilor absolute.Deoarece schema iniial cuprinde mai multe niveluri de
tensiune, ceea ce implicdificulti pentru determinarea curenilor de scurtcircuit,metoda unitilorrelative nltur problema diverselor trepte de tensiune ale unei scheme,prin ntroducerea schemei
echivalente de calcul.
Odat cu dezvoltarea sistemului electroenergetic crete i nivelul curenilor des.c.,de aceea snt
necesare luare unor msuri care s duc la limitarea puterilor de s.c. pn la valorile,care s permit
realizarea de scheme electrice ct mai economice.
Problema n cauz are o importan deosebit n cazul reelelor de distribuie de medie tensiune
att ale sistemului electroenergetic,ct i a celor din incinta ntreprinderilor industriale.
n scopul de a reduce curenii de s.c. se prevd scheme raionale de conexiune a elementelor
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
3/32
3
acestor reele,se aleg regimuri raionale de funcionare a lor i se utilizeaz o serie de mijloace tehnice
de reducere a curenilor de scurtcicuit.
Unele din cele mai rspndite metode de limitare a curenilor de s.c.snt urmtoarele:
secionarea barelor staiilor de transformarei a posturilor de distribuie,astfel nct fiecare din
seciile barelor s funcioneze n mod separat.n acast caz ntreruptorul de cupl n regim normal de
funcionare este deconectat.
Dac se produce un scurtcircuit la una din seciile de bare,aceasta din urm va fi alimentat numai
de la un transformator.
Pentru a asigura nivelul cerut de siguran n alimentarea consumatorilor,ntreruptorul de cupl,de
regul,este echipat cu un dispozitivde anclaare automat a rezervei(A.A.R.).
Secionarea schemelor electrice se utilizeaz la staiile electrice de medie tensiune 6-10kV.
alegerea transformatoarelor de putere cu reactane mrite,cum arfi transformatoare cu
nfurarea de joas tensiune divizat(TID),TID-ul se amplaseaz la staiile electrice sau nsistemele
serviciilor proprii ale centralelor electrice,este un transformator cu trei nfurri pe faz,are nfurare
secundar,divizat n dou nfurri identice ca putere.Dac se funcioneaz cu cele dou nfurri
divizate n paralel atunci transformatorul are caracteristici identice cu un transformator cu dou
nfurri.
Principala utilizare a transformatoarelor cu nfurare divizateste legat de limitarea curenilor
de scurtcircuit.Cele dou nfurri identice vor avea o reactan mai mare,practic dubl fa de
transformatorul cu dou nfurri.Ca urmare,dac cele dou nfurri nu funcioneaz nparalel,curenii de scurtcircuit prin transformator vor fi redui practic n jumtate,comparativ cu un
transformator cu dou nfurri.
montarea bobinelor de reactan n diferite puncte ale schemelor electrice.
Bobinele de reactan snt elemente serie de circuit conectate permanent,de aceea ele trebuie s aib
pierderi reduse de putere,iar pe ele s apar cderi minime de tensiune n regim normal de funcionare.
Se monteaz n instalaii de distribuie de medie tensiune,n special de 6-10kV cu plecri n cablu i
au rolul de a limita curenii de s.c. la valori mai mici dect capacitatea de rupere a ntreruptoarelor.Elepermit meninerea unui anumit nivel de tensiune n amote,n regim de scurtcircuit,care asigur
meninerea n funciune a motoarelor conectate la bara de medie tensiune.
Din punct de vedere a amplasamentului n schem,bobinele de reactan snt:pe bare i de linie.
Bobinele de reactan pentru bare se conecteaz ntre sau la seciile de bare i limiteaz curentul de
scurtcircuit al ntregii instalaii,bobinelede reactan de linie limiteaz curentul de scurtcircuit din aval
deci n linia protejat i menin la un anumit nivel tensiunea n instalaiile situate n amote.
Utilizarea aparatelor de limitare a curenilor de scurtcircuit(sigurane limitatoare de
curent,aparate de limitare a curentului de oc i ntreruptoare speciale la tensiunea 0,4kV).
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
4/32
4
SARCINA TEZEI DE AN
n cadrul tezei de an este necesar:
S se determine curentul supratrazitoriu i curentul de oc la un s.c. trifazat;
S se determine valoarea componentei periodice a curentului la un s.c. bifazat cu punere la
pmnt pentru momentul de timp dat;S se construiasc diagramele fazoriale ale curenilor i tensiunilor n locul de s.c. i la bornele
celui mai apropiat generator.
