6.2. Пример расчета (определение окз и статической перегружаемости)
6.2.1. Ток холостого хода по спрямленной части характеристики холостого хода (рис.6.1.):
о. е.
или
А.
6.2.2. Ток реакции якоря, приведенный к обмотке возбуждения,
о. е.
6.2.3. Ток возбуждения при установившемся трехфазном коротком замыкании при токе короткого замыкания равным номинальному току ,
о. е.
или
А.
6.2.4. Отношение
короткого замыкания (ОКЗ) характеризует
величину установившегося тока короткого
замыкания в долях номинального тока
статора при трехфазном коротком замыкании
и токе возбуждения
,
соответствующего номинальному напряжению
в режиме холостого хода
.
Отношение короткого замыкания (по спрямленной части ХХХ без учета насыщения):
.
Обычно ОКЗ определяют с учетом насыщения по формуле
,
где
– коэффициент насыщения,
.
В спроектированном турбогенераторе ОКЗ должно находиться в рекомендуемых пределах для турбогенераторов данной мощности и отличаться не более чем на 10...15 % от заданного на проектирование (в примере расчёта принято ОКЗ = 0,6).
6.2.5. Статическая перегружаемость [4, 9, с. 722–725] характеризуется отношением максимальной активной мощности турбогенератора, отдаваемой в сеть, к его номинальной мощности.
Статическая перегружаемость турбогенератора оценивается по формуле
.
Статическая перегружаемость должна быть не менее 1,7 для турбогенераторов мощностью до 160 МВт и не менее 1,6 для турбогенераторов от 160 МВт до 500 МВт [7].
Глава 7. Электрические параметры, постоянные времени, токи короткого замыкания
К электрическим параметрам машины обычно относят активные и индуктивные сопротивления обмоток [9, с. 637 – 642]. Расчет активного сопротивления обмотки возбуждения представлен в 3.1, активного сопротивления фазы обмотки статора, а также индуктивных сопротивлений обмотки статора в установившемся режиме – в 5.1.
Переходные
электромагнитные процессы в турбогенераторах
характеризуются переходным
и сверхпереходным
индуктивными сопротивлениями и
постоянными времени. Для расчета этих
сопротивлений и постоянных времени
необходимо определить приведенное к
обмотке статора индуктивное сопротивление
обмотки возбуждения
, (7.1)
где
– приведенное к обмотке статора
индуктивное сопротивление рассеяния
обмотки возбуждения.
При немагнитных бандажах ротора индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения рассчитывается по формуле
, (7.2)
где
– коэффициент рассеяния пазовой части
обмотки возбуждения,
. (7.3)
Коэффициент проводимости пазового рассеяния для прямоугольного паза ротора
, (7.4)
где
– высота клина,
– толщина стеклотекстолитовой прокладки
(поз.1, рис. 3.8),
– высота паза ротора.
Коэффициент
учитывает рассеяние по коронкам зубцов
ротора,
. (7.5)
Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси
. (7.6)
Сверхпереходные индуктивные сопротивления учитывают индуктивные сопротивления рассеяния демпфирующих контуров – демпферной обмотки, массива железа ротора, электропроводящих клиньев в пазах ротора. Рассчитать индуктивные сопротивления демпфирующих контуров достаточно сложно. На практике в расчетах сверхпереходных индуктивных сопротивлений пользуются приближенными формулами.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси ротора
, (7.7)
по поперечной оси ротора
. (7.8)
В расчетах несимметричных одно и двухфазных коротких замыканий необходимо знать индуктивные сопротивления токов обратной и нулевой последовательности.
Индуктивное сопротивление токов обратной последовательности
. (7.9)
Токи нулевой последовательности создают только потоки рассеяния. Определяются индуктивными сопротивлениями пазового, дифференциального и лобового рассеяния токов нулевой последовательности. Индуктивным сопротивлением лобового рассеяния пренебрегают, так как МДС в лобовых частях отдельных фазовых зон компенсируют друг друга [4, с. 595]. Индуктивные сопротивления пазового и дифференциального рассеяния токов нулевой последовательности зависят от укорочения шага обмотки статора.
Индуктивное
сопротивление пазового рассеяния токов
нулевой последовательности в зависимости
от коэффициента укорочения шага обмотки
рассчитываются по формулам [4, c.
568]:
при
(7.10)
при
(7.11)
где
и
– размеры паза статора, (5.1.6),
– по (5.1.10).
Дифференциальное рассеяние токов нулевой последовательности рассчитывается по формулам [4, c. 585]:
при
(7.12)
при
.
(7.13)
Индуктивное сопротивление токов нулевой последовательности
. (7.14)
Постоянные времени
определяются как отношение индуктивностей
обмоток к их активным сопротивлениям.
Постоянные времени характеризуют время,
за которое свободные токи, возникшие в
обмотках или контурах турбогенератора
при переходных процессах, уменьшатся
в
раз, где
=2,718
(неперово число) [4, с. 810 – 814].
Постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферных контуров
, (7.15)
где
– ток холостого хода по спрямленной
характеристике.
Ток обмотки статора
при внезапном трехфазном коротком
замыкании представляется суммой токов
(сверхпереходный, апериодический,
переходный и установившийся), являющими
его составляющими. Составляющие тока
статора затухают с постоянной времени.
Сверхпереходная составляющая тока
затухает со сверхпереходной постоянной
времени
,
переходная – с переходной постоянной
времени
,
апериодическая – с апериодической
постоянной времени
.
Апериодическая, переходная и сверхпереходная постоянные времени рассчитываются по формулам:
(7.16)
Кратность установившегося тока трехфазного короткого замыкания
, (7.17)
где
– ЭДС холостого хода по спрямленной
характеристике ХХ при токе возбуждения
,
.
Кратность установившегося тока двухфазного короткого замыкания
. (7.18)
Кратность установившегося тока однофазного короткого замыкания
. (7.19)
Максимально
возможное по величине мгновенное
значение тока трехфазного замыкания
называется ударным током. Ток короткого
замыкания достигает ударного тока при
внезапных коротких замыканиях в «0»
ЭДС. При этом предполагается, что до
короткого замыкания генератор работал
в режиме холостого хода при напряжении
на выводах обмотки статора
.
Кратность ударного тока трехфазного
внезапного короткого замыкания
рассчитывается по формуле
. (7.20)