
книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник
.pdfДалее определяется базисное сопротивление для вы ражения роторных величин сопротивления в статорных базисных величинах
2/б —• /2 |
St |
(4-61) |
|
l2f , A , |
|||
Чб |
|
При этих условиях активное сопротивление контура ротора в относительных статорных единицах выразится как
|
/ 2 |
х2 |
|
П = Гf |
1fx.x^ad, |
(4-62) |
|
|
56 |
При расчетах токов к. з. обычно делают следующие допущения:
а) не учитывают насыщения стали машин и транс форматоров (погрешность токов в сторону уменьшения тока к. з.);
б) не учитывают токов намагничивания трансфор маторов и автотрансформаторов (погрешность в сторо ну снижения тока к. з.);
в) все элементы трехфазной системы принимаются симметричными;
г) не учитывают емкостных проводимостей элемен
тов схемы; |
|
|
|
|
|
д) |
пренебрегают |
учетом |
активных сопротивлений в |
||
схеме. |
Если rs < l/3xs, то |
погрешность |
определения |
||
тока не выходит за пределы 5% |
(погрешность в сторону |
||||
увеличения тока к. з.); |
|
генераторов |
в процессе |
||
е) |
не учитывают |
качаний |
к. з. Принимают, что э. д. с. всех источников тока совпа дают по фазе (погрешность в сторону увеличения токов в точке к. з.).
Эти допущения, не внося больших погрешностей, сильно упрощают расчеты. Вместе с тем принятие ука занных допущений делает излишним уточнение величи ны переходной или сверхпереходной э. д. с. генераторов и вполне оправдывает приравнивание ее относительной единице напряжения.
Необходимая точность расчетов и учет различных факторов, как и во всех инженерных расчетах, опреде ляется целью расчета. Повышенной точности расчетов требуют исследования поведения автоматических уст ройств и элементов релейных защит при к. з. и др. Для
90
многих практических целей выбора аппаратов, токове дущих элементов и т. д. вполне приемлемы все указан ные выше допущения.
Особенности расчета токов к. з. в сетях напряжением ниже 1 000 В (например, 380/220 В с. н. станций) опре деляются сравнительно малой мощностью сетей. При этом можно принимать периодическую составляющую тока к. з. неизменной за все время к. з. Кроме того, в сетях до 1 000 В величины активных сопротивлений элементов сети играют заметную роль как в ограниче нии токов к. з., так и в быстром затухании апериодиче ской составляющей. При этом величина периодической составляющей тока к. з. должна рассчитываться по
/ п— |
(4-63) |
V А + А
где все величины представлены в относительных едини цах при общих базисных условиях.
Величины активных сопротивлений проводов и кабе лей для трехфазных цепей обычно даются в справоч никах наряду с индуктивными сопротивлениями.
При защите сетей плавкими предохранителями, не обладающими токоограничивающей способностью (см. гл. 5), на величину тока к. з. в сетях до 1 000 В могут значительно влиять асинхронные двигатели, непосредст венно присоединенные к месту к. з. кабелями небольшой протяженности. В этом случае двигатель будет посылать к месту к. з. периодический ток следующей величины:
|
|
PJ |
г ~ п Q/ I |
А |
(4-64) |
|
|
' к.дв ■ |
'■/ н о м |
Н О М » |
|
где |
0,9 — начальное |
значение сверхпереходной |
э. д. с. |
||
двигателя, |
отн. ед.; /*п — относительная величина пуско |
||||
вого |
тока |
двигателя; /ном — номинальный ток |
двига |
теля, А.
Для иллюстрации применения рассмотренных мето дов расчета разберем следующие примеры.
П р и м е р 4-1.
В схеме на рис. 4-10,а рассчитать начальное значе ние токов трехфазного к. з. в точках Kl, К2, КЗ. Пара метры элементов схемы: турбогенераторы Г1 и Г2 типа ТВ-60-2; 60 МВт; 10,5 кВ; coscp = 0,8; x"d = 0,122;
91
\ |
1 |
|
лг |
____ |
|||
] |
1 |
|
1 |
|
|
fiS 1 |
* \ Kt |
|
|
1 |
Рис. 4-10. Схема
а — принципиальная схема; б — схема замещения для расчета
92
трансформаторы 77, Т2 типа ТДН-40000-220;
242/10,5 кВ; ик= 12%; 40 МВ • А;
трансформаторы ТСН1, ТСН2 типа ТДН-10000-10; 10,5/6,3 кВ; «„= 8 %; 10 МВ - А;
токоограничивающий секционный реактор PC типа РБА-10-3000-12; 10 кВ; 3 000 А; хр = 12%;
токоограничивающий реактор линейный РЛ типа РВА-10-600-4; 10 кВ; 600 А; хр = 4%.
