мальной частоты, весь процесс к.з. от момента воз мущения до установившегося значения в системах на повы шенной частоте протекает в 4-6 раз быстрее.
На рис. 5-16, 5-17 представлены рассчитанные кривые затухания полного тока к.з. при шестикратной форсиров ке возбуждения для случаев гл :хл = 1:1 и 1:3. Их сравнение показывает, что такое изменение соотношений активных и реактивных составлящих линии несколько сказывается на характере затухания тока, особенно при больших значениях zA .
Расчет процесса к.з. при и^пот=&аъ показал, что при Чупот = (4 т6 ) ^ ^ , потокосцепление остается практически постоянным (рис. 5-18). Это об стоятельство позволяет считать, что при указанных по толках возбуждения расчет токов к.з. приближенным ме тодом при e'^-const не приведет к существенным пог решностям.
На основании сказанного можно сделать следующие выводы.
1.Основное отличие токов к.з. в системе повышенной частоты состоит в более высокой скорости протека ния электромагнитных переходных процессов, в связи с чем ударные токи к.з. будут несколько большими, а за тухание тока будет происходить значительно быстрее.
2.Более высокая скорость нарастания тока к.з. требует повышения быстродействия аппаратов защиты.
3.Методика расчета токов к.з. в ЭСК нормальной частоты с помощью АВМ, разработанная на кафедре ЭСК ВМОЛА, справедлива и для расчета токов к.з. в систе
мах на повышенной частоте.
4. Для использования при расчетах токов к.з. мето да кривых затухания необходимы расчет и построение
х£0~*Ь,сем
OjO |
I f i |
5 P |
Z 5 |
To |
k ,5 |
Рис. 5-18
специальной группы кривых затухания. В первом прибли жении в пределах гл = О -j- 0,3 можно рекомендовать для использования кривые затухания, приведенные на рис. 5-16 и 5-17.
§ 5-4. К вопросу об учете влияния качаний генерато ров на величину тока короткого замыкания
В настоящее время распространенным приемом при
расчете токов к.з. в электроэнергетических системах является замена параллельно работающих синхронных ге нераторов одним эквивалентным. Очевидно, что точное эквивалентированне генераторов (как и любых элементов системы) возможно лишь при соблюдении следующих доволь но жестких условий [6 2 ] :
- параметры генераторов в группе, которая эквивалентируется, симметричны;
-параллельная работа генераторов статически устой
чива;
-рассматриваемые возмущения являются внешними по
отношению ко всей группе.
Наиболее узким является первое условие, точное вы полнение которого практически невозможно. В то же вре мя наличие электрической или механической несимметрии параметров эквивалентируемых генераторов (неодинаковые значения соответственно индуктивных сопротивлений об моток машин и фидеров, неидентичность характеристик систем регулирования напряжения и частоты, различие в инерционных постоянных генераторных агрегатов и др.) является основной причиной возникновения взаимных кача ний генераторов. В некоторых случаях такие качания мо гут привести к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов ( в особенности в системах с инвер тируемыми преобразователями).
Если же устойчивость параллельной работы генерато ров и не нарушается, то, прибегая к их эквивалентировая нию при неполном соблюдении приведенных выше условий, необходимо иметь возможность оценивать степень влияния взаимных качаний на величину тока к.з.
Наиболее важен учет этого влияния на величину сум марного тока в точке к.з., для чего рядом авторов
[ 63,6b ] предложены приближенные методы. Сущность этих методов состоит в том, что алгебраическое суммирование токов от генераторов в точке к.з. заменяется геометри ческим с учетом угла между векторами напряжений гене раторов 91г , закон изменения которого во времени определяется по правилу площадей, с использованием типовых кривых или иным приближенным способом. Все ме тоды основаны на ряде довольно грубых допущений (не учитывается изменение во времени свободных токов, при нимается неизменной величина и т.д.) и никак не учитывают влияния качаний на величину тока каждого ге нератора, которое проявляется через изменения э.д.с. вращения в процессе качаний. Возможности аналитичес кого исследования задачи учета качаний ограничены тем важным обстоятельством, что уравнение движения генера торного агрегата не имеет общего решения.
Изложенное вызвало необходимость провести с исполь зованием вычислительной техники ряд серий расчетов процесса к.з. в системе с двумя параллельно работаю щими генераторами и на основе таких расчетов сформу лировать практические критерии, позволящие оценить влияние качаний на величину токов к.з. количественно, и сделать вывод о возможности эквивалентирования гене раторов. Для этого следует использовать более точный математический аппарат (полные уравнения Горева-Парка с учетом уравнений систем регулирования напряжения и частоты) и обеспечить большую достоверность результа тов.