Datele iniiale:
Tabelul 1
Schema Punctele de scurtcircuit ntreruptoare deconectate Momentul de timp t, s
7 K7 i K1 , Q11,Q21,Q16 0,45
Tabelul 2Parametrii turbogeneratoarelor
Tabelul 3Parametrii transformatoarelor
Notarea pe schema ,nomS MVA ,ITU kV ,JTU kV . .,%s cU r
x
T1, T2 80 115 6,3 10,5 20
T5,T6 25 115 6,3 10,5 15
Tabelul 4Parametrii autotransformatoarelor
Notarea pe
schem,nomS MVA
,ITU kV ,MTU kV ,JTU kV
r
x
. . ,%s c I MU . . ,%s c M JU . . ,%s c I JU
T3,T4 125230 115 6,3
2543 27 13
Notarea pe
schemMVASnom , ,nomU kV cos dx 2x E
r
x
G1, G2 63 6,3 0,8 0,2 0,25 1,08 65
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
5/32
5
Tabelul 5Parametrii liniilor electrice aeriene
Notarea pe schem kVUnom , Lungimea liniei, l, km kmx /,1 kmx /,0 r
x
W1,W2,W3 115 35 0,4 1,0 5
Tabelul 6Parametrii sarcinii generalizate
Notareape schem ,nomS MVA kVUnom , E r
x
S1 30 6,30,85 2,5
S2 30 6,3
Tabelul 7Parametrii sistemului electroenergetic
Notarea pe schem ,nomS MVA 1x 0x E r
x
SEE 3000 0,75 0,7 1 50
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
6/32
6
1 CALCULUL SCURTCIRCUITULUI TRIFAZAT1.1 ntocmirea schemei de calcul
Valorile reactanelor i T.E.M. supratranzitorii ( ''x i ''E )precum i parametrii nominali ai
fiecrui element sunt indicate n cadrul sarcinii, fiind extrase din [1].
G1 G2
SEE
S1 S2
W3
W1 W2
37K
T2
T3T4
T5T6
Figura 1Schema de calcul a sistemului electroenergetic
1.2 ntocmirea schemei echivalente
Deoarece schema de calcul conine transformatoare, n aceast schem exist circuite cuplate
magnetic. Pentru simplificarea calculelor este raional de a nlocui aceste circuite printr-o schem
echivalent cu legturi galvanice ntre elemente(fig. 1.2). n schema echivalent toate elementele
schemei de calcul se introduc cu reactanele respective, iar generatoarele, motoarele i sarcina
generalizat i cu T.E.M. ntocmirea schemei echivalente const n raportarea reactanelor i T.E.M.
ale elementelor situate la diferite trepte de transformare la una i aceeai treapt considerat de baz.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
7/32
7
x7
x9
x1
x14x2
x3
x4
x6 x10
x11
x13
x12x5
x8
x15
x16
E1 E2
E3
E4 E5
37
K
Figura 2Schema echivalent
1.3 Calculul reactanelor n uniti relative
Calculul reactanelor elementelor sistemului se efectueaz n uniti relative, raportate la condiii
de baz. Vom determina condiiile de baz.
Puterea de baz se alege arbitrar, ns se recomand sa fie un numr ntreg de ordinul puterilor
centralelor electric. Considernd aceste recomandri se alege:
100 .b
S MVA
Ca tensiune de baz se recomand sa fie aleas tensiunea treptei de s.c. Astfel alegem:
6,3b
U kV .
Curentul de baz:
1009,175 ;
3 3 6,3
bb
b
SI kA
U
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
8/32
8
Determinarea reactanelor elementelor n uniti relative, raportate la condiii de baz:
00
00
1 3 * , 1,2
, 23
2 4 * , 1,2
, 1,2
8 5 12 * , 1,2,3 0 1,2,3 2 2
7 11 7,11 ,
10,5 1000,131;
100 100 80
1000.2 0,25;
78,75
1000, 4 35 0,105;115
1
200
sc bb T
nom T
bb G d
nom G
bb W W
med nom
i sc m s
U Sx x x
S
Sx x x x
S
Sx x x x x lU
x x x U U
0 00 0
0 0 00 0 0
0 0 00 0 0
, ,
6 10 6,10 , , ,
, , ,
1 100 43 13 27 0,116;
200 125
1 1 100 43 27 13 0,228;
200 200 125
1 1 100 27 13 43
200 200 125
bc j sc m j
nom
bm sc m sc m j sc j
nom
bj sc j sc m j sc m
nom
SU
S
Sx x x U U U
S
Sx U U U
S
00
''9 * , 1
,
13 15 * , 5,6
, 5,6
14 16 * , 1,2
, 1,2.
0,012;
100 0,9 0,03;3000
10,5 1000,42;
100 100 25
1000,35 1,16.
30
bb SEE
nom SEE
sc bb T
nom T
bb S
nom S
Sx x xS
U Sx x x
S
Sx x x x
S
Dup ce s-au determinat valorile reactanelor elementelor schemei n uniti relative, n figura 3
se prezint schema echivalent iniial, care ulterior se va transfigura pn la o schem rezultant.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
9/32
9
x7
x9
x1
x14x2
x3
x4
x6 x10
x11
x13
x12x5
x8
x15
x16
E1 E2
E3
E4 E5
0,25
0,131 0,131
0,25
0,105
0,105 0,105
0,288 0,228
0,116 0,116
0,42 0,42
1,16 1,16
0,03
1,08 1,08
1
0,85 0,85
37
K
Figura 3Schema echivalent iniial
1.4 Transfigurarea schemei echivalente
Transfigurarea schemei echivalente se efectueazn direcia de la sursele de alimentare spre
punctul de scurtcircuit. Se utilizeaz modalitile de compunere n serie i n paralel a impedanelor, de
transformare a impedanelor din triunghi n stea echivalent i invers, de nlocuire a ramurilor
generatoare cu diferite valori ale T.E.M. conectate ntr-un nod comun prin o singur ramur cu T.E.M.
echivalent.
