7. Расчёт установившегося режима кз
7.1. Параметры генератора в установившемся режиме
Установившимся режимом называют такую стадию переходного процесса, при которой все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи в синхронной машине затухли и изменение напряжения на её зажимах под действием АРВ прекращено. Обычно считают, что этот режим наступает через 3-5 с после возникновения КЗ. При этом предполагается, что скорость вращения машины остаётся неизменной (синхронной). Такое представление установившегося режима является условным, так как такой режим в современной ЭЭС фактически не имеет места благодаря наличию быстродействующих релейных защит.
В настоящее время этот режим не является характерным, однако знакомство с ними очень полезно, так как здесь можно получить в наглядной форме ряд практически важных представлений и соотношений. Поэтому необходимо определить ток КЗ для этого режима.
Параметры короткозамкнутой цепи при установившемся режиме можно определить на основании характеристик холостого хода (ХХХ) и КЗ синхронной машины, её синхронных сопротивлений хd в продольной и хq в поперечной осях, сопротивления рассеяния статора хs и предельного тока возбуждения I*fпр.
1.
ХХХ синхронной машины (рис. 7.1) представляет
собой зависимость
Она
построена в ОЕ, причём за единицу ЭДС
принято номинальное напряжение синхронной
машины при холостом ходу, то есть
а за единицу тока возбуждения принят
ток возбуждения, при котором напряжение
синхронной машины на холостом ходу
равно номинальному.
Рис. 7.1. Характеристики холостого хода и короткого замыкания генератора
Для ненасыщенной машины связь между ЭДС Е* и током возбуждения прямолинейная и выражается зависимостью (рис. 7.1).
(7.1)
где с – коэффициент пропорциональности, численно равный ЭДС в ОЕ ненасыщенной машины при токе возбуждения равном единице.
Средние значения с для TГ – 1,2, а для ГГ – 1,06.
2. Вместо хd может быть задано отношение короткого замыкания кс, которое представляет собой относительный установившийся ток КЗ I*¥, когда машина замкнута накоротко на выводах, а ток возбуждения равен единице. Величина кс определяет ординату второй точки F, через которую проходит прямая OF, представляющая характеристику КЗ машины (рис. 7.1):
.
(7.2)
Среднее значение кс для ТГ = 0,7, для ГГ – 1,1.
Связь между кс и хd вытекает из условия КЗ на зажимах машины, а также из подобия DОВС и DОNН, т. е.
(7.3)
Реактивность хd cкладывается из сопротивления рассеяния фазы статора хs и сопротивления продольной реакции статора хad. Учитывая небольшое насыщение машины и приближённость расчёта установившегося режима КЗ, заменим действительную ХХХ прямой, проходящей через начало координат и точку Е с координатами (1,1) (прямая ОЕ на рис. 7.9). При таком спрямлении ХХХ имеем:
(7.4)
3. Индуктивное сопротивление рассеяния хs зависит от конструкции синхронной машины.
Для ТГ среднее значение хs=0,1-0,15, а для ГГ – 0,15-0,25.
4. Для машин, снабжённых АРВ, характерным параметром является предельный ток возбуждения. Это наибольшее значение тока возбуждения при форсировке. Величина его зависит от типа системы возбуждения и находится в пределах I*fпр=3-5, что примерно в 2 раза больше тока возбуждения машин при номинальной нагрузке.