6. Контрольные вопросы

1. Для каких целей определяются токи и напряжения коротких замыканий?

2. Как сопротивления приводятся к одной ступени напряжения при расчете токов короткого замыкания в именованных единицах?

З. Чем отличается расчет токов короткого замыкания в относительных единицах от расчета в именованных единицах?

4. Как рассчитываются токи короткого замыкания при расчете в относительных единицах (порядок расчета)?

5. Как рассчитываются токи короткого замыкания при расчете в именованных единицах?

6. Как определяется ЭДС генерирующих источников?

7. Как производятся преобразования схем?

8. По каким выражениям производится пересчет сопротивлений выраженных в о. е. и сопротивления, выраженные в Ом?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Исследование влияния нагрузки на ток трехфазного кз в начальный момент времени

Цель работы: проанализировать удаленность генератора и нагрузки, представленной двигателем на действующее значение тока начального трехфазного короткого замыкания от указанных источников и суммарный ток КЗ.

Задачи:

1. Проанализировать влияние нагрузки на начальное значение тока и ударный ток трехфазного КЗ в зависимости от удаленности нагрузки от точки КЗ.

2. Проанализировать влияние нагрузки на начальное значение тока и ударный ток трехфазного КЗ в зависимости от удаленности генератора от точки КЗ.

1. Краткие теоретические сведения

В работе изучается переходные процессы в системах электроснабжения при подключении двигательной нагрузки вблизи источника питания.

Рассматриваемая схема представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Исходная схема

Нагрузка на рис. 3.1 представлена синхронными двигателями и в общем случае точка ее присоединения удалена от источника (генератора) на некоторое сопротивление Х_рез., которое складывается из сопротивления генератора Х_G и сопротивления линии W1, Х_W1:

X_рез = X_G+Х_W1,

где Х_G – сопротивление генератора; X_w1 – сопротивление линии W1.

Расстояние от точки короткого замыкания до точки присоединения нагрузки характеризуется сопротивлением Х_к цепи короткого замыкания, которое на рис. 3.1 складывается из сопротивлений Х_т трансформатора Т и Х_W2 линии W2. Ток в точке короткого замыкания является геометрической суммой токов генератора I_G и нагрузки I_нагр.

Поведение синхронных двигателей в начальный момент короткого замыкания определяется величинами их сверхпереходных ЭДC. У перевозбужденных синхронных двигателей сверхпереходная ЭДС Е" всегда больше подведенного напряжения. Поэтому при любом резком снижении напряжения, посылаемый двигателем реактивный ток увеличивается, т. е. синхронный двигатель является дополнительным источником питания.

У синхронных двигателей, работающих с недовозбуждением, его Е'' остается меньше подведенного напряжения. Поэтому при небольшом снижении напряжения, если Е'' остается меньше подведенного напряжения, продолжается потребление реактивного тока из сети (режим двигателя). При значительном снижении напряжения Е'' может стать больше, чем напряжение на двигателе, синхронный двигатель переходит в режим перевозбуждения и выдает реактивный ток в сеть. В частном случае, если при снижении напряжения окажется Е'' = U_ост, реактивный ток в синхронном двигатель будет отсутствовать в начальный момент короткого замыкания.

Степень снижения напряжения на нагрузки в начальный момент времени определяется величиной остаточного напряжения в точке присоединения нагрузки, т. е. от ее удаленности относительно места короткого замыкания.

U_ост = I_к·Х_к ,

где Х_к = Х_т + Х_W2 – суммарное сопротивление от точки короткого замыкания до точки присоединения нагрузки; X_T – сопротивление трансформатора; X_W2 – сопротивление второй линии.

О характере изменения начальных токов I_G, I_нагр и I_к в начальный момент короткого замыкания в функции от Х_к можно судить по кривым, приведенным на рис. 3.2

I

I_к

I_G

0

X_к1 X_к

I_нагр

Рис. 3.2. Характер изменения тока короткого замыкания в функции Х_к

Как видно, при значениях Х_к < Х_к1 нагрузка проявляет себя как дополнительный источник. Причем достаточно заметное влияние ее сказывается лишь при очень малых значениях Х_к.

При Х_к > Х_к1 нагрузка потребляет ток от генератора, снижая тем несколько ток в ветви короткого замыкания.

Наибольшее увеличение тока I_к вследствие дополнительного питания от нагрузки имеет место при Х_к = 0.

Очевидно, что чем больше удален генератор от места короткого замыкания и чем ближе расположена к месту короткого замыкания, тем больше сказывается ее относительное участие в питании точки короткого замыкания.

Таким образом, при вычислении начального сверхпереходного тока в месте короткого замыкания и ближайших к нему ветвях можно ограничиться учетом только той нагрузки, которая непосредственно связана с точкой короткого замыкания. Упрощая расчет, такое допущение не вносит существенной погрешности.

Участие нагрузки в образовании ударного тока также представляет практический интерес. При отсутствии нагрузки в активно-индуктивной цепи, ударный ток короткого замыкания можно определить приближенно без учета затухания сверхпереходного тока в течение первого полупериода процесса короткого замыкания:

,

где К_уд – ударный коэффициент; I''_G – начальный сверхпереходный ток от генераторов или эквивалентных ему источников.

Однако, это допущение нельзя распространить на ток, создаваемый нагрузкой, так как этот ток затухает чрезвычайно быстро. Максимальное мгновенное значение этого тока практически можно принять равным амплитуде начального сверхпереходного тока. Тогда ударный ток в месте короткого замыкания составит:

I_уд = · К_уд·I"_G + ·I"_нагр , (3.1)

где I"_нагр – начальный сверхпереходный ток от нагрузки.

Из формулы (3.1) видно, что участие нагрузки в образовании ударного тока короткого замыкания меньше, чем в образовании начального сверхпереходного тока.