точной полнотой характеризуется следущими величина ми:
- ударным током к.з. |
; |
|
- мгновенным амплитудным значением полного тока |
к.з. в различные моменты времени |
i t ; |
- действующим значением полного тока в различные |
моменты времени It j |
|
|
- действующим значением периодической составляю |
щей тока к.з. за первый период |
|
; |
-действующим значением установившегося тока к.з.
-скоростью изменения тока к.з. в течение первого полупериода и др.
Ударный ток к.з. i - наибольшее мгновенное зна чение полного тока к.з. Он представляет собой сумму апериодической составляющей га и наибольшего амплитуд ного значения периодической составлящей тока к.з. v
в момент времени t^ . Вычисление необходимо для проверки аппаратов защиты на электродинамическую устойчивость и коммутационную способность.
Мгновенные значения полного тока к.з. в различные моменты времени требуются для проектирования селектив ной защиты.
Действущие значения полного тока, периодической составлящей и установившегося тока к.з. вычисляются в соответствии с определением действующего значения через соответствующие мгновенные амплитудные значения токов:
и служат для проверки селективных и установочных ав томатов на коммутационную способность.
Скорость изменения тока к.з. в течение первого полупериода является важной характеристикой, необходи мой для проверки по режиму к.з. быстродействующих ав томатических выключателей. Она определяется по следую щей формуле:
Внастоящем параграфе приводятся результаты иссле дований процессов к.з. в системе на 400гц , проведен ных с помощью математического моделирования на АВМ, и их анализ.
Воснову рассмотрения положена система, состоящая из СГ и линии передачи до точки к.з. Параметры СГ на
=400 гц , принятые при исследовании, приведены в табл. 5-3. Там же приведены параметры СГ нормальной частоты типа MCK-I875.
Из рассмотрения табл. 5-3 следует, что параметры СГ повышенной частоты определенным образом отличают ся от соответствующих СГ нормальной частоты.
Всвязи с тем, что СГ повышенной частоты является высокооборотным, он имеет неявнополюсный ротор. Поэто
|
|
|
|
|
|
му если у |
СГ MCK-I875 поперечная |
синхронная |
реактив |
ность |
примерно в два |
раза меньше, чем |
, то |
у СГ повышенной частоты |
= |
. По той же причине, |
в отличие от СГ |
типа ИСК, |
у него нет специальных демп |
ферных обмоток, |
в связи с |
чем переходная и сверхпере |
ходная продольные реактивности имеют большие значения
при значительно меньших продольных синхронных реактив ностях.
В связи с повышенной частотой при близких значе
ниях |
реактивностей |
и активных |
сопротивлений |
соответ |
|
ствующие постоянные времени у рассматриваемого СГ |
|
меньше примерно в восемь раз ( |
) "• например, |
|
Т(/0 |
меньше в 7,5 |
раза, а |
Та - в 6,5 раза. Ис |
|
ключение составляют |
постоянные |
времени Тгс/ |
и 7^ |
, |
величины которых примерно одинаковы как у СГ |
повышен |
|
ной частоты, так и у ИСК. Это связано опять-таки с неявнополюсной конструкцией ротора и с отсутствием специальных демпферных обмоток у СГ повышенной часто
ты. По той же причине величины |
и |
7 Ц |
У |
такого СГ |
по своим значениям близки к |
Jd |
,• тогда |
как у МСК |
они более чем на порядок меньше |
|
. |
При рассмотрении процесса к.з. предполагалось, что СГ имеет современную систему автоматического ре гулирования напряжения с фазовым компаундированием. Линия передачи до точки к.з., представляющая собой трехжильный кабель некоторой длины, учитывалась как соответствующее активно-индуктивное сопротивление
г* V * * *
При этом брались два соотношения активных и ин дуктивных сопротивлений линии, I ; I и I : 3, как наиболее вероятные для возможных сечений кабелей при рассматриваемых удалениях точек к.з.[6 0 ] .
В основу математического моделирования процесса к.з. на АВМ положены полные уравнения Горева-Парка.
При моделировании были приняты следующие допуще
ния:
I) в процессе к.з. явления насыщения стали отсу тствуют f
2)скорость вращения генератора за весь период процесса остается неизменной и равной синхронной;
3)напряжение возбуждения в момент к.з. под дей ствием регулятора возбуждения изменяется по закону единичной функции.
Первые два допущения общеприняты при расчете к.з. Они не приводят к существенным погрешностям, но
значительно упрощают исследование . Последнее допуще ние связано с закономерностью работы системы фазового компаундирования. Известно, что при глухом к.з. в связи с большим значением тока в статоре генератора хорошо рассчитанный возбудительный трансформатор рабо тает в насыщенном режиме. Напряжение возбуждения после начального всплеска снижается весьма незначи тельно, достигая установившегося "потолочного" значе ния. Следовательно, при глухих к.з. напряжение воз буждения по существу изменяется по закону единичной функции.
По мере удаления точки к.з. от зажимов генератора сигнал по каналу тока уменьшается, а по каналу напря жения увеличивается. Как это будет сказываться на ходе изменения напряжения и тока возбуждения?
