книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник

трансформатор блока типа ТДЦ-360000-220; 242/20 кВ;

360 МВ-А; ик= 13%; А«=1 450 кВт.

Приняв за базисную мощность полную мощность ге­ нератора S6 = 353 МВ- А и за базисное напряжение — номинальное напряжение генератора 1>б= UHOM= 20 кВ, определим параметры схем замещения.

Рис. 4-12. Принципиальная схема и схемы замещения к примеру 4-2.

Схема замещения для определения начального зна­ чения периодической составляющей тока (рис. 4-12,6).

Сопротивление генератора не требует приведения, по­ скольку оно выражено в относительных единицах отно­ сительно номинальных параметров генератора, приня­ тых за базисные:

х"а = 0,173 отн. ед.

Сопротивление трансформатора

Схема замещения для определения постоянной вре­ мени апериодической составляющей тока. Индуктивное сопротивление обратной последовательности взято из каталога в относительных номинальных единицах и не требует приведения X-i — 0,238отн. ед.

Индуктивное сопротивление трансформатора вводит­ ся величиной, приведенной в предыдущей схеме заме­ щения хт= 0,127 отн. ед. Активное сопротивление ста­ тора генератора задано в именованных единицах при температуре 15°С. Поскольку в задаче требуется опре­ делить ток в начальный момент включения генератора (обмотки не нагрелись до рабочей температуры), тем-

100

пературным изменением активного сопротивления мож­ но пренебречь:

Активное сопротивление трансформатора определя­ ется на основе данных о потере активной мощности в опыте к. з. трансформатора

в относительных базисных единицах

гт*(б) = 0,00448 | | . = 0 , 00395 отн. ед.

Определение начального значения периодической со­ ставляющей тока статора при самосинхронизации. При самосинхронизации генератор развозбужден и его E"q = = 0. Поскольку величина тока в любой период опреде­ ляется разностью напряжений по концам этой цепи и суммарным сопротивлением цепи, начальное значение периодической составляющей тока будет равно:

1

0,173 + 0,127 = 3,33 отн. ед.

(Здесь полезно вернуться к § 2-9 и отметить, что за­ писанное там выражение для тока самосинхронизации

101

Определение наибольшего начального значения пе­ риодической составляющей при несинхронном включе­ нии блока с возбужденным генератором. Наибольшее значение тока возникает при ошибочном включении вы­

ключателя при точной синхронизации, когда сдвиг Е"q

по фазе относительно 0 Шбудет составлять 180°, Е"q на холостом ходу равно напряжению шин. При этом ток в цепи генератора будет равен:

Поэтому, не повторяя проделанных расчетов, можно сделать вывод, что наибольшее начальное значение пе­ риодической составляющей и ударный ток при несин­ хронном включении будут вдвое больше соответствую­ щих токов при самосинхронизации блока.

П р и м е р 4-3. Рассчитать кривую изменения пере­ ходного тока турбогенератора ТВ-60-2 при трехфазном к. з. на его зажимах. При расчетах демпфирующим влиянием бочки ротора пренебречь. Принять постоянную времени системы возбуждения равной нулю. До к. з. генератор работал при номинальных условиях.

В дополнение к параметрам генератора ТВ-60-2, при­

15 °С; ток возбуждения при холостом ходе //х.х = 225 А; Дном= 717 А; //Пр = 2//ном. Решение проводится в системе относительных единиц при номинальных параметрах ге­ нератора. Изменение периодической составляющей при заданных в примере условиях описывается выражением

(4-33)

Начальное значение переходной э. д. с.

Е'0 — Uo+ Iqx' sin ф0= 1+ 1• 0,24 • 0,6= 1,14 отн. ед.

Постоянная времени по (4-49)

Для ее определения приведем к относительным еди­ ницам сопротивление ротора по (4-62), предварительно

102

пересчитав его к рабочей температуре 75 °С

Рис. 4-13. Кривая изменения периодической составляющей тока .статора во времени при трехфазном к. з. на зажимах турбогенератора ТВ-60-2, полу­ ченная расчетом в примере 4-3.