Исследование целесообразно провести в два этапа: - аналоговое моделирование системы из двух парал
лельно работающих генераторных агрегатов и постоянной нагрузки для выявления физической картины качаний, оп-
ределення вида практических критериев и получения предварительной количественной оценки влияния качаний;
- цифровое моделирование системы, приведенной к типовой эквивалентной схеме, с целью получения количе ственной оценки явления и формулирования практических рекомендаций по применению предлагаемых критериев.
Настоящий параграф излагает результаты первого этапа исследований. Аналоговое моделирование системы осуществлено на АВЫ типа ЭМУ-10 по полным уравнениям Горева-Парка, при этом:
-не учитывается изменение э.д.с. вращения в про цессе качаний;
-допускается, что напряжение возбуждения регули
руется по релейному закону; - не учитывается переходный процесс в нагрузке,
что позволяет наиболее простым способом вычислять про екции напряжений генераторов.
Принятые для моделирования уравнения ЭСК соответ ствуй системе, приведенной в § 5-2. Моделируемая си
стема имеет следующие параметры: |
|
|
■0 , 0 0 7 0 4 ; |
xzdsK |
0,105; |
* / * = |
0 ,163 |
=1 |
, 3 |
7 |
2 |
; |
Xzosk |
0,079; |
к2К = 5 ,43; |
*9* = 0 |
, 9 |
3 |
1 |
; |
*•* |
0,062; |
кзк = |
0 ,163 |
Xad* ~ 1 |
, 8 |
1 |
0 |
; |
~t~doK |
3,36 сек |
; |
|
Xаок * 0 , 8 6 |
2 |
; |
T'mIk |
0,221 сек |
; |
|
т |
|
|
|
|
7*2« |
0,123 сек |
5 |
|
XldK~ 1 , 9 1 |
5 |
; |
|
" 0 , 8 |
4 |
1 |
; |
k |
0 ,1 сек |
; |
|
х?к =1 , 9 5 |
1 |
; |
|
0,00205 сек 5 |
|
XfSK =0 |
, 1 4 |
1 |
; |
T* |
10 сек ^ |
|
|
Инерционная постоянная времени второго генератора варьировалась следующим образом:
3 , 0 |
4 |
, 0 |
6 |
, 0 |
|
8 , 0 |
1 0 , 0 |
1 2 , 5 |
1 6 , 6 |
2 5 , 0 |
5 0 , 0 |
8 0 , 0 |
0 , 3 |
0 |
, 4 |
0 |
, 6 |
|
0 , 8 |
1 , 0 |
1 , 2 5 |
1 , 6 6 |
2 , 5 |
5 , 0 |
8 , 0 |
3 , 3 3 |
2 , 5 |
1 , 6 |
7 |
1 , 2 5 |
1 , 0 |
- |
- |
- |
- |
- |
Одной из существенных причин качаний генераторов является различие в их механических характеристиках, особенно в инерционных постоянных агрегатов Т7 . Н е менее существенно также влияние абсолютных величин инерционных постоянных. Чтобы выявить роль инерционных постоянных, электрические параметры генераторов, типич ные для 90К средней мощности, установлены на модели симметричными с практически достижимой степенью точ ности. ДлЬ оценки вводимого в модель различия в значе ниях Ту используется величина
которая на модели при принятых масштабах переменных'мо
жет изменяться от 0 , 3 до 1 |
0 , 0 , |
что позволяет охватить |
весь диапазон соотношений |
Т7 |
, представляющий практи |
ческий интерес. |
|
|
Исследования процесса к.з. |
на модели показали, |
что в силу невозможности осуществления на модели иде альной симметрии электрических параметров генераторов качания возникают даже при а = I и носят характер медленных пульсаций суммарного тока к.з. Происходит неограниченное нарастание угла Oi2 ; при значениях его,
кратных 180°, генераторы оказываются в противофазе и суммарный ток к.з. равен нулю. Установившийся режим
представляет собой биения, амплитуда которых соответ ствует величине установившегося тока к.з., а частота определяется разностью скоростей вращения агрегатов. При a f I сущность процесса остается той же
(рис. 5-19), однако угол 0i2 нарастает со значительно
большей скоростью, величина которой зависит кал от абсолютных значений Ту , так и от их соотношения а .
Всвязи с этим величина тока к.з. заметно снижается
впределах зоны, определяемой временем срабатывания се лективных защит, что может оказаться опасным для си стемы.
селективных автоматов, как коэффициент возврата. Ко эффициент возврата , являясь отношением тока отпускания селективной пристройки к току ее срабаты вания, т.е. к току уставки автомата, показывает, при
каком снижении тока за период селективности tc |
авто |
мат уже не |
сработает. Сопоставление величин |
и |
приводит к |
очевидному соотношению |
|
