3.3 Определение изменения во времени периодической составляющей тока к.З.

Различие между практическими методами расчета переходного процесса к.з. состоит в подходе к вычислению периодической составляющей тока к.з. в произвольные моменты пе­реходного процесса. В настоящее время наибольшее распространение получил метод рас­четных кривых.

Расчетные кривые представляют собой семейство основных кривых

_t = I_пгt/I^_пг = f₁(t), I^_пг/ I_гп = var

и семейство дополнительных кривых

_t = I_пкt/I^_пк = f₂(t), I^_пг/ I^_пк = var

где I^_пг и I_пгt - начальное значение периодической составляющей тока к.з. генератора и ее значение в произвольный момент времени; I_гн - номинальный ток генератора; I^_пк и I_пкt - начальное значение периодической составляющей тока к.з. и ее значение в произвольный момент времени.

Расчетные кривые используются для определения значения периодической составляю­щей тока к.з. для всех ixopo- и турбогенераторов мощностью до 500 МВт и для всех син­хронных компенсаторов, которые на рассматриваемом, сравнительно узком интервале вре­мени переходного процесса (0-0.5 с), имеют одинаковые свойства.

Порядок использования расчетных кривых. Для нахождения тока к.з. от генератора или в схеме ЭС с несколькими генераторами, находящимися в одинаковых условиях относи­тельно точки к.з. и, следовательно, могущими быть представленными одним источником, необходимо:

Рис. 3.6. Расчетные кривые изменения во времени периодической составляющей тока к.з. в СМ при разных удаленностях точки к.з.

- составить схему замещения для определения начального значения периодической составляющей тока к.з. от генератора (или группы генераторов), не учитывая нагрузочные ветви и найти относительный ток I^_пг(*) = I^_пг/I_гн. Если величина I^_пг(*)  2 – периодическая составляющая тока I_пгt уменьшается во времени в соответствии с номером основной кривой, который равен найденному значению I^_пг(*). В противном случае I_пгt = I^_пг. в лю­бой момент времени.

– по кривой _t = I_пгt/I^_пг, соответствующей найденному значению I^_пг(*) данного момента времени t найти отношение _t;

– определить периодическую составляющую тока к.з. в момент времени t;

I_пгt=I^_пг_t,

Номинальный ток генератора рассчитывается по формуле:

I_гн = P_н/(U_ср.кзcos_ном)

Если и схеме имеется несколько генераторов (источников) разной электрической удаленности и система бесконечной мощности, то целесообразно выделить дне группы источ­ников:

- в одну включить все генераторы, электрически близко расположенные от точки к.з., связанные с точкой к.з. непосредственно или через ступень трансформации.

– в другую все прочие источники, приняв их за систему бесконечной мощности. При этом может быть получено дна вида схемы замещения ЭС. Для радиальной схемы замещения ЭС порядок использования расчетных кривых такой же, как и в случае одного генератора, работающею на точку к.з. Ток, протекающий в точку к.з. от системы бесконечной мощности, считается неизменным и равным его начальному значению. По расчетным кривым определяется составляющая тока к.з. от генератора I_пгt.

Периодическая составляющая полного тока к.з. I_пкt в точке к.з. находится как сумма двух слагающих: I_пкt = I_пгt+ I^_пс

Аналогично рассчитывается и схема, содержащая несколько радиальных генераторных ветвей, которые по тем или иным причинам нельзя заменить одним эквивалентным источ­ником. Для каждого генератора по основным кривым определяется значение периодической составляющей тока к.з. в произвольный момент времени. Периодическая составляющая тока кз в точке к.з. определяется как

I_пкt = I_пгti+ I^_с

где п - число генераторных радиальных ветвей.

При схеме замещения ЭС - трехлучевой звезды - для нахождения периодической со­ставляющей тока к.з. необходимо:

- составить схему замещения, в которой все источники учитываются сверхпереходными ЭДС и сопротивлениями, нагрузочные ветви опускаются;

- свернуть схему относительно точки к.з. и обычным образом определить начальное значение периодической составляющей тока к.з. от генератора (группы генераторов) I^_пг, системы I^_пс, и тока в точке к.з. I^_пк;

- рассчитать отношения I^_пг/I_гн; I^_пг/ I^_пк;

- если I^_пг/ I^_пк  0.5 – периодическая составляющая тока к.з. уменьшается:

- при I^_пг/ I^_пк < 0.5: I_пкt =I^_nк ;

- для заданного момента времени по основным кривым при известном соотношении I^_пг/I_гн находится значение _t;

- по дополнительным кривым по найденным _t и I^_пг/ I^_пк определяется значение _t = I_пкt/I^_пк;

- ток в точке к.з. в момент времени t определяется по формуле I_пкt=I^_пк_t;

Таким образом, при трехлучевой схеме замещения используются как основные, так и дополнительные кривые.

[49] Надёжность ЭЭС, её составные свойства. Основные показатели. Ущерб от недоотпуска электроэнергии и его определение.

Под надежностью понимается способ­ность выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатаци­онные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах. Требования к надежности электроснабжения определяются «Правилами устройств электроустановок» (ПУЭ) в зависимости от категорий электроприемников. В соответствии с ПУЭ все электроприемники по требуемой степени надежности разделены на три категории.