17 18 15 16
18 13 12 10 11
19 5 6 7
20 1 2
21 3 4
0,105 0,42 1,16 1,685;
0,42 0,105 0,228 0,116 0,869;
0,105 0,228 0,116 0,499;
0,131 0,25 0,381;
0,131 0,25 0,381;
x x x x
x x x x x
x x x x
x x x
x x x
n figura 4 este prezentat schema echivalent a sistemului obinut cu ajutorul relaiilor decalcul.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
10/32
10
x9
x20x14x21
x19
x18
E1 E2
E3
E4
E5
37
K
x17
Figura 4Schema echivalent dup prima transfigurare
5 20 1 176
20 17
17 2022
17 20
6 21 2 227
21 22
22 2123
22 21
0,85 0,381 1,08 1,685 1,03;0,381 1,685
1,685 0,3810,31;
1,685 0,381
1,03 0,381 1,08 0,311,05;
0,381 0,31
0,31 0,381
0,
E x E xEx x
x xx
x x
E x E xE
x x
x xx
x x
24 23 18
0,17;31 0,381
0,17 0,869 1,093.x x x
n figura 5 este prezentat schema echivalent a sistemului obinut cu ajutorul relaiilor de
calcul.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
11/32
11
x9
x14
x24
x19
E7
E3
E4
37
K
Figura 5Schema echivalent dup a doua transfigurare
7 9 3 248
9 24
9 24
259 24
1,05 0,031 1 1,0391;
0,031 1,039
0,031 1,039
0,029.0,031 1,039
E x E xE
x x
x x
x x x
n figura 7 este prezentat schema echivalent a sistemului obinut cu ajutorul relaiilor de
calcul.
37
K
x190.499
x250.029
x141,16
E40,85
E81
Figura 7Schema echivalent dup a cincea transfigurare
26 25 19
4 26 8 14
26 14
14 26
14 2
0,029 0,499 0,528;
0,85 0,528 1 1,160,95;
0,528 1,161,16 0,528
0,362.1,16 0,528
rez
rez
x x x
E x E xE
x xx x
xx x
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
12/32
12
unde echE este T.E.M. echivalent a schemei n raport cu punctul de scurtcircuit;
rezx reactana rezultant a schemei n raport cu punctul de scurtcircuit.
n figura 9 este prezentat schema echivalent rezultant a sistemului.
37K
xrez0,362
Eech0,95
Figura 9Schema echivalent rezultant
1.5 Determinarea curentului supratranzitoriu i a curentului de oc
Curentul supratranzitoriu n locul s.c. trifazat (punctul K1(3)) poate fi calculat cu relaia:
0
0,959,175 24,078
0,362
echp b
rez
EI I I kA
x .
Pentru determinarea constantei echivalente de timp Ta este necesar s fie ntocmit schema
echivalent a sistemului ce ar include numai rezistenele elementelor. Din aceast schem trebuie
calculat rezistena echivalent n raport cu punctul de scurtcircuit.
Valorile rezistenelor se calculeaz cu relaia:
.( / )
xr
x r
n continuare se determinrezistenele pentru fiecare element al sistemului avnd reactanelex
(calculate) i raportulx/r(din [1]).
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
13/32
13
1,2
1 3 * , 1,2
2
2,4
2 4 * ,
8,5,12
8 5 12 * , 1,2,3
1,2,3
99 * ,
6,10
6 10 * ,
0,1310,0065;
( / ) 20
0,250,0038;
( / ) 65
0,1050,021;
( / ) 50,09
0,0006;( / ) 50
0,2
( / )
b T
T
b G
G
b W
W
b SEE
SEE
i b AT
ATi
xr r r
x r
xr r r
x r
xr r r r
x rx
r rx r
xr r r
x r
* ,
7,11
7 11 * ,
13,15
13 15 * , 5,6
14,16
14 16 * , 1,2
880,0091;
25
00;
( / ) 25
0,1660,0046;
( / ) 250,42
0,028;( / ) 15
1,160,464;
( / ) 2,5
j
j b AT
ATj
m b AT
ATm
b T
T
b S
S
xr
x r
xr r r
x rx
r r rx r
xr r r
x r
99 * ,
1010 * ,
1111 * , 4
4
1212 16 * , 2
2
1515 * , 2
2
0,70,28;
( / ) 2,5
0,2660,0066;
( / ) 400,131
0,0026;( / ) 50
0,2870,0574;
( / ) 5
0,1750,07.
( / ) 2,5
b S
S
b LR
LR
b T
T
b W
W
b S
S
xr r
x r
xr r
x rx
r rx r
xr r r
x r
xr r
x r
Procedura de calcul a rezistenei rezultante este similar calculului reactanei rezultante, de aceea
nu se prezint schemele pentru calculul dat.
