4 Қысқа тұйықталу өтпелі үрдісін тәжірибелік есептеу әдістері

Аса өтпелі қысқа тұйықталу тоғының алғашқы мәнін есептеу. Қықа тұйықталу тоғының алғашқы мәнін, электрлі торап элементтерінің электрлі құрылғыларын таңдау кезінде, релелі қорғау мен автоматика құрылғыларын есептеу кезінде анықтау талап етіледі.

Бұл кезде есептеу келесі реттілікпен орындалады:

1. Қарастырылып отырған электрлі торап үшін есептік сұлба құрастырылады;

2. Берілген есептік сұлба үшін электрлі торап элементтерінің параметрлері есептеледі, сонымен қатар алмастыру сұлбасы құрастырылады.

3. Қысқа тұйықталу сұлбасының қысқартылуы және оны қарапайым түрге келтіру жүргізіледі.

4. Қысқа тұйықталу орнындағы аса өтпелі тоқтың алғашқы мәні анықталады.

Осы кезеңдердің әрқайсысының ерекшеліктерін талдайық.

Қысқа тұйықталу тоғын есептеу үшін біржелілі есептік сұлба құрастырылады. Сұлбаға, есептеу мақсатына байланысты әрекеттегі электрлі стансалармен қатар, жақын уақытта пайдалануға енгізілетін стансалар да енгізіледі. Бұл кезде қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысының әрекеттік мәнін және бастапқы моментті анықтау үшін, қысқа тұйықталу орнына немесе оған жақын қосылған барлық электрлі машиналар (синзронды генераторлар, синхронды компенсаторлар, қуатты синхронды электр қозғалтқыштар және т.б.) есепке алынады. Трансформатор немесе реактор арқылы қысқа тұйықталу орнымен байланысты электр қозғалтқыштар, сонымен қатар төмен қуатты электрқозғалтқыштар, қысқа тұйықталу тоғын есептеу кезінде жеке дара есепке алынбайды, керісінше оларды жақын жалпыланған жүктемеге қатынастырады. Есептік сұлбада сұлбаның барлық элементтерінің номиналды электрлі параметрлері (қуаты, кернеуі, кедергісі, трансформация коэффициенті) көрсетіледі.

Есептік сұлбаға кіретін барлық генераторлар, синхронды компенсаторлар, ірі синхронды және асинхронды қозғалтқыштар, сонымен қатар ірі тораптардың жалпыланған жүктемесіғ есептік сұлбаға аса өтпелі э.қ.к. Е" және кедергілердің X" мәндерімен енгізіледі. Шамаланған есептеулер үшін қолданылатын X" және Е" орташа мәндері 2- кестеде келтірілген.

Қысқа тұйықталу тоғының нақты мәнін анықтау қажет болса, онда синхронды машинаның аса өтпелі э.қ.к. Е" мәні келесі түрде анықтала алады:

^, (1.34)

немесе жақындап алғанда:

, (1.35)

мұндағы U₀, I₀, cosφ₀- алдыңғы кернеу, тоқ, қуат коэффициенті, яғни машинаның режимнің бұзылуына дейін жұмыс істеген кезіндегі параметрі.

2 - кесте - X" және Е" орташа мәндері (номиналды базистік жағдайдағы салыстырмалы бірліктердегі мәндер)

Ток көзінің аталуы
Шектелмеген қуат жүйесі	0	1,00
Турбогенератор до 100 МВт 100-800 МВт	0,125 0,2	1,08 1,13
Гидрогенератор демпферлі орамамен демпферлі орамасыз	0,0,2 0,27	1,13 1,18
Синхронды компенсатор	0,2	1,2
Қозғалтқыштар синхронды асинхронды	0,2 0,2	1,10 0,9
Жалпыланған жүктеме	0,35	0,85

(1.34) және (1.35) өрнектеріндегі синхронды генераторлар және аса қоздырылған синхронды компенсаторлар мен қозғалтқыштар үшін "+" таңбасы, ал асинхронды қозғалтқыштар және қоздырылмаған синхронды қозғалтқыштар мен компенсаторлар үшін «-» таңбасы алынады.

Есептеу сапасын жақсарту үшін, синхронды машина роторының симметрия еместігін есепке алмайды, сонымен қатар бойлы және көлденең осьтер бойынша аса өтпелі индуктивті кедергілер тең деп қабылдайды, яғни = =

Жеке асинхронды машиналар үшін, аса өтпелі кедергінің мәні:

, (1.36)

мұндағы I_{* пуск} - электр қозғалтқыштың жібергіш тоғының еселігі (каталог берілгендері бойынша қабылданады)

Құрастырылған алмастыру сұлбасы қысқа тұйықталу орнына қатысты, қоректену көзінен басстап қысқа тұйықталу орнына дейінгі бағытта оралады. Сұлба қарапайым түрге - қ.т. нүктесіне қатысты, нәтижелі кедергімен нәтижелі э.қ.к. мәніне келтіріледі. Осы кезде сызықты тізбектер теориясыынан белгілі сұлбаларды түрлендіру әдістері қолданылады: кедергілердің параллель және тізбектеп қосылу ережелері, кедергілер жұлдызын үшбұрышқа және кері түрлендіру.

Қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысының әрекеттік мәні, уақыттың алғашқы сәтінде келесі өрнекпен анықталады:

а) салыстырмалы өлшем бірлікте есептегенде

, (1.37)

мұндағы I_б - қ.т. орнындағы S_б және U_ср.ном базистік мәндерінде анықталған базистік тоқ, кА; S_б- қабылданған базистік қуат, МВА; U_ср.ном - қысқа тұйықталу сатысының орташа номиналды кернеуі, кВ.

б) атаулы бірліктердегі есептеулер кезінде

, (1.38)

мұндағы эквивалентті желілі және фазалы мәндері, ал нәтижелі кедергі Ом- мен берілген.

Есептік қисықтар әдісі

Бір генератордан қоректенетін тізбектегі қысқа тұйықталу тоғын есептеу кезінде, Горев-Парктың толық теңдеулері бойынша есептеуді жүргізе отырып, өтпелі үрдістің кез келген сәтіндегі шаманың мәнін жоғары дәлдікпен анықтауға болады. Дегенмен бұл күрделі емес шарттарда, қойылған талаптың шешуі жоғары есептеу жұмыстарымен байланысты болады.

Бірнеше генераторлары бар сұлбаларды есептеу кезінде, берілген есептің шешуі, дифференциалды теңдеулер жүйесінің реттілігінің жоғарылауы салдарынан, сонымен қатар жүктеме әсерін есепке алу, генераторлардың еркін тоқтарының және еріксіз тоқтарының (АРВ бар болуы кезіндегі) салдарынан лезде күрделілене түседі. Сонымен, үлкен емес сұлбалардағы қысқа тұйықталу өтпелі үрдісінің нақты есебі де, ірі және еңбеккөлемді есептеулермен байланысты болады.

Сондықтан, инженерлік шешімдерді жеңілдету үшін, қысқа тұйықталу тоқтарын есептеулердің шамаланған әдістері өңделген. Тәжірибеде кеңінен қолданылатын, қысқа тұйықталу тоқтарын инженерлік есептеулердің бірі, есептік қисықтар әдісі болып табылады.

Бұл әдіс қысқа тұйықталу орнындағы тоқтың периодтық құрастырушысын жіне аппаттық тармақтағы қалдық кернеуді анықтау үшін қолданылады.

Қысқа тұйықталу үрдісінің t уақыты сәтіндегі периодтық і құрастырушысының әрекеттік мәнін анықтау үшін, дәл сол сәттегі генератордың э.қ.к. Е мәнін және қысқа тұйықталған тізбектің индуктивті кедергісін білу қажет

, (1.39)

E_t шамасының мәнін анықтау айтарлықтай қиын, сондықтан инженерлік есептеулер тәжірибесінде, әртүрлі уақыт сәттеріндегі қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысының мәнін, тізбектің есептік кедергілеріне тәуелді, үшфазалы қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысының салыстырмалы мәндерін анықтауға мүмкіндік беретін есептік қисықтарды пайдалана отырып анықтауға болады.

, (1.40)

Қисыықтар, генераторлардың қысқа тұйықталу алдындағы режимде cosj=0,8 мәнімен және қыспалардағы кернеудің номиналды мәндерімен жұмыс істеген деген болжаумен құрастырылған. Әртүрлі турбогенераторлардың параметрлері әртүрлі болғандықтан, есептік қисықтар отандық өндірістік турбогенераторлардың типтік параметрлері бойынша құрастырылған. Сонымен қатар, АРВсіз және АРВлі генераторлар үшін есептік қисықтар да ажыратылады.

Есептік қисықтарды құрастырумен байланысты есептеулердің негізіне 10 - суреттегі келтірілген сұлба қойылған.

Генератор қыспаларына, оның номиналды жүктемесін имитациялайтын, тұрақты кедергілі тармақ қосылған

^;

және cosj=0,8. Қысқа тұйықталу үрдісі, қысқа тұйықталу сәтіне дейін бос жүріп жұмыс істеген, аппаттық тармақтың сыртқы индуктивтік кедергілермен х_вн жүріп өтеді. Генератор параметрлерінің орташа мәндерін қабылдай отырып және х_вн әртүрлі мәндерін бере отырып, яғни қысқа тұйықталудың электрлі алыстауын есепке ала отырып, E_t мәндерін және де t уақытының әртүрлі сәттері үшін, үшфазалы қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысын да анықтауға болады.