Воздушные линии 220 кВ имеют удельное сопротив ление хУд=0,4 Ом/км; длина Л1 60 км; длина Л2 40 км. Система С задана неограниченной мощности. С точки зрения расчета токов к. з. такая система в схеме за мещения должна обладать внутренним сопротивлением, равным нулю, а напряжение на шинах, представляющих выходные шины системы, должно быть неизменным при любых переходных процессах.
Р е ше н и е . Составляем расчетную схему замещения (рис. 4-10,6). Рассчитываем параметры элементов схе мы замещения и приводим их к единым базисным усло виям. За базисную мощность удобно принять дважды встречающуюся мощность генератора
о,оз17 |
о,огге |
0,05*3 |
|
||
|
д) |
<7 |
участка системы. |
в—д — преобразованные |
|
трехфазного к. з.; |
схемы замещения. |
93
■ На первой ступени напряжения (генераторное на пряжение) за базисную величину примем номинальное напряжение генераторов
(Уб1= 10,5 кВ.
Напряжение системы, равное 231 кВ, примем за ба зисное напряжение второй ступени
Нбг= 231 кВ.
За базисное напряжение третьей ступени примем
U бз = 6,3 кВ.
Соответственно базисные токи на этих ступенях на пряжения будут:
I6l |
rS6 _ |
75 |
= 4,12 кА; |
||
Vs uii |
К З -10,5 |
||||
Т _ |
|
|
|||
Sg |
75 |
-0,188 |
кА; |
||
*бг -- |
Vs с б2 |
VS -231 |
|||
I б3 |
Sg |
75 |
= 6 ,86 |
кА. |
|
Vsuit |
1^з -б,з |
Выразим сопротивления элементов схемы замещения в относительных единицах при принятых базисных усло виях. Сопротивления генераторов заданы в относитель ных единицах при номинальных условиях, поэтому
|
|
|
|
|
|
t/L. |
.ч. |
|
|
•^1*(б) |
' ■^♦(б) |
' X |
d*(ном) |
сном U'. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
61 |
= |
0,122 |
10,52 |
75 |
- 0 ,12 2 |
отн. |
ед. |
||
|
|
75 |
10,52 |
|
|
|
|
|
Сопротивление трансформатора собственных нужд |
||||||||
ик % UНОМ |
|
8 |
10,52 |
75 |
=0,6 отн. ед. |
|||
-^Э>и(б) -- |
100 5 Н0М и-2 = Аоо' |
ю |
10,52 |
|||||
|
|
|
61 |
|
|
|
|
|
Сопротивление линейного реактора |
|
|||||||
|
л;"4«(б) |
. ХР % |
|
|
V s / ,6i |
|
||
|
|
юо Y s i |
Сб1 |
|
||||
|
|
|
|
Г о IЕ |
|
|||
|
4 |
10 |
4,12 |
|
отнед- |
|
||
|
Too щб'ТоТб ~ 0 , 2 6 |
|
||||||
Сопротивление секционного реактора |
|
|||||||
v |
_ |
12 |
10 |
4,12 |
п . KR |
отн. ед. |
||
*^5*(б) |
юо* 3 |
*10 5— 0> 15о |
94
Сопротивление |
трансформаторов |
связи |
с системой |
|||
77 и Т2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
°/о |
и2 |
|
|
•^«*(6) --- |
-- |
|
ном |
|
||
100 |
*^ном |
|
||||
|
|
|
|
|
||
_ 12 |
10-52 |
75 |
—0,225 |
отн. ед. |
|
|
— 100* |
40 |
10,5* |
|
|||
Воздушная линия Л 1 |
|
|
|
|
||
х **{б) = хуя1 |
= |
0 ,4 -6 0 --^ - = |
0,0338 |
отн. ед. |
||
<+2 |
|
01 |
|
|
|
Воздушная линия Л2
|
■*в*(б) = |
0.4-40•'2^ г = 0,0226 отн. ед. |
||||
П р е о б р а з о в а н и я с х е м ы з а м е щ е н и я д л я |
||||||
р а с ч е т а т о к а |
к. з. в |
т о ч к е |
/(7. |
сопротивлений |
||
Для |
простоты |
написания |
индексы |
|||
можно |
опускать, |
оставив |
номер. |
Вновь |
появившиеся |
|
в результате преобразований |
сопротивления удобно |
обозначать порядковыми номерами. Току в ветвях так же удобнее присваивать номер сопротивления, через которое он проходит. Принято за положительное на правление тока принимать направление от источника тока к месту к. з.