17 18 15 16
18 13 12 10 11
19 5 6 7
20 1 2
21 3 4
0,021 0,028 0,464 0,513;
0,021 0,028 0,009 0,0046 0,0627;
0,021 0,0091 0,0046 0,0347;
0,0065 0,0038 0,0103;
0,0065 0,0038 0,0103.
r r r r
r r r r r
r r r r
r r r
r r r
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
14/32
14
17 2022
17 20
22 2123
22 21
24 23 18
24 925
24 9
26 25 19
0,513 0,01030,01;
0,513 0,0103
0,01 0,01030,003;
0,01 0,0103
0,005 0,0627 0,0677;
0,0677 0,0006 0,00058;0,0677 0,0006
0,00058
r rr
r r
r rr
r r
r r r
r rrr r
r r r
26 14
26 14
0,0347 0,0352;
0,0352 0,4640,0326.
0,0352 0, 464rez
r rr
r r
unde rezr este rezistena rezultant a schemei n raport cu punctul de scurtcircuit.
Constanta echivalent de timp:
0,362 0,035 .314 0,0326
reza
rez
xT sr
Coeficientul de oc:
0,01 0,01
0,035s 1 1 1,753.
aTk e e
Curentul de oc:
s s2 2 24, 078 1, 753 59, 692 .i I k kA
Valoarea eficace maxim a curentului total de s.c.:
2 2
sc s1 2 ( 1) 24,078 1 2 (1,753 1) 35,173 .I I k kA
Puterea supratranzitorie:
. , . .3 3 35,173 6,3 383,804 .med nom s cS I U MVA
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
15/32
15
2 CALCULUL SCURTCIRCUITULUI BIFAZAT CU PUNERE LA PMNT
2.1 ntocmirea i transfigurarea schemelor echivalente pentru diferite succesiuni
n conformitate cu sarcina se va calcula un s.c. bifazat cu punere la pmnt (n punctul 1.18K )
prin metoda componentelor simetrice. n acest caz pentru sistemul ce se studiaz trebuie ntocmite
schemele echivalente de succesiune direct, invers i homopolar.
G1 G2
SEE
S1 S2
W3
W1 W2
37K
T2
T3 T4
T5T6
Figura 10Schema de calcul a sistemului electroenergetic
Schema echivalent de succesiune direct se ntocmete la fel ca i schema echivalent pentru
calculul s.c. trifazat. n aceast schem sarcinile nu se includ, cu excepia motoarelor de putere mare i
a compensatoarelor sincrone, conectate n apropierea locului de s.c.
2.1.1 ntocmirea i transfigurarea schemei echivalente de succesiune direct
Reactanele elementelor din schema de succesiune direct se determin exact ca i la calculul s.c.
trifazat. Deoarece reactanele elementelor au aceleai valori, determinate la calculul s.c. trifazat nu
vom prezenta acest calcul.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
16/32
16
x3x1
x8
x7
x6
x5
G1 G2
S3
1,11K
0,03
0,288
0,116
0,105
0,131 0,131
x40,25
x20,25
Figura 11Schema echivalent de secven direct
Transfigurarea schemei echivalente:
9 5 6 7 8
10 1 2
11 3 4
0,03 0,228 0,116 0,105 0,48;
0,131 0,25 0,381;
0,131 0,25 0,381;
x x x x x
x x x
x x x
Se determina reactanta sumara;
1
9 10 11
1 10,136.
1 1 1 1 1 1
0,48 0,381 0,381
x
x x x
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
17/32
17
n figura 12 este prezentat schema echivalent de succesiune direct cu mai multe ramuri.
1,11K
0.48
0.381
SEE
G1
G2
0.381
9x
10x
11x
Figura 12Schema echivalent rezultant de succesiune direct
2.1.2 ntocmirea i transfigurarea schemei echivalente de succesiune invers
Deoarece cile de circulaie ale curenilor de succesiune direct i invers sunt aceleai, schema
echivalent de succesiune invers ca structur coincide cu schema de succesiune direct. Diferenaconst n faptul c n schema de succesiune invers generatoarele se introduc cu reactana lor de
succesiune invers 2.x
Se recalcul reactanele generatoarelor:
2 4 * , 1 2, 1
, 1
5 * , 3 2, 3
, 3
1000, 25 0,317;
78,75
1001,08 0,036.
3000
bb G G
nom G
bb S S
nom S
Sx x x x
S
Sx x x
S
Se ntocmete schema echivalent de succesiune invers utiliznd valorile recalculate ale
reactanelor.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
18/32
18
x3x1
x8
x7
x6
x5
G1 G2
S3
1,11K
0,036
0,288
0,116
0,105
0,131 0,131
x40,317
x20,317
Figura 13Schema echivalent de secven invers
Transfigurarea schemei echivalente:
9 5 6 7 8
10 1 2
11 3 4
0,036 0,228 0,116 0,105 0,485;
0,131 0,317 0,488;
0,131 0,317 0,488.
x x x x x
x x x
x x x
Se determina reactanta sumara de succesiune inversa;
2,
9 10 11
1 10,153.
