1. Введение. Цель и задачи изучения курса

Электроэнергетическая система (ЭЭС) является совокупностью устройств, связанных одновременностью процесса производства, распределения и потребления электрической энергии. Переходные процессы возникают в ЭЭС при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных частей ЭЭС), так и в аварийных условиях (обрыв нагруженной цепи или отдельной ее фазы, короткое замыкание (КЗ), выпадение машины из синхронизма и т.д.).

При любом переходном процессе происходит изменение электромагнитного состояния элементов системы и нарушение баланса между моментом на валу каждой вращающейся машины и электромагнитным моментом, в результате чего изменяется частота вращения машин, т.е. некоторые генераторы испытывают торможение, в то время как другие – ускорение. Из сказанного следует, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных изменений в ЭЭС, которые взаимосвязаны и представляют единое целое.

Тем не менее, вследствие довольно большой механической инерции вращающихся машин начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями. Поэтому при относительно малых возмущениях (например, при КЗ за большим сопротивлением или, как говорят, при большой электрической удаленности КЗ) весь переходный процесс практически можно рассматривать только как электромагнитный.

Таким образом, при большой электрической удаленности КЗ представляется возможным и целесообразным рассматривать только одну сторону переходного процесса, а именно – явления электромагнитного характера.

Если в ТОЭ изучались переходные процессы в цепях с сосредоточенными или распределенными параметрами при питании от источника с заранее известным напряжением (как по величине, так и по закону его изменения), то в данном курсе рассматриваются более сложные задачи. Когда переходный процесс возникает в ЭЭС, он одновременно протекает в источниках питания, в электрических сетях и нагрузках. При этом в источниках питания – генераторах – приходят в действие автоматические регулирующие устройства (АРВ), которые стремятся поддержать уровень напряжения на шинах генераторов в заданных заранее пределах и, поэтому, напряжения всех источников питания являются переменными величинами.

2. Общие сведения об электромагнитных переходных процессах

2.1 Основные понятия и определения

Предметом изучения курса "Электромагнитные переходные процессы" являются процессы, возникающие в ЭЭС при изменении условий их работы.

Различают нормальные и аварийные переходные процессы. Нормальные переходные процессы сопровождают текущую эксплуатацию ЭЭС, так как возникают при обычных эксплуатационных операциях - включении и отключении трансформаторов и отдельных ЛЭП, нормальных эксплуатационных изменениях схемы системы, включении и отключении отдельных генераторов и нагрузок или изменениях их мощности. Аварийные переходные процессы возникают вследствие резких и существенных изменений параметров системы или режима - при КЗ и их отключении, при аварийном изменении схемы соединения ЭЭС, аварийном отключении генераторов, ЛЭП и т.д.

Наиболее часто встречающимися причинами возникновения переходных процессов являются:

1. Включение и отключение двигателей и других крупных приемников электроэнергии, ЛЭП, трансформаторов, автотрансформаторов и др.

2. КЗ в системе.

3. Отключение или обрыв одной или двух фаз.

4. Несинхронные включения синхронных машин.

Наиболее тяжелые нарушения нормальной работы ЭЭС вызываются короткими замыканиями.

Коротким замыканием называют не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями (или четырехпроводных) – также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой провод).