Преобразовываем треугольник сопротивлений х5, хВг
X! в звезду Хю, Х н , |
х 12 (рис. 4-10,в) |
|
|
|
||
Л',О-- Хь+ |
|
|
0,225-0,225 |
___ |
0,0844; |
|
+ |
Х7 |
0,156 + 0,225 + |
0,225 |
|
||
*11 = х 5 + |
|
|
0,156-0,225 |
__ |
0,0579; |
|
х6+ |
х7 |
0,146 + 0,225 + |
0,225 |
|
||
Л'12 -- - Хъ + |
X7 X3 |
|
0,225-0,156 |
_ |
0,0579. |
|
xe+ |
X, |
0,156 + 0,225 + |
0,225 |
|
||
Последовательное соединение Xi |
с х ц |
и x z с х12 |
||||
xi3—Xi + хн = 0,122 + 0,0579 = 0,18; |
|
|||||
Х14=Хг+Х12= 0,122 + 0,0579= 0,18. |
|
95
Параллельное |
|
соединение |
ветви Е1, |
х13 с ветвью |
|
Ег, Xik |
|
|
|
|
|
Ег = Ех || Ег |
|
E iX Xi+ E 2x u |
1 -0 ,1 8 + |
1-0,18 |
|
|
Xij + Х14 |
|
0,18 + |
0,18 |
|
|
|
|
|||
X■ |
II |
0,18 |
0.09 |
(рис. 4-11, г). |
|
1S |
|
|
|
|
|
Последовательное соединение xi5 с Хю
Х16==^15_ЬЛ'1о=:10>09 + 0,0844 = 0,1744.
Параллельное соединение ветви Е3, xi8 с ветвью U, х8
Е гХе + |
U x H _ Д 1-0,0388 + |
1-0,174 |
1, |
||
xs + |
хи |
0,0388 + |
0,174 |
||
|
|||||
при параллельном |
|
соединении ветвей с одинаковой |
э. д. с. результирующая |
э. д. с. остается без изменения |
при любых сопротивлениях ветвей |
|
х — у. и у- — |
0,0388-0,Ь 4 —0 0317 |
II Л 1в— |
0,0388 + 0,174 — |
Последовательное соединение Хп с х9
Xi8= хп + х9=0,0317 + 0,0226 = 0,0543.
Ток в месте к. з. в относительных единицах
В, |
1 |
18,4 отн. ед. |
|
^ ’8 "х)8 |
0,0543 |
||
|
Ток в месте к. з. в именованных единицах
/к1= Л8*(б)/бз= 18,4 • 0,188 = 3,46 кА.
Определяем ток, который к месту к. з. посылают генераторы ТЭЦ. При равенстве относительных значе ний э.‘ д. с. и напряжения системы распределение токов по параллельным ветвям происходит обратно пропор ционально сопротивлениям ветвей. В случае разных ве личин э. д. с. распределение токов находится по разно сти напряжений в узлах системы при к. з. и величинам сопротивлений, соединяющих узлы.
В рассматриваемом |
примере распределение тока |
/ 18= /э в узле А системы |
(рис. 4-10,г) между ветвями 8 |
96
и 16 происходит обратно пропорционально сопротивле ниям х%и лив. Таким образом, ток
___%я -='18,4- xs+ X]
0 , 0 3 |
3 8 |
=2,92 отн. ед. |
|
0 , 0 3 3 8 + |
0 ,1 7 4 |
||
|
Дальнейшее распределение токов упрощается тем, что схема симметрична (сопротивления ветвей генера торов одинаковы). Следовательно, от каждого генера тора поступает половина тока / 16
Л*(б) = +>*(б)==-^-==-2- = М |
6 отн. ед. |
|
В именованных единицах ток генераторов |
||
А —/г = / 1*(б> ■/бт= 1,46 - 4,1 2 = |
6,02 |
кА. |
П р е о б р а з о в а н и е с х е м ы з а м е щ е н и я д л я |
||
р а с ч е т о в т о к а к. з. в т о ч к е |
К2. |
Не повторяя |
предшествующих преобразований, за исходную схему можно принять схему на рис 4-10,в. Ветвь 9 можно от бросить, как не имеющую источников тока, а на шины Г2 надо подключить ветвь линейного реактора х4. После этого схема получит вид схемы на рис. 4-11,а. При по следующих преобразованиях схем элементы пронумеро ваны последующими номерами, чтобы не было повто ряющихся номеров.