1 1 1 1 1 1
0,485 0,488 0,488
x
x x x
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
19/32
19
1,11
K0.153
,2x
Figura 14Schema echivalent rezultant de succesiune invers
2.1.3 ntocmirea i transfigurarea schemei echivalente de succesiune homopolar
Schema echivalent de succesiune homopolar se ntocmete ncepnd de la locul de s.c. Se ine
cont de faptul c curenii homopolari parcurg toate trei faze i se rentorc prin pmnt i neutrele
transformatoarelor legate la pmnt. De aceea structura acestei scheme este determinat n mare
msur de schemele de conexiune a nfurrilor transformatoarelor.
La ntocmirea schemei echivalente de secven homopolar pentru liniile electrice aeriene
valoarea reactanei poate fi considerat:
10 3 xx pentru linii simplu circuit ;
10 7,4 xx pentru linii dublu circuit.
Determinarea reactanelor de succesiune homopolar, a elementelor schemei echivalente:
2 8 12 * , 13 3 0,105 0,315.b Wx x x x
n figura 15 este prezentat schema echivalent de succesiune homopolar.
x3x1
1,11K
0,131 0,131
x8 x5
x15 x6
0,315 0,315
0,42 0,228
Figura 15Schema echivalent de secven homopolar
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
20/32
20
17 15 8
18 6 5
17 1819
17 18
1 320
1 3
0,42 0,315 0,735;
0,228 0,315 0,543;
0,735 0,5430,321;
0,735 0,543
0,131 0,1310,065;
0,131 0,131
x x x
x x x
x xx
x x
x xx
x x
n figura 16 este prezentat schema echivalent de succesiune homopolar a sistemului obinut
cu ajutorul relaiilor folosite mai sus.
1,11K
x200.065
x190.321
Figura 16Schema echivalent dup a treia transfigurare
19 200,
19 20
0,321 0,0650,05.
0,321 0,065
x xx
x x
n figura 17 este prezentat schema echivalent rezultant de succesiune homopolar.
1,1
1K
0.05
,0x
Figura 17Schema echivalent rezultant succesiune homopolar
unde 0,x este reactana rezultant a schemei echivalente de succesiune homopolar n raport cu
punctul de scurtcircuit.
2.2 Determinarea reactanelor de calcul
n conformitate cu metoda curbelor de calcul este necesar de a determina n prealabil reactanele
de calcul ale ramurilor schemei de succesiune direct. La determinarea reactanelor decalcul trebuie s
considerm faptul, c n conformitate cu regula de echivalen a succesiunii directe, punctul de
scurtcircuit este ndeprtat printr-o reactan suplimentar ,nx
valoarea creia depinde de tipul de
scurtcircuit.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
21/32
21
Reactana suplimentar 1,1x
se determin conform relaiei pentru s.c. bifazat cu punere la
pmnt din tab.2.1 [2]:
1,1 2, 0,
2, 0,
0,153 0,050,037.
0,153 0,05
x xx
x x
La efectuarea calculelor cu considerarea variaiei individuale a curenilor, reactana de calcul aunei ramuri generatoare i, pentru oriice tip de s.c. nesimetric, poate fi determinat n felul urmtor:
,1
, ,n
nom i
calc i
i b
Sx xx
C S
unde 1x este reactana rezultant (sumar) a schemei de succesiune direct, 1 0,136.x
n continuare se determin coeficienii de repartiie ai ramurilor generatoare din schema de
succesiune direct:
11
10
12
11
13
9
0,136 0,356;0,381
0,1360,356;
0,381
0,1360,283.
0,48
xCx
xC
x
xC
x
Se determin reactanele de calcul pentru fiecare ramur generatoare(n afar de ramura SEE):
1,1,1
,11
1,1,1
,2
2
1,1,1
,3
3
0,136 0,037 78,75
0,381;0,356 100
0,136 0,037 78,750,381
0,356 100
0,136 0,0370,611.
0,283
nom G
calcb
nom G
calc
b
nom S
calc
b
Sx x
x C S
Sx xx
C S
Sx xx
C S
2.3 Determinarea componentei periodice a curentului n locul de scurtcircuit
Dup determinarea reactanelor de calcul ale tuturor ramurilor generatoare, este necesar de a
selecta curbele de calcul corespunztoare[1, p.46; 4, p.46-47]. Din aceste curbe, pentru momentul de
timp indicat ( 0,45t s ), se determin valorile curenilor de succesiune direct n uniti relative.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
22/32
22
Perioada de timp peste care se cere de calculat curentul de s.c. este 0,45 .t s
Pentru ramura G1: pentru 0,45t s i 1 0,381,calcx din curbele de calcul avem 1,1*1, 1 1,97 ;tI
Pentru ramura G2: pentru 0,45t s i 2 0,381,calcx avem 1,1*1, 2 1,97;tI
Pentru ramura Sistemului: pentru 0,45t s avem 1,11,,
0,500,818 ,
0,611
bS
S sc
II kA
x
Curenii nominali ai generatoarelor raportai la tensiunea .med nomU a acelei trepte la care s-a
produs scurtcircuitul :
,
,1 ,2
.
