Электромагнитные переходные процессы
.pdfление;
Tt - 2Lpe/rj,^-j - постоянная времени затухания тока субгармоники;
i-pcj. I'/Ki' результирующие значения индуктивности и активного сопротивления всех элемен- ' тов схемы, расположенных по отношению к точке КЗ с той стороны, что и продольная
емкость;
!
^L ^ ^ ^ С - угловая частота субгармоники;
- результирующее значение емкости всех элементов схемы.
Ударный ток КЗ, создаваемый источником, связанным с точкой КЗ сосредоточенной продольной емкостью
+ |
(10.31) |
где ty^ftfohio^ - .момент появления ударного тока (из-за наличия про-
дольной емкости ty>0,01с).
Таким образом, полный ток трехфазного КЗ для рассматриваемых условий приближенно определяется выражением
(10.32)
где lumax, 1>2пшх" соответствснно амплитуды периодической составляющей тока промышленной частоты генераторов станции и системы, причем
/ |
) ; |
= 4 2 Е I {^^Х^р,, ) - НаЧЗЛЬ- |
ное значение амплитуды тока субгармоники; |
||
y/lE / |
начальное значение апериодической со- |
|
|
ставляющей тока генератора; |
|
xipcj, X2pc.j - результирующие сопротивления всех элементов |
||
|
схемы |
до точки КЗ для соответствующих ис- |
|
точников; |
|
Генератор может быть оснащен небыстродействующей системой возбуждения (машинный возбудитель) с напряжением возбуждения при расфорсировке, соответствующим возбуждению генератора на Х.Х. Поэтому при длительности аварийного режима более 1 с, удаленности КЗ в 0,6-0,7 о.е. и полном сбросе генератором реактивной мощности начальный ток повторного КЗ превышает ток первого гювреждения на 20-25%. В рассматриваемых условиях независимо от длительности паузы АПВ расчетным током является начальньш ток повторного КЗ. Последний на 25% больше начального тока первого повреждения.
10.5, Короткие замыкания в сетях повышенной частоты
Электромагнитные процессы в сетях повышенной частоты (до 10000 Гц) при аварийных режимах рассчитываются по тем же условиям и формулам, что в сети промышленной частоты (50 Гц). При работе на повышенных частотах проявляется поверхностный эффект и эффект близости. Поэтому ток по сечению провода распределяется неравномерно. Глубина проникновения тока в проводник из немагнитного материала определяется выражением
|
A = 5 0 3 0 y f p / f , |
где р - |
удельное сопротивление проводника, Ом-см; |
/ - |
частота тока, Гц. |
Величина Л уменьшается с увеличением частоты и поперечного сечения проводника. Активное и индуктивное сопротивление проводника при этом возрастает, что вызывает уменьшение доп>'стимого длительного тока нагрузки и увеличение потерь напряжения. В проводниках сечснисм 10 мм^ и менее коэффициент поверхностного эффекта незначителен и при расчетах сетей повышенной частоты не учитывают.
Эффект близости определяет перераспределение переменного тока в проводнике в случае приближения к нему другого проводника с током или проводника с наведенным током. Он существует при любой конфигурации сечения проводников.
С повышением частоты уменьшаются размеры и масса магни'гопровода электрических машин и трансформаторов. Элек-
222
ваемого синхронным генератором при КЗ, возникают качания, которые могут быть за1ухагощими или, напротив непрерывно воз-, растающими, при которых генератор выпадает из синхронизма. Точный анализ поведения синхронного генератора в этих, условиях связан ,с необходимостью одновременного рассмотрения электромагнитных и электромеханических изменений и является задачей исследования динамической устойчивости.
Здесь остановимся, главным образом, на качественной стороне влияния качания синхронных генераторов на величину токов и напряжений в системе при внезапном КЗ. При этом будем считать, что известен закон изменения углового сдвига между ЭДС источников питания во времени. Для упрощения теоретических выкладок рассмотрим такую систему, в которой один генератор (или станция, заменяется эквивалентным генератором) связан с системой бесконечной мощности по сети, обладающей чисто индуктивным сопротивлением.