Последовательное соединение х$ с хю |
|
|
|
||||
*19=*8 + *ю=0,0338 + 0,0844 = 0,118 |
отн. ед. |
||||||
Последовательное |
соединение |
Xi |
с |
хц |
определено |
||
ранее *i3 = 0,18 отн. ед. |
|
xi3, |
Еt с |
ветвыо |
|||
Параллельное соединение ветви |
|||||||
*19, U |
м |
0,118-0,18 |
пП7,г |
|
|
||
, |
отн. |
ед., |
|||||
•*20— -*i9 !1-*is |
0,118 + 0 18 |
:*= 0,0715 |
Еъ= Et \]U — 1 отн. ед. (рис. 4-11, б).
Последовательное соединение *20 с х&
*21= * 2о+ * 12=0,0715 + 0,0579=0,129 отн. ед.
Параллельное соединение ветви х2\, Еъ с ветвью ге нератора Г2
Ев = Еъ|] Я2= 1 отн. ед.;
0 , 1 2 9 - 0 , 1 2 2 |
„ |
|
х, — — :------ |
:------- |
=0,063 отн. ед. |
0 , 1 294+ |
0 , 1 2 2 |
|
7—551 |
97 |
Последовательное соединение j:s cx4
*23 = + *4= 0,063+ 0,26 = 0,323 отн. ед.
Здесь полезно обратить внимание на то, что наи большую долю результирующего сопротивления лггз со-
1г1 В
о,згз
|
— |
/ |
|
Es о,вes |
|
|
д) |
|
Рис. |
4-11. Преобразования схем замещения к приме |
|
|
ру 4-1. |
|
ставляет |
сопротивление токоограничивающего |
линейно |
го реактора х4.
Ток в месте к. з. (рис. 4-11,в)
== 0^23“ 3,1 0ТНед-
Ток в месте к. з. в именованных единицах Ла = ^2з/б1= 3,1 • 4,12= 12,8 кА,
96
Распределение токов показывает, что от генератора Г2 к месту к. з. приходит ток
'2*(б) |
|
= |
3,1.. |
0,129 |
1,59 отн. ед. |
|
|
0 ,1 2 2 + |
0,129 |
||||
|
Х 2 + Х 21 |
|
|
|||
или /2=/г*б/б1= |
1,59-4,12=6,55 кА. |
|
||||
От генератора |
Г1 к месту к. з. |
К2 приходит ток |
||||
|
; .*(б ) = |
— |
Л) * l f + *It== |
|
||
|
^=(3,1-1,59).о7110^ |
;1з = |
0,89 отн. ед. |
или /i = 0,89-4,12 = 3,66 кА.
Сравнение токов к. з. от Г1 и Г2 характеризует токо ограничивающее действие секционного реактора PC (х5).
П р е о б р а з о в а н и е с х е м ы з а м е щ е н и я д л я р а с ч е т а т о к а к. з. в т о ч к е КЗ. Из рассмотрения рис. 4-10,а видно, что преобразования схемы можно не
повторять и |
принять |
уже преобразованную |
схему |
(рис. 4-11,6), |
в которой |
вместо сопротивления |
дд надо |
ввести сопротивление xs. Тогда схема замещения при мет вид, показанный на рис. 4-11,а, который преобразу ется к расчетному виду (рис. 4-11,6):
A:24= ^2lll^2 + X3= X22+ X3= 0,063 + 0,6 = 0,663 отн. ед.
и £ 6= 1.
Относительное значение тока в месте к. з.
/ 24*{б) = £б/*24= 1/0,663= 1,51 отн. ед.
или /24= 1,51 • 6,8 6 = 10,4 кА. |
значение пе |
|
П р и м е р |
4-2. Определить начальное |
|
риодической |
составляющей тока статора |
генератора 4 |
и ударный его ток при включении блока 4 по схеме на рис. 4-12 способом самосинхронизации. Сравнить вели чины найденных токов с одноименными наибольшими токами, возникающими при ошибочном несинхронном включении блока 4 на шины 220 кВ, когда генератор возбужден.
Параметры элементов следующие:
турбогенератор типа ТГВ-300; 353 МВ-А; 300 МВт, 20 кВ, 10,2 кА, х"а = 0,173; rCT(i5 °С)=0,00128 Ом; X-i= = 0,238;
7 * |
99 |