78,750,395 ,
3 3 115
nom G
nom nom
med nom
SI I kA
U
unde . .med nomU este tensiunea medie nominal la treapta unde s-a produs scurtcircuitul,
. . 115
med nomU kV .
Valoarea componentei periodice de succesiune direct a curentului total, n locul de scurtcircuit
se determin n felul urmtor:
1,1 1,1 1,1 1,11, , *1, ,1 ,1 *1, ,2 ,2 1,2 1,97 0,395 1,97 0,395 0,818 2,374 .t t nom t nom S I I I I I I kA
2.4 Construirea diagramelor fazoriale ale curenilor i tensiunilor n locul de scurtcircuit
Valoarea obinut a componentei periodice a curentului de succesiune direct va determinamrimea fazorului
1.AI Poziia fazorilor 1BI
i1CI
poate fi determinat cu ajutorul operatorului
complex 120 .ja e
1,11 1, ,
2 240
1 1
120
1 1
2,374 ;
2,374 1,187 2,055 ;
2,374 1,187 2,055 .
A t
j
B A
j
C A
I I kA
I a I e j kA
I a I e j kA
Componentele de secven invers vor fi:
18002 1
0 2
120 300 60
2 2
2 240 60
2 2
0,052,374 0,584 0,584 ;
0,05 0,153
0,584 0,584 0,584 0,292 0,505 ;
0,584 0,584 0,584 0,505 .
j
A A
j j j
B A
j j
C A
xI I e kA
x x
I a I e e e j kA
I a I e e j kA
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
23/32
23
Componentele de secven homopolar vor fi:
20 0 0 1
0 2
0,1532,374 1,799 .
0,05 0,153A B C A
xI I I I kA
x x
Curenii de s.c. n faze :
1 2 0
136
1 2 0
136
1 2 0
2,374 0,584 1,799 0 ;
1,187 2, 055 0, 292 0,505 1, 799 2, 694 2,56 3, 716 ;
1,187 2,055 0,292 0,505 1,799 2,694 2,56 3,716
A A A A
j
B B B B
j
C C C C
I I I I kA
I I I I j j j e kA
I I I I j j j e
.kA
Pentru scurtcircuitul bifazat cu punere la pmnt valoarea curentului n fazele avariate mai poate
fi determinat cu relaia:
1,1 1,1
. . 1 1,563 2,374 3,716 ,
s c AI m I kA
unde m(1,1) este coeficientul ce determin raportul dintre curentului n faza avariat i curentul de
succesiune direct, se calculeaz cu relaia din tabelul 2.1[2]:
1,1 2 0
2 2
2 0
0,153 0,053 1 3 1 1,563.
0,153 0,05
x xm
x x
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
24/32
24
IA2
IB1
IB2
IC1
IC2
IC
IB
+j
+1IA1
IA0IB0IC0
I=300A/cm
Figura 18Diagrama fazorial a curenilor n locul de s.c.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
25/32
25
Pentru construirea diagramei fazoriale a tensiunilor n locul de s.c. este necesar de a determina n
prealabil tensiunile de succesiune direct1,AU invers 2AU i homopolar 0.AU Aceste componente
pot fi determinate cu relaiile din tabelul 2.2.[2].
Pentru a determina aceste tensiuni n uniti absolute, reactanele trebuie exprimate n uniti
absolute, ceea ce uor o putem face nmulind reactanele date cu .b
Z
2 2115132,25 .
100
bb
b
UZ
S
Determinarea tensiunilor pentru succesiunile direct, invers i homopolar:
1,1 901 1
2 240 90 330 30
1 1
120 90 150
1 1
0,037 132,25 2,374 11,616 11,616 ;
11, 616 11,616 11, 616 10,059 5,808 ;
11, 616 11, 616 10,059 5,808
j
A b A
j j j j
B A
j j j
C A
U jx Z I j j e kV
U a U e e e e j kV
U a U e e e j kV
90
2 1
120 90 150
2 1
2 240 90 330 30
2 1
90
0 1 2
;
11, 616 11, 616 ;
11,616 11,616 10,059 5,808 ;
11,616 11,616 11, 616 10,059 5,808 .
11,616
j
A A
j j j
B A
j j j j
C A
j
A A A
U U j e kV
U a U e e e j kV
U a U e e e e j kV
U U U e
Determinarea tensiunilor n locul de s.c.:
90
1 2 0
1 2 0
1 2 0
3 11, 616 34,848 34, 8448 ;
10,059 5,808 10,059 5,808 11,616 0 0 ;
10,059 5,808 10,059 5,808 11,616 0 0 .
j
A A A A
B B B B
C C C C
U U U U j j e kV
U U U U j j j j kV
U U U U j j j j kV
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
26/32
26
U=3 kV/cm
UA
UB1UC2
+j
+1
UA1UA2UA0UB0UC0
UC1UB2
Figura 19Diagrama fazorial a tensiunilor n locul de s.c.
2.5 Construirea diagramelor fazoriale ale curenilor i tensiunilor la bornele generatoru-
lui G1
Diagramele fazoriale ale curenilor i tensiunilor se construiesc pentru cel mai apropiat (electric)
de locul de s.c. generator. n acest scop este necesar ca n prealabil s se efectueze repartiia curenilor
i a tensiunilor n schemele fiecreia din succesiuni.