Оказывается, что начиная с жл=0 до некоторого удаления значение установившегося тока возбуждения остается примерно постоянным и близким к потолочному
значению. Далее |
постепенно |
начинает уменьшаться. |
На рис. 5-14 представлены кривые |
и |
vroo= f (z A) |
» полученные на модельном генераторе |
лаборатолии ВМОЛА. В данном случае начиная с z =0 -
и до |
2Л = 0,2 |
т |
0,25 |
величина |
Л |
остается при |
мерно |
постоянной |
и |
равной |
потолочному значению. Одно- |
1
временно по мере роста |
%л напряжение генератора |
|
постепенно увеличивается от 0 до номинального. При |
|
этом напряжение |
игоо |
становится равным номинально |
му с |
гл =*0,2 |
f 0,25. |
Характер изменения *гоо |
и |
|
До указанного |
критического значения гл |
го |
ворит о том, что регулятор исчерпал свои возможности и не может обеспечить напряжение постоянным и равным но минальному при данном потолке возбуждения. После крити
ческого значения |
zA |
сигнал по |
каналу |
тока |
значи |
тельно |
снижается, |
и возбудительный |
трансформатор на |
чинает |
работать в ненасыщенном режиме. В |
связи |
с этим |
А |
и |
< р |
начинают устанавливаться в соответ |
|
Л |
|
ствии с присоединенной нагрузкой при условии |
|
|
const |
|
|
Критические |
значения % определяются параметрами |
генератора и потолком возбуждения. Для генераторов с
приведенными в табл. 5-3 параметрами при |
“рпот = |
= ( 5 -f б |
критические значения |
%л лежат |
в пределах от 0,25 до 0,35 о.е. Поэтому в этих преде лах можно без существенных погрешностей считать, что под действием автоматического регулятора с фазовым компаундированием напряжение возбуждения изменяется по закону единичной функции /б1] .
С учетом указанных допущений исходные уравнения процесса к.з. в рассматриваемой системе имеют следую
щий вид [ч ч ] |
: |
|
|
|
|
|
|
/ ° ^ = “ V |
|
|
|
|
eid |
'■> |
|
{ |
|
|
•£- |
|
x a d |
e - |
Р Г Тс |
"f |
|
|
|
|
xfs Tdo |
|
xfs Td0 |
id 7 |
do |
' |
|
|
|
x td |
|
v?d- |
X<xd |
'ied 7 |
T-idx zats |
71■zd x -zeds |
- |
|
|
|
|
|
|
|
%r A |
fc |
|
X3 |
ei% ’ |
|
|
|
|
9* |
|
|
xn |
|
|
|
X . |
|
|
p VЧ=- г. ,x. |
|
'f |
T^x. |
'4 |
7 |
Xad %ds |
Xps Vrf s x~ ^- V z d |
) - , |
|
H fiV * * |
^ |
|
|
|
)7 |
|
|
а. (О) |
при |
t < |
0 j |
|
uf |
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ ^ f n o T |
ПрИ |
t > |
0 |
) |
|
- хэ*с[=-ег</ +% |
i |
|
|
|
|
|
|
|
? |
|
|
|
|
* II |
' { |
|
1 |
i |
|
\ |
|
* , |
+ |
~<*fs |
x z d s |
J |
|
|
|
|
г ц• |
|
|
1 |
|
|
|
II |
|
+DC |
О 7 |
|
|
|
|
и |
|
|
|
(р |
= |
лг |
|
г |
+ Р |
7 |
т у э |
у э |
9 |
|
г 9 |
|
|
|
|
|
? |
= * г + |
ъ |
л |
7 |
|
э |
|
а |
|
|
йс = |
я* |
|
л |
7 |
|
Э |
|
S |
|
|
|
Исследование процесса к.з. проводилось на электрон ной АВМ типа ЭМУ-10. Причинами использования АВМ яви лись:
-удобство и достаточная простота постановки задачи;
-достаточная для инженерной практики точность решения;
-возможность работы в различных масштабах времени;
-возможность и простота варьирования исходных дан ных;
-Наглядность и простота индикации результатов мо делирования .
Структурная схема математической модели рассматри ваемой системы весьма проста и наглядна. Для ее набора используется всего 12 операционных элементов линейного типа. Изменение загрузки генератора и удаления точки к.з. легко воспроизводится введением новых начальных условий и изменением соответствувдих коэффициентов в схеме. С помощью данной схемы был» осуществлены рас четы токов к.з. в исследуемой системе как при высоко частотном генераторе, так и при генераторе нормальной частоты для значений жл в пределах от 0 до 0,3.
В результате обработки осциллограмм решений были получены кривые затухания полного тока к.з.,его перио дической и апериодической составляющих.
Анализ полученных результатов показал, что несмот ря на близость значений параметров высокочастотного генератора и MCK-I875, имеется ряд существенных особен ностей в процессе к.з. в системе на повышенной частоте. Эти особенности выражаются в различии величин ударных токов к.з., в скоростях нарастания и затухания токов к.з., в характере изменения апериодической составляющей и др.
На рис. 5-15 изображены зависимости i y = f (z K) для обоих рассматриваемых случаев. Из него следует, что при идентичных значениях сопротивления к.з. к* ударный ток в системе на повышенной частоте в 1,5 - 2 раза больше, чем в системе на нормальной частоте. Это, очевидно, связано с тем, что при повышенной частоте