На схеме рис. 10.8 вся мощность передается в систему, т.е. в промежуточных узлах: М, KHN отсутствуют потребители.
Проследим, как изменяются ток генератора и напряжения в указанных узлах с увеличением угла S между ЭДС Е^ и напряжением Не. На рис, 10.8 сплошными линиями показана исходная скема замещения. Напряжение узла К, очевидно, такое же, как и узла F, который получается после преобразования треугольника в звезду (пунктирные линии на рис. 10.8).
На рис. 10.9 приведена векторная диаграмма для данной схемы. С увеличением угла S разность (E^-Vt) возрастает, и пропорционально ей возрастает ток генератора. Соответственно увеличивается падение напряжения на участках сети, что приводит к снижению напряжений во всех точках.
эч „ - Ucе^
Рис. 10,8. Исходная схема замещения с двумя источниками.
Из характера кривых рис, 10.10 следует, что изменение угла S сказывается весьма существенно. Особенно резко оно отражается на изменении напряжения узла К, где последнее падает до нуля. Однако нужно заметить, что это явилось следствием заданных исходных условий. Достаточно изменить соотношения между рсакгивностями схемы или только между величинами Е^ и U^, чтобы напряжение в этом узле не снижалось до нуля.
Точку системы, где напряжение имеет наименьшую величину при рассматриваемом исходном режиме, называют электрическим иентром качаний. Его положение в системе меняется по мере изменения ее режима работы.
Сейчас представим себе, что именно в точке К схемы рис. 10.8 произошло трехфазное КЗ. В этом случае характер изменения тока в месте КЗ от угла S, очевидно, аналогичен характеру кривой изменения напряжения и^.
Изложенное дополнительно иллюстрируем векторной диаграммой на рис. 10.11, Ток в месте КЗ определяется суммой взаимнь!х ТОКОВ от системы /с и генератора h-, сдвинутых друг относительно друга на угол S. Модуль тока в месте КЗ можно
определить по |
выражению |
|
|
1к |
= V ^ + |
cos5 : |
(10.34) |
Максималь>!ое значение тока КЗ имеет место, когда I,=Ic=I, в этом случае выражение (10.32) приобретает вид:
|
|
= I^2(l |
+ cosS), |
(10.35) |
а, следователь1!0, наибольшее снижение тока |
при заданном угле |
|||
S характеризует отношение |
|
|
||
4 / |
= 4 |
= 4(1 |
+ COS5)/2, |
(10,36) |
которое не выйдет за пределы 0,95, если согласно (10.36) 6 ^ 37°.
Г л а в а 1 1 |
|
УРОВНИ ТОКОВ |
КОРОТКОГО |
ЗАМЫКАНИЯ |
|
11.1. Качество электромагнитных |
переходных процессов |
Основными источниками электроснабжения промышленных предприятий являются сети ЭЭС. Тенденция увеличения числа и мощности источников электрической энергии в энергетических системах, приближения источников питания к потребителям, увеличение числа и мощности синхронных и асинхронных двигателей в узлах нагрузки означает одновременно повышение уровней мощности и токов КЗ на шинах понижаюишх подстанций и в распределительных электрических сетях СЭС. Это обуславливае! предъявления повышенных 1ребований в отношении функционирования коммутационной аппаратуры, релейной защиты, системной автоматики, а также электродинамической и термической стойкости элементов ЭЭС.
При создании ЭЭС следует согласовывать предъявляемые требования к их элементам с возможными в них переходными процессами. Анализ электромагнитных переходных процессов с оценкой их качества необходим для проектирования и правильной эксплуатации ЭЭС.
Качество переходных процессов с точки зрения согласования с требованиями, предъявляемыми к энергетическим системам и их элементам, харакгеризу]от качественными и количественными показателями. Последние обычно являются функциями зависимостей параметров режима от времени или их предельными значениями и содержат определенную информацию. Показателям качества электромагнитных переходных процессов, возникаюш,их при переходе СЭС из нормального режима работы в аварийный, дают оценку по следующим их свойствам, характеристикам и последствиям.
1. По длительности переходного процесса. Это интервал времени, в течении которого СЭС переходит из одного устойчивого состояния работы в другое установившееся состояние.