Cel mai apropiat generator este generatorul G1, care este legat cu locul de s.c. prin intermediul
ramurii G1. Cunoscnd reactana sumar de succesiune invers n raport cu punctul de s.c. se
determin coeficientul de repartiiepentru ramura dat.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
27/32
27
22, 3
2 , 3,
0,1530,341.
0,488G
G
xC
x
Curentul de succesiune invers n ramura G3:
2, 1 2, 1 2 0341 0,584 0,199 .A G G AI C I kA
Curentul de succesiune direct n ramura G1se determin cu ajutorul curbelor de calcul pentru
timpul 0,45 ;t s
1, 1 *1 , 1 , 1
, 1
*1 , 3
;
0,395 ;
1,97.
A G t G nom G
nom G
t G
I I I
I kA
I
Determinarea curenilor pentru diferite succesiuni la bornele generatorului G1, raportate la
treapta de nalt tensiune a transformatorului:
1, 1 *1 , 1 , 1
2 240
1, 1 1, 1
120
1, 1 1, 1
180
2, 1
120
2, 1 2, 1
1,97 0,395 0,788 ;
0,788 0,389 0,673 ;
0,788 0,389 0,673 ;
0,199 0,199 ;
0,199
A G t G nom G
j
B G A G
j
C G A G
j
A G
j
B G A G
I I I kA
I a I e j kA
I a I e j kA
I e kA
I a I e e
180 60
2 240 180 60
2, 1 2, 1
0,199 0, 099 0,172 ;
0,199 0,199 0,099 0,172 .
j j
j j j
C G A G
e j kA
I a I e e e j kA
La determinarea acestor mrimi de faz dup un transformator , este necesar s inem cont de
faptul c tensiunile i curenii la trecerea peste aceasta i modific nu numai valoarea, ci i faza, n
funcie de grupa de conexiune a nfurrilor.
Pentru curentul i tensiunea fazei A putem scrie:
30 30, 1 1, 1 2, 1 ,j n j nA G A G A GI I e I e k
unde k este raportul de transformare al transformatorului, 1 . .
2 . .
11518,253,
6,3
med nom
med nom
Uk
U
1 . . 2 . .,med nom med nomU U tensiunile medii nominale la partea de nalt i joas tensiune atransformatorului T1;
n numrul grupei de conexiune a nfurrilor transformatorului, 11,n pentru grupa de
conexiune Y0/11.
Determinarea curenilor la bornele generatorului G1:
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
28/32
28
30 30 330 180 330
, 1 1, 1 2, 1
44
0,788 0,199 18,253
0,673 0,389 0,172 0,099 18,253 9,144 8,9 12,76 ;
j n j n j j j
a G A G A G
j
I I e I e k e e e
j j j e kA
30 30 120 330 60 330
, 3 1, 3 2, 3
90
0,778 0,199 18,253
0, 778 0,199 18, 253 17, 833 17, 833 ;
j n j n j j j j
b G B G B G
j
I I e I e k e e e e
j j j e kA
30 30 120 330 60 330
, 3 1, 3 2, 3
44
0,778 0,199 18,253
0, 674 0, 389 0,172 0, 099 18, 253 9,16 8, 9 12, 76 .
j n j n j j j j
c G C G C G
j
I I e I e k e e e e
j j j e kA
Ia2
Ia1
Ib1
Ib2
Ic1
Ic2
Ic
Ib
+j
Ia
I=100 A/cm
+1
Figura 20Diagrama fazorial a curenilor la bornele generatorului G1
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
29/32
29
Pentru a determina componentele simetrice ale tensiunii la bornele generatorului G1, este necesar
de a calcula componentele cderilor de tensiune pe tronsonul punctul de s.c.generatorul G3.
1, 1 1, 1, 2
2, 1 2, 1, 2
90
1 1, 1 1, 1
90
2 2, 1 2, 1
0,381 0,25 132,25 17,32 ;
0,488 0,317 132,25 17,32 ;
17,32 0,778 13,474 13,474 ;
17, 32 0,199 3, 44 3, 44
G G b
G G b
j
A G A G
j
A G A G
x x x Z
x x x Z
U jx I j j e kV
U jx I j j e k
;V
Determinarea tensiunilor pentru diferite succesiuni la bornele generatorului G3, raportate la
treapta de nalt tensiune a transformatorului:
90
1, 1 1 1
2 240 90 30
1, 1 1, 1
120 90 150
1, 1 1, 1
2, 1
11, 616 13, 474 25, 09 25, 09 ;
25,09 25,05 21,728 12,545 ;
25,09 25,09 21,728 12,545 .
j
A G A A
j j j
B G A G
j j j
C G A G
A G
U U U j j j e kV
U a U e e e j kV
U a U e e e j kV
U U
90
2 2
120 90 150
2, 1 2, 1
2 240 90 30
2, 1 2, 1
11, 616 3, 44 8,176 8,176 ;
8,176 8,176 7,08 4,088 ;
8,176 6,891 7,08 4,088 .