Используя полученные значения, определим:

Тогда периодическая составляющая переходного то­ ка будет изменяться по закону (рис. 4-13)

*

П р и м е р 4-4. Определить величину начального зна­ чения периодической составляющей и ударный ток, ко­ торые будет посылать асинхронный двигатель питатель­ ного электронасоса к месту трехфазного к. з., возник­ шего в непосредственной близости от шин б кВ собственных нужд. До к. з. двигатель работал при но­

Г л а в а п я т а я

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

5-1. НАЗНАЧЕНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ

Для совместной работы генераторов, силовых трансфор­ маторов, линий электропередачи их необходимо электри­ чески объединить и снабдить устройствами для управ­ ления и защиты от ненормальных режимов и поврежде-

104

кий. Это осуществляется при помощи распределительных устройств — электроустановок, предназначенных для объединения электрических цепей и размещения аппа­ ратов управления и защиты. Аппараты и проводники (шины) распределительного устройства (РУ), относя­ щиеся к отдельной электрической цепи (генератору, си­ ловому трансформатору, линии электропередачи и Д р . ) ,

составляют электрическое присоединение. Все электри­ ческие присоединения одной ступени напряжения обыч­ но объединяют при помощи трехфазных сборных шин — неизолированных (голых) фазных проводников, укреп­ ленных на изоляторах.

(разъединители), при рабочих токах (выключатели на­ грузки, выключатели), при токах перегрузки или токах к. з. (плавкие предохранители, выключатели); б) из­ м е р и т е л ь н ы е аппа ра т ы для измерения напряже­ ния и частоты (трансформаторы напряжения, емкостные

ний (разрядники).

Электрооборудование должно удовлетворять следую­ щим общим требованиям.

1. Эл е к т р и ч е с к о й п р о ч н о с т и и з о л я ц и и — способности выдерживать длительно приложенные на­ пряжения, соответствующие наибольшим рабочим для данного РУ, а также противостоять перенапряжениям, возникающим в электроустановке кратковременно.

режимах без опасных (для контактных соединений и изоляции) перегревов.

3. Э л е к т р о д и н а м и ч е с к о й и т е р м и ч е с к о й

105

Кроме того, к аппаратам в соответствии с их назна­ чением предъявляют ряд частных требований.

5-2. ИЗОЛЯТОРЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И АППАРАТОВ

Токоведущие части аппаратов, шины РУ, провода воз­ душных линий электропередачи имеют различные потен­ циалы и поэтому их удаляют друг от друга и от зазем­ ленных металлоконструкций на определенные расстоя­ ния, т. е. изолируют воздушными промежутками. В ме­ стах крепления токоведущие проводники изолируют от заземленных опорных конструкций при помощи изоля­ торов.

Конструкция изоляторов должна обладать электри­ ческой и механической прочностью и противостоять не­ благоприятным атмосферным воздействиям. Наилучши­ ми характеристиками обладают изоляторы из фарфора и закаленного стекла.

По назначению и конструкции изоляторы разделяют на опорные, проходные и подвесные, а по роду уста­ новки различают изоляторы для внутренней и наружной установки.

Все изоляторы конструируют так, чтобы их пробив­ ное напряжение было выше напряжения перекрытия (разряда по поверхности). В этом случае при повыше­ ниях напряжения изолятор не разрушается, а перекры­ вается и при быстром отключении остается неповреж­ денным. При наружной установке поверхность изолято­ ров подвержена воздействию атмосферных осадков, поэтому они имеют развитую ребристую поверхность . Для работы в особо загрязненных районах (вблизи метал­ лургических и химических заводов, морей и т. п.) кон­ струируют специальные изоляторы с сильно развитыми поверхностями и в некоторых случаях с подогревом по­ верхности для быстрого испарения влаги, осушения по­ верхности, т. е. для уменьшения загрязнения и повыше­

106

(рис. 5-1,а, г), к которому с помощью цемента прикреп­ лены элементы арматуры: чугунный фланец для закреп­ ления изолятора на опоре и шапка (колпачок) для крепления шины к изолятору. Стержневые изоляторы для внутренней установки на напряжение 3—10 кВ из­ готовляются двух серий (рис. 5-1,а, б): серии О (опор­ ные) с наружной заделкой арматуры и серии ОМ

Рис. 5-1. Опорные изоляторы.