К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опас­ность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложно­го технологического процесса, нарушение функционирова­ния особо важных элементов коммунального хозяйства. Эти электроприемники должны обеспечиваться электро­энергией от двух независимых взаимно резервирующих ис­точников питания. Электроснабжение при аварийном от­ключении одного из них должно обеспечиваться вторым. В качестве таких независимых источников могут быть, в ча­стности, две системы или две секции шин одной подстан­ции, пытающейся от двух источников. Перерыв в электро­снабжении потребителей I категории может быть допущен только на время автоматического ввода резервного пита­ния.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа таких, внезапные перерывы электроснабже­ния которых угрожают жизни людей или могут привести к взрывам и разрушениям основного технологического обо­рудования. Для электроснабжения потребителей этой груп­пы должен предусматриваться третий (аварийный) взаим­но резервирующий независимый источник, мощность кото­рого достаточна для безаварийной остановки производства и который автоматически включается при исчезновении на­пряжения на основных источниках.

Электропрвемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной де­ятельности значительного количества городских и сельских жителей. Эти электроприемники рекомендуется обеспечи­вать электроэнергией от двух независимых взаимно резер­вирующих источников питания, при этом допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой. Допускается питание электроприемников II ка­тегории по одной воздушной линии, а также по одной ка­бельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному аппарату, или от одного транс­форматора, если обеспечена возможность проведения ре­монта линии или замены поврежденного трансформатора в течение суток.

Электроприемники III категории — все остальные элек­троприемники. Электроснабжение этих электроприемников может выполняться от одного источника питания при ус­ловии, что перерыв электроснабжения, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента сети, не пре­вышает суток.

Требования к надежности питающих и распределитель­ных сетей энергосистем, а также распределительных про­мышленных, городских и сельских сетей регламентированы в нормативных документах. В этих до­кументах приведены требования по резервированию, коли­честву цепей и трансформаторов на подстанциях, схемам присоединения подстанций к сети, допустимости использо­вания двухцепных воздушных линий.

Для потребителей I категории перерыв в электроснаб­жении связан с последствиями, ущерб от которых не мо­жет быть выражен в виде экономического эквивалента. В качестве критериев оценки надежности схемы сетей, пи­тающих потребителей I и II категорий, принимаются сле­дующие технические показатели надежности:

• параметр потока отказов (среднее количество отказов в год) ω, отказов/год;

• среднее время восстановления электроснабжения Т_в, лет/отказ;

• вероятность безотказной работы в течение года р, отн. ед.

Поясним подробнее указанные выше технические пока­затели надежности. В теории надежности используются следующие понятия:

• работоспособность — способность си­стемы выполнять заданные функции с требуемыми ре­жимными параметрами;

• отказ — нарушение работоспособ­ности;

• безотказность — свойство системы сохранять рабо­тоспособность в течение заданного интервала времени без вынужденных перерывов.

Важное значение имеет вероятностный показатель надежности p(t)— вероятность безотказной работы. Если обозначить время безотказной работы t_p, то p(t)=p(t_p>t)—вероятность того, что время безотказной работы больше, чем t. Зависимость p(t) называют законом надеж­ности.

Параметр потока отказов восстанавливаемого элемента ω(t)— это среднее количество отказов элемента в едини­цу времени.

Процессы восстановления (аварийного простоя) отка­завших элементов для практических расчетов наиболее ча­сто характеризуются средним временем восстановления (временем аварийного простоя), которое обозначим Т_в.

Для потребителей II категории перерыв в электроснаб­жении приводит к последствиям, которые могут быть вы­ражены в виде экономического эквивалента — ожидаемого среднегодового народнохозяйственного ущерба от наруше­ния электроснабжения У, тыс. руб/год.

Среднегодовой ущерб из-за аварийного (вынужденного) нарушения электроснабжения определяется так:

(1)

где: -параметр потока отказов (среднее количество отказов в год) ,отказов/год;

-среднее время восстановления электроснабжения , лет/отказ;

-суммарная наибольшая нагрузка нормального режима, кВт;

-коэффициент ограничения нагрузки по­требителя;

-расчетный удельный годовой ущерб из-за вынужденного перерыва электроснабжения,, тыс. руб / (кВт*год).

Параметр потока отказов и среднее время восстанов­ления элементов электрических сетей определяются из справочной литературы.

Коэффициент ограничения нагрузки потребителей ра­вен отношению нагрузки, которую необходимо отключить в данном режиме при данном отказе, к суммарной наиболь­шей нагрузке нормального режима. При полном прекра­щении электроснабжения =l. B сети с полным резерви­рованием при отказе любого ее элемента потребитель может получить всю необходимую ему мощность. В этом слу­чае потребитель не испытывает перерыва в электроснабже­нии и = 0.

Величина равна мощности нагрузки, отключаемой при отказе. Среднее количество энергии, не отпущенной за год потребителю, равно произведению пер­вых четырех сомножителей в (1).

Удельные показатели ущерба определяются по кривым, приведенным в справочной литературе, в зависимости от состава нагруз­ки и коэффициента ограничения нагрузки .