j
A A
j j j
B G A G
j j j
C G A G
U j j j e kV
U a U e e e j kV
U a U e e e j kV
Determinarea curenilor la bornele generatorului G3:
30 30 90 330 90 330
, 1 1, 1 2, 1
106,3
1 125,09 8,176
18,253
112,545 21,728 4,088 7,08 0,456 1,555 1,62 ;18,253
j n j n j j j j
a G A G A G
j
U U e U e e e e ek
j j j e kV
30 30 30 330 150 330
, 1 1, 1 2, 1
1 125,09 8,176
18,253
125,09 8,176 0,913 ;
18,253
j n j n j j j j
b G B G B GU U e U e e e e ek
k V
30 30 150 330 30 330
, 1 1, 1 2, 1
106,3
1 125,09 8,17618,253
112,545 21,728 4,088 7,08 0,456 1,555 1,62 .
18,253
j n j n j j j j
c G C G C G
j
U U e U e e e e ek
j j j e kV
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
30/32
30
Ub
Ub1 +1
Ua2
Uc2
Ub2
Uc1
Uc
Ua1
Ua
+j
U=3 kV/cm
Figura 21Diagrama fazorial a tensiunilor la bornele generatorului G1
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
31/32
31
CONCLUZIE
Lucrarea dat are ca scopcptarea deprinderilor practice de calcul al curenilori tensiunilor de
scurtcircuit n sistemele electroenergetice i de alimentare cu energie electric a consumatorilor la
diferite tipuri de s.c.
n aceast tez de an aufost studiate dou din tipuri de s.c. din reelele electrice: s.c. trifazat is.c. bifazat cu punere la pmnt.
Prima parte a tezei are ca scop calculul curentului de scurtcircuit trifazat la barele sarcinei S1
(punctul K7) cu tensiunea nominalde 6,3 kV. n aceast parte se determin curentul supratranzitoriu
i curentul de oc. Pentru a determina aceti cureni s-a ntocmit schema de calcul i schema
echivalent cu legturi galvanice ntre elemente. Schema echivalent iniial s -a transfigurat pn la o
reactanrezultanti o T.E.M. echivalent. La calculul curentului supratranzitoriu trifazat sa utilizat
legea lui Ohm i s-a obinut 24,078 .I kA La calculul curentului de oc s-a obinut 59,692 .si kA n partea a doua a fost calculat scurtcircuitul bifazat cu punere la pmnt, produs la barele de
nalt tensiune a transformatoruluiT3 (punctul K1). Valoarea componentei periodice a curentului de
s.c. bifazat cu punere la pmnt s-a determinat prin metoda curbelor de calcul, care implic
determinarea reactanelor de calcul pentru fiecare ramur i extragerea n baza acestora a valorii
periodice a curentului din curbele date. Cu ajutorul reactanelor de calcul s-a determinat de asemenea
cel mai apropiat (electric) generator de punctul de s.c.G1.
Utiliznd curbele de calcul se determin componenta periodic a curentului de succesiunedirect, apoi n conformitate cu regula de echivalena secvenei directe au fost determinaicurenii si
tensiunile fazice, cu ajutorul crora s-au construit diagramele fazoriale n locul de scurtcircuit. Analiza
diagramelor fazoriale indic faptul c n fazele avariate tensiunea este egal cu zero. n rezultat
diagrama fazorial devinedeformata.
La construirea diagramelor la bornele generatorului, lipsesc componentele homopolare ale
tensiunilor si ale curenilor, ceea ce condiioneaz un grad mai mic de deformare a diagramelor
fazoriale. Deci odat cu ndeprtarea de la punctul de scurtcircuit si apropierea de generator sistemul
de cureni i tensiuni devine mai simetric, dat fiind faptul c generatorul produce un sistem simetric
de cureni i tensiuni. Totodat la construirea diagramelor s-a stabilit c:la trecerea prin transformator,
sistemele de vectori de secvendirect i inverse se rotesc n sens orar sau antiorar n raport cu poziia
sa n locul de s.c. (pentru grupa de conexiune Y0/11; vectorii curenilor i tensiunilor de secven
direct n sens antiorar cu 30, invers orar cu 30). Unghiul de rotaie este determinat de grupul de
conexiune a nfurrilor.nfurrile transformatoarelor, conectate n triunghi limiteaz trecerea
curenilor de secvenhomopolar.
-
8/13/2019 prprocese tranzitorii proiect de an
32/32
BIBLIOGRAFIE
1. .., .., ..
.
: . . , 1979.
2. Pasincovschi P., Pogora V. Procese tranzitorii electromagnetice. ndrumar de
proiectare. Chiinu: UTM, 1998
3.
Pogora V., Prouc I. Procese tranzitorii electromagnetice. Ciclu de prelegeri.Chiinu: UTM, 1998.
4. .., .. . .:
, 1987.
5. Dobrea Ina. ndrumar metodic pentru elaborarea proiectului de an la disciplina
PARTEA ELECTRIC A CENTRALELOR. Chiinu:UTM, 2007 .