(опорные малогабаритные) с внутренней заделкой ар­ матуры. Для наружной установки на напряжении 35 кВ применяют стержневые изоляторы типа СТ-35 (рис. 5-1,г). Стержневые изоляторы на напряжения ПО—220 кВ и выше представляют собой колонны из нескольких изоляторов на меньшее напряжение, соеди­ ненных между собой металлической арматурой.

Штыревые изоляторы предназначены для наружной установки на напряжения 3—35 кВ и выше. Они имеют фарфоровый корпус, состоящий из одного или несколь­ ких фигурных элементов, соединенных цементной замаз­ кой и укрепленных на стальном штыре. В верхней ча­ сти фарфорового корпуса армируется шапка (рис. 5-1,б).

Механическую прочность опорных изоляторов харак­ теризуют величиной минимальной разрушающей меха­ нической нагрузки (^разр), приложенной к головке изо­ лятора перпендикулярно к его оси.

107

П р о х о д н ы е и з о л я т о р ы предназначены для изоляции проводников, проходящих через стены зданий или через заземленные кожухи аппаратов. Они состоят из диэлектрического (фарфор, бакелизированная бума­ га и др.) корпуса цилиндрической или веретенообразной формы, внутри которого проходит токоведущий стер­ жень прямоугольного или круглого сечения. В средней части корпуса устанавливают металлический фланец для крепления изолятора в стене или аппарате. При но­ минальных напряжениях 3—10 кВ диэлектрический кор­ пус выполняют из фарфора или бакелизированной бу­ маги, а при напряжениях 35 кВ и выше корпус пред­ ставляет собой сложную изоляционную конструкцию, состоящую из фарфора, картона, бумаги, трансформа­ торного масла.

Сечение токоведущего стержня определяется номи­ нальным током проходного изолятора. При больших номинальных токах (2000 А и более) проходные изоля­ торы изготовляют без токоведущих частей. Через такие изоляторы (шинного типа) при монтаже пропускают же­ сткие шины распределительного устройства.

П о д в е с н ы е и з о л я т о р ы применяют для подвес­ ки к опорам проводов воздушных линий электропереда­ чи. Они бывают тарелочного и стержневого типов. Наи­ большее распространение в Советском Союзе получили подвесные изоляторы тарелочного типа, из которых со­ бирают гирлянды изоляторов.

5-3 КОНТАКТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ

Места соприкосновения отдельных проводников в аппа­

ния, отключения и переключения электрических цепей. Неразмыкаемые контакты подразделяют: на непод­ вижные, в которых отсутствует взаимное перемещение контактных поверхностей (контактные соединения про-

108

водов, шин и проводников к электрическим аппаратам); на подвижные, в которых контактные поверхности мо­ гут иметь взаимное перемещение без нарушения элек­ трического контакта (контакты скольжения или кача­ ния, применяемые, например, в коммутационных аппа­ ратах). Размыкающие контакты по своему назначению разделяются: на г л а в н ы е , обеспечивающие прохожде­ ние длительных рабочих токов и кратковременных то­ ков в аварийных режимах без повреждений; на д у г о ­

силам (свариванию, вибрации, окислению), возникаю­ щим при коммутации токов в рабочих или аварийных режимах.

Эти функции контактов в коммутационных аппара­ тах часто совмещают (при рабочих токах до 1500А).

Контакты различают по форме соприкасающихся по­ верхностей на т о ч е ч н ые , л и н е й н ы е и п л о с к и е . Понятия «точечный», «линейный» и «плоский» контак­ ты — условны, так как связаны с геометрическими абст­ ракциями и предполагают идеально гладкие поверх­ ности.

Реальные контактные поверхности всегда обладают некоторой шероховатостью, а их соприкосновение осу­ ществляется лишь в некоторых бугорках или «точках» (площадках), через которые проходят токи. При этом около контактных поверхностей ток в проводниках рас­

слой из окислов, хлоридов, сульфидов и других соеди­ нений, проводимость которых ничтожно мала, и в общем

Як = Я с + Я п л -

Сопротивление контакта зависит не только от фор­ мы, состояния (наличия окислов) и температуры сопри­

109