10 – сурет. Есептік қисықтар әдістерін түсіндіруге арналған есептік

сұлба және алмастыру сұлбасы

Алынған нәтижелер бойынша есептік қисықтар құрастырылған. Абцисса осі бойымен есептік реактивтіліктің салыстырмалы мәндері алынған. Есептік реактивтілік ретінде реактивтіліктер соммасы қабылданған:

, (1.41)

Бұл кезде есептік реактивтілікте сұлбадағы жүктеменің бар болуы көрсетілмеген. Х_расч, шамасы генератордың номиналды қуаты кезіндегі салыстырмалы бірліктермен өрнектелген.

Ордината осі бойымен қысқа тұйықталу орнындағы тоқтың периодтық құрастырушыларының салыстырмалы шамалары өлшеп алынған.

11- суретте АРВ бар типтік турбогенератор үшін есептік қисықтар келтірілген. Бұл суреттен, X_расч мәнінің жоғарылауынан, уақыт бойынша тоқтар арасындағы айырмашылық төмендейтіні көрініп тұр.

11- сурет. АРВ бар турбо­генератордың қысқа тұйықталу тоғының уақыт аралығында өзгеру қисықтары

X_расч>3 болған кезде, қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысы өзгермей қалады және өзінің алғашқы мәнінен ерекше болады деп есептеуге болады. Берілген сұлбада шексіз қуат көздері жоқ болады деп, және де барлық генераторлар қысқа тұйықталу орнынан бірдей қашықтықта орналасқан деп есептей отырып, сұлбаға қатысты барлық генераторларды бір генератормен алмастыру кезінде, жалпы өзгеріс бойынша есептеу реттілігін қарастырайық.

1. Алмастыру сұлбасы құрастырылады. Генераторлар алмастыру сұлбасына өзддерінің аса өптелі кедергілірінің мәндерімен енгізіледі; трансформатор мен реакторлар- индуктивті кедергілермен; электрлі беріліс желілері – ұзындық бірлігіндегі кедергілермен және олардың ұзындағамен енгізіледі. Алмастыру сұлбасында, теңкөлемді қуатты генераторлар ретінде есепке алынатын, ірі синхронды компенсаторлар мен қозғалтқыштарды есепке алмағанда, жүктемелер жоқ болады. Есептеу әдісі келтірілген болғандықтан, трансфор­маторлардың әрекеттік трансфор­мация коэффициенттері есепке алынбайды.

2. Алмастыру сұлбасының барлық элементтерінің кедергілерін салыстырмалы бірліктерде өрнектейді және қабылданған базистік шарттардағы қысқа тұйықталу нүктесіне қатысты нәтижелі реактивтілікті Х_S анықтайды.

3. Қысқа тұйықталудың қоректенуінде қатысатын барлық генераторлардың соммарлы номиналды қуаттар кезіндегі, салыстырмалы бірліктерде сұлбаның есептік реактивтілігін анықтайды

, (1.42)

мұндағы - сұлбаны қоректендіретін генераторлардың соммарлы номиналды қуаттры

4. t уақытының қажетті сәттеріндегі алынған X_расч реактивтіліктер мәндері бойынша қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысының мәндерін анықтауға болатын, сәйкесті есептік қисықтар таңдалады.

Кейбір жағдайда есептік қисықтарды есептеу кезінде, қиындықтар пайда болуы мүмкін. Осылайша, мысалы, сұлбадағы әртүрлі типті немесе АРВ бар немесе АРВ жоқ генераторлардың бар болу жағдайлары да бола алады. Бұл кезде, қысқа тұйықталу нүктесіне жақынырақ орналасқан генераторларды таңдаған дұрысырақ болады.

Егер жүйеде шексіз қуат көздері бар болса, онда жалпы өзгеріс бойынша есептеудің орындалуы мүмкін емес болатынын байқаған жөн.

X_расч > 3 болған кезінде, қысқа тұйықталу тоғының мәні уақыттың барлық сәттері үшін келесі өрнекпен анықталады:

, (1.43)

5. Уақыттың әрбір сәті үшін қысқа тұйықталу тоғының периодтық құрастырушысының нақты мәнін анықтайды.

, (1.44)

мұндағы - қысқа тұйықталу қарастырылып отырған, І - сатының U_ср кернеуінде анықталған, генератордың соммарлы номинал тоғы (кА)

, (1.45)

X_расч > 3 болған кезде

, (1.46)

болатыны анық, бұл кезде және орнына и мәндері, яғни еркін таңдалған базистік қуаттаар кезіндегі мәндер пайдаланыла алады.

Бірдей базистік жағдайлардағы қысқа тұйықталу тоқтарының және қуаттарының салыстырмалы мәндері бірдей болғандықтан, яғни , онда есептік қисықтар бойынша анықталған тоқтарының салыстырмалы мәндері қысқа тұйықталу қуаттарының салыстырмалы мәндері болып та табылады.

Сонда берілген уақыт сәтіндегі үшфазалы қысқа тұйықталу қуаты келесі өрнекпен анықталады:

, (1.47)