Составление схемы замещения

Для того чтобы составить схему замещения, определим её параметры и приведем их к одной ступени напряжения (ступени, где произошло короткое замыкание). Расчет будем проводить в именованных единицах. Определим коэффициенты трансформации трансформаторов и автотрансформаторов:

Трансформатор ТР3:

Автотрансформаторы АТ5, АТ6:

Поскольку трансформаторы АТ5 и АТ6 одинаковые, то коэффициенты трансформации для трансформаторы АТ6 такие же:

Расчет параметров схемы замещения (в именованных единицах):

Генераторы Г5, Г6:

Так как генераторы Г5 и Г6 одинаковые, то их параметры равны:

Сопротивление трансформатора с расщепленной обмоткой ТР3:

Сопротивление воздушной линии Л1:

_{Где L – длина линии,}

_{х1 – погонное индуктивное сопротивление линии;}

_{Напряжения короткого замыкания обмоток автотрансформаторов АТ5, АТ6:}

_{Сопротивления обмоток автотрансформаторов АТ5, АТ6:}

Сопротивление системы:

_{-сопротивление, приведенное к напряжению системы;}

_{- сопротивление, приведенное к основной ступени напряжения 230 кВ.}

Схема замещения с параметрами, приведенными к основной ступени напряжения 230 кВ, представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Схема замещения электрической системы

Преобразование схемы замещения

Схема замещения преобразуется до эквивалентной ветви относительно точки КЗ с результирующим значением ЭДС ( ) и сопротивлением ( ).

1. Преобразование сопротивлений и , и :

Рисунок 1.2 Преобразование схемы замещения

2. Преобразование сопротивлений и ЭДС генераторов Г5, Г6:

Преобразование сопротивлений линии и :

Рисунок 1.3 Преобразование схемы замещения

3. Преобразовываем сопротивления обмоток автотрансформаторов АТ5, АТ6 из треугольника в звезду:

Рисунок 1.4 Преобразование схемы замещения

Преобразовываем сопротивления и :

Преобразования по месту КЗ:

Рисунок 1.5 Преобразование схемы замещения

Расчет основных параметров К⁽³⁾ для t=0

Начальное значение периодического тока для t=0:

Мощность КЗ:

Ударный ток КЗ:

где – для сборных шин повышенного напряжения станций с трансформаторами мощностью 100 МВА и выше;

Определим действующие значения периодической слагаемой суммарного тока генераторов Г5 и Г6, посылаемого в место КЗ, для трех моментов времени (результаты представить на ступени генераторного напряжения 15,75 кВ):

а) – для ;

Определим – остаточное напряжение на шинах генератора Г5 (узел ) в начальный момент времени. Учитывая, что сопротивление х₃ складывается из сопротивления параллельно включенных генераторов и сопротивления от шин генераторов до места КЗ, то сопротивление от шин генераторов до места КЗ можно представить в виде (рис.1.6):

Поскольку генераторы одинаковы и работают параллельно, то остаточные напряжения на их шинах одинаковы и равны остаточному напряжению на шинах генератора Г5:

_{1 способ – от места КЗ к узлу :}

_{2 способ – через сопротивление генератора Г5 к узлу :}

Рисунок 1.6 Преобразование СЗ для нахождения U_ост(0)

б) определяем действующее значения периодической слагаемой суммарного тока генераторов Г5 и Г6, посылаемого в место КЗ для с:

­- где - коэффициент затухания, который находится по типовым кривым [1, рис.1] в зависимости от условной электрической удаленности места КЗ, выраженной в относительных единицах :

По типовым кривым для с принимаем:

Далее определим значение мощности КЗ, посылаемой генераторами Г5 и Г6 к месту КЗ, и значение апериодической слагаемой тока КЗ, посылаемой генераторами Г5 и Г6 к месту КЗ, для с:

_{Где Та=0,0955 – 0,191 с – эквивалентная постоянная времени для сборных шин повышенного напряжения станций с трансформаторами мощностью 100 МВА и выше [1, табл.5].}

в) определяем действующее значения периодической слагаемой суммарного тока генераторов Г5 и Г6, посылаемого в место КЗ для , принимая для обоих генераторов .

Параметры синхронного генератора с АРВ и расчетные выражения для нахождения тока зависят от режима работы генератора в установившемся режиме КЗ. Возможны два режима: режим номинального напряжения и режим предельного возбуждения. Режим определяется критической реактивностью х_кр:

Преобразуем часть схемы замещения для определения критической реактивности и фактической удаленности КЗ как показано выше (рис.1.7).

Учитывая, что мы рассматриваем эквивалентную схему замещения для параллельно работающих одинаковых генераторов Г5 и Г6, сопротивление xd берем в два раза меньше заданного значения:

Переходя к именованным единицам, имеем:

Рисунок 1.7 Преобразование схемы замещения

_{Далее находим соотношение между хкр и хкз – фактическая удаленность КЗ, т.е. сопротивление между точкой КЗ и шинами генератора. Учитывая, что сопротивление х3 состоит из сопротивления генераторов и сопротивления от шин генераторов до места КЗ (сопротивление КЗ), можно записать:}

_{Поскольку хкр> хкз (малая удаленность КЗ), то генератор работает в режиме предельного возбуждения. Для этого режима справедливо выражение:}

При этом определяется для той ступени, к которой приведены х_d, х_кз и U_нГ.

Часть схемы замещения, необходимая для определения тока, посылаемого генераторами, остаточного напряжения на шинах генератора Г5 и соответствующая установившемуся режиму, представлена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 Часть схемы замещения, соответствующая

установившемуся режиму

Преобразуем схему замещения с параметрами, соответствующими установившемуся режиму (рис. 1.8):

Определяем эквивалентное значение ЭДС генераторов Г5 и Г6 в установившемся режиме:

Учитывая, что сопротивление х₁₁ складывается из сопротивления параллельно включенных генераторов и сопротивления от шин генераторов до места КЗ, то сопротивление от шин генераторов до места КЗ можно представить в виде (рис.1.9):

Рисунок 1.9 Преобразование схемы замещения

Тогда действующее значения периодической слагаемой суммарного тока генераторов Г5 и Г6, посылаемого в место КЗ для :

Далее определим – остаточное напряжение на шинах генератора Г5 (узел ) в установившемся режиме КЗ. Остаточное напряжение на шинах генератора Г5 будет равно остаточному напряжению на шинах генератора, эквивалентного Г5 и Г6 (узел на рисунке 1.9). Тогда:

_{1 способ – от места КЗ к узлу :}

_{2 способ – через сопротивление генератора Г5 к узлу :}