Материал: Динамические процессы и устойчивость судовых электроэнергетических систем

Динамические процессы и устойчивость судовых электроэнергетических систем

Министерство аграрной политики Украины

Керченский государственный морской технологический университет

Кафедра: “Электрооборудования судов и автоматизации производства”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: “Динамические процессы и устойчивость судовых электроэнергетических систем”

Проект выполнил:

студент группы СЭ-52

Шиков А.И.

шифр 09КСЭ668

Керчь, 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Начальные данные

1 Расчет тока к.з. в точке К1

2 Определение тока к.з. в точке К2

Расчет тока к.з. в точке К3

Расчет тока к.з. в точке К4

Расчет тока к.з. в точке К5

Проверка кабелей на термическую стойкость

Выбор и проверка аппаратуры по предельным точкам к.з.

Расчет провала напряжения генератора при прямом пуске АД

Список использованных источников

Начальные данные

Настоящий расчет будет выполнен в соответствии с требованиями ОСТ5.6181-81 «Судовые электроэнергетические системы. Методы расчета переходных процессов», ОСТ5.6152-79 «Правила выбора и методы расчета защиты». Расчет выполняется аналитическим методом.

В судовой электростанции в качестве основных источников электроэнергии установлены два дизель-генератора с синхронными генераторами типа МСК 750-1500 номинальной мощностью по 600 кВт, напряжением 400В, частотой тока 50Гц.

Наиболее тяжелым по условию к.з. режимом работы СЭЭС является режим, в котором работают параллельно два дизель-генератора.

Расчетная схема приведена на рис.1. Асинхронная нагрузка представлена в виде одного эквивалентного двигателя. Мощность эквивалентного двигателя определена ориентировочно по предварительным данным об одновременно работающих электроприводных механизмах в максимально загруженном режиме работы судна.

Рисунок 1 - Схема для расчета токов короткого замыкания

ток замыкание кабель напряжение

Таблица 1 - Исходные данные генераторов и асинхронного двигателя

*Приняты средние значения параметров ЭД согласно таблице 2 Приложения 2 к ОСТ5.6181-81.

Таблица 2 - Параметры участков цепи

*Указанные значения активного и индуктивного сопротивлений трансформатора и кабеля на стороне вторичной обмотки, приведенные к напряжению первичной обмотки трансформатора. Приведение произведено по формулам:

где Rприв, Xприв - приведенные к напряжению первичной обмотки активное и индуктивное сопротивления трансформатора и кабеля на стороне вторичной обмотки;

Rт и Xт - активное и индуктивное сопротивления трансформатора, приведенные к номинальному напряжению вторичной обмотки(Для трансформатора ТС3М250-75.ОМ5 согласно приложению 8 к ОСТ5.6181-81 Rт=2,12мОм, Xт=6,43мОм);

Rс и Xс - активное и индуктивное сопротивление участка сети до точки к.з. на стороне вторичной обмотки трансформатора (для участка сети до точки к.з. Rс=0,2295мОм и Xс=0,219мОм);

U1 и U2 - номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора, соответственно 380 и 220В.

1 Расчет тока к.з. в точке К1

Схема замещения для расчета тока к.з. в точке К1 приведена на рис. 2, а.

а)                                           б)

Рисунок 2 - Схема замещения для расчета тока короткого замыкания в точке К1

При составлении схемы замещения пренебрегаем относительно небольшими сопротивлениями ошиновки ГРЩ, автоматов ВА74-43 и А3770.

Заменим параллельно работающие генераторы одним эквивалентным и параллельно включенные сопротивления r1 и r2, x1 и x2 эквивалентными сопротивлениями r1э x1э (рис. 2, б)

За базисные величины принимаем

Сопротивления эквивалентного генератора и  в базисных о.е. равны по величине соответствующим сопротивлениям одного генератора в его номинальных о.е.

Сопротивления и  определяем по формулам:

В базисных относительных единицах:

Как было сказано выше,

Суммарные сопротивления генераторной цепи в о.е.:

Расчетные сопротивления цепи эквивалентного генератора:

Задаемся условием, что до к.з. генераторы работали с нагрузкой, равной номинальной при cosц =0,8 и определяем сверхпереходную и переходную эдс генератора:

где U0, I0, sinц0 - напряжение и ток в о.е. и угол сдвига между ними в предшествующем к.з. режиме.

Начальные значения сверхпереходного и переходного токов эквивалентного генератора в случае к.з. в точке К1:

Установившийся ток к.з.:

Определяем постоянные времени:

Определяем действующие значения периодической составляющей тока к.з. генератора для моментов времени t= 0,01с; 0,04с; 0,2с по формуле:

Определяем значение токов в килоамперах:

Определяем ударный ток генератора из выражения

Определяем полное переходное сопротивление эквивалентного двигателя

Определяем действующие значения периодической составляющей тока эквивалентного двигателя при к.з. на ГРЩ в точке К1:

где Uс=0,959 при расчете в о.е. генератора

При к.з. на ГРЩ ударный ток эквивалентного двигателя определяем по формуле:

В итоге суммарные значения токов к.з. в точке K1:

2 Определение тока к.з. в точке К2

Значение тока к.з. в точке К2 в соответствии с тем, что сопротивления автоматических выключателей и шин ГРЩ имеют относительно малое значение, принимается равным значению, рассчитанному для точки К1.

Расчет тока к.з. в точке К3

Для расчета тока к.з. в точке К3 используем схему замещения и лучевую, полученную из этой схемы, приведенные соответственно на рис.3.

Рисунок 4 - Лучевая схема для расчета тока короткого замыкания в точке К3

Рисунок 3 - Схема замещения для расчета тока короткого замыкания в точке К3

При этом активные и реактивные сопротивления схемы замещения определяем из выражений:

где Rк, Xк - суммарные активное и реактивное сопротивления от ГРЩ до точки К3 соответственно (см.табл. 2)

В базисных о.е.:

Преобразуем схему, приведя ее к лучевой (рис. 4).

Сопротивления луча эквивалентного генератора для сверхпереходного режима

Рисунок 5 - Схема для расчета тока короткого замыкания в точке К3 в переходном и установившемся режимах

Для переходного и установившегося режимов схема замещения приведена на рис. 5.

Сопротивления схемы для переходного и установившегося режимов

Определим начальные значения сверхпереходного и переходного тока эквивалентного генератора при к.з. в точке К3

Установившийся ток к.з.:

Определяем постоянные времени:

Определяем действующее значение периодической составляющей тока к.з. для момента времени t=0.01c:

Ударный ток эквивалентного генератора:

Определяем сопротивления луча эквивалентного двигателя (рис. 4) в базисных о.е.

Определяем постоянные времени затухания периодической и апериодической составляющей тока к.з. эквивалентного двигателя

Определяем ток подпитки для эквивалентного асинхронного двигателя для момента времени t=0.01c

Определяем ударный ток эквивалентного двигателя в момент времени t=0.01c

Суммарное значение ударного тока в точке К3

4 Расчет тока к.з. в точке К4

Схема замещения для расчета тока к.з. в точке К4 приведена на рис. 6,

Рисунок 6 - Схема замещения для расчета тока короткого замыкания в точке К4