Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет токов симметричных коротких замыканий в электрических системах. Учебное пособие
.pdf
Периодическая составляющая тока статора в начальный момент ко-
E
X
X
E
E
E
р
р
роткого замыкания:
0
q
,
X
d
где
XX
I
Г0
.
Tdd
Периодическая составляющая тока статора при t = :
E
q
,
X
d
где
XX
.
II
Г
Tdd
Если нет форсировки возбуждения, то
E
.
0qq
При форсировке возбуждения
kE ,
0qq
E
q
где
k
ф
– кратность форсировки.
q
0
Закон изменения периодической составляющей тока статора генера-
тора при коротком замыкании (статор замкнут):
/
tT
() ( )
It I I I e
Г
T – постоянная времени обмотки ротора (обмотки возбуждения)
где
d
d
,
при замкнутом статоре:
X
d
TT
dd
T
– постоянная времени обмотки ротора (обмотки возбуждения) при
0d
0
,
X
d
разомкнутом статоре:
L
Tr
d
отора
0
81
.
отора
ЭДС и напряжения на основе второго закона Кирхгофа определя-
E
E
E
E
E
E
E
ются следующим образом:
()UItX ,
ГГ T
()( )
ItX X
Г T
qd
()( )
ItX X
Г T
qd
() ()
it kEt ,
fq
,
,
где k – коэффициент пропорциональности; при неучете насыщения железа генератора k = const.
()
Закон изменения
0) :
T
e
t
при форсировке возбуждения имеет вид (при
q
а) в случае замкнутого статора генератора
/
tT
d
() ( )
Et E E E e
qqqq
0
;
б) в случае разомкнутого статора генератора
/
tT
0
d
,
где
() ( )
Et E E E e
qqqq
kE
.
0qq
0
Следует отметить, что скорость протекания электромагнитных процессов в роторе генератора на порядок меньше скорости протекания
электромагнитных процессов в статоре. Для данной задачи это позволяет считать процессы в статоре безынерционными. Отсюда следует,
что при коммутациях в цепях статора (короткое замыкание, отключение, АПВ) имеют место скачкообразные изменения всех величин,
переходной ЭДС по продольной оси
, так как она пропорциональна
q
кроме
результирующему потокосцеплению обмотки возбуждения.
При коммутациях в цепи ротора (форсировка, гашение поля) все величины изменяются без скачков.
Еще одна полезная закономерность. На любом временном участке
переходного процесса параметры начала процесса определяются
по переходной ЭДС
возбуждения и пропорциональной ему ЭДС
, а установившийся режим для t = – по току
q
()
.
q
82
ЗАДАЧИ
E
X
X
X
X
E
X
X
Задача 2.20.
()
Et
при трехфазном коротком замыкании на стороне высокого
q
Определить законы изменения
Г
(),It
(),Ut
Г
),(
t
q
напряжения блока генератор–трансформатор. До короткого замыкания генератор работал в номинальном режиме. Считать, что АРВ нет.
Данные генератора:
= 1,8;
d
= 120 МВ ∙ А;
= 0,26;
d
U = 10,5 %; 115/10,5 кВ.
к
Р = 100 МВт;
ном
T
= 6,4 c. Данные трансформатора:
0d
cos = 0,85;
ном
U = 10,5 кВ;
ном
S
=
ном
Задача 2.21. По данным задачи 2.20 определить законы изменения
Г
(),It
Г
(),Ut
),(fit
Et
()
при отключении короткого замыкания
q
и дальнейшем включении на короткое замыкание. Считать, что отключение КЗ происходит при t = 0,3 с, а еще через t = 0,5 с происходит
АПВ.
Задача 2.22. Определить закон изменения напряжения на зажимах
синхронного двигателя после его отключения от сети. До короткого замыкания двигатель работал в номинальном режиме и выдавал реактивную мощность. Считать, что АРВ нет. Изменением скорости вращения
двигателя на первом этапе пренебречь. Параметры двигателя:
= 6,3 МВт; cos φ = 0,9;
U = 10 кВ;
ном
= 2,185;
d
= 0,2677;
d
Р =
ном
T =
0d
= 5,8 c.
Задача 2.23. Определить законы изменения
()
Et
синхронного компенсатора КСВ-100 000-11 при трехфазном ко-
q
(),It Г(),Ut ),(
Г
t
q
ротком замыкании за внешним сопротивлением 0,242 Ом. Считать, что
АРВ нет. Параметры компенсатора:
I = 5,25 кА;
ном
= 2,1;
d
= 0,4;
d
S = 100 МВ ∙ А;
ном
T = 9,35 c; 0dT = 1,75 с.
0d
U = 11 кВ;
ном
До короткого замыкания компенсатор выдавал в сеть реактивный ток
0,8 от номинального.
83
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических
системах / С. А. Ульянов. – Москва : Энергия, 1970.
2. Лыкин А. В. Электроэнергетические системы и сети : учеб. пособие /
А. В. Лыкин. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. – 254 с.
3. Нейман Л. Р. Теоретические основы электротехники. Т. 1 / Л. Р. Нейман,
К. С. Демирчян. – Москва : Энергия, 1967.
4.
Теоретические основы электротехники : учебник для вузов / под общ.
ред. К. М. Поливанова. –Т. 1. – Москва : Энергия, 1972.
5. Левинштейн М. Л. Операционное исчисление в задачах электротех-
ники / М. Л. Левинштейн. – Ленинград : Энергия, 1972.
6. Чекмазов Э. М. Алгоритм расчета сложных несимметричных режимов
электрической системы / Э. М. Чекмазов // Изв. Сибирского отделения АН
СССР. – Серия технических
С. 119–129.
7. Носов Г. В. Расчет переходного процесса при подключении линии электропередач к источнику синусоидального напряжения / Г. В. Носов, Е. О. Кулешова, Н. В. Шишка // Современные проблемы науки и образования. – 2012. –
№ 6.
8. Лосев С. Б. Расчет электромагнитных переходных процессов для релейной защиты на линиях большой протяженности / С. Б. Лосев, А. Б. Чернин. –
Москва : Энергия, 1972.
9. Куликов Ю. А. Переходные процессы в электроэнергетических системах / Ю. А. Куликов. – Ленинград : Омега-Л, 2013. – 384 с.
10. Переходные процессы в электроэнергетических системах / И. П. Крюков, В.
2009. – 419 с.
Д. Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : ЭНАС, 2012. – 376 с.
А. Старшилов, Ю. П. Гусев, М. В. Пираторов. – Москва : Из-во МЭИ,
11. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред.
наук. – Вып. 1. – Новосибирск, 1976. – № 3. –
84
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
(Приводятся контрольные вопросы по всему курсу
электромагнитных переходных процессов)
1. Что означает термин «мощность короткого замыкания источника»?
2.
Что означает термин «шины бесконечной мощности»?
Как формулируется закон электромагнитной инерции (правило
3.
Ленца)?
4.
Как воздействуют токи КЗ на силовое оборудование энергосис-
темы?
5.
С какой целью рассчитываются токи КЗ?
6.
Какие основные допущения делаются при расчете токов КЗ в се-
тях выше 1000 В?
Какие основные допущения делаются при расчете токов КЗ в се-
7.
тях до 1000 В?
8.
Что такое вынужденная и свободная составляющие тока КЗ?
9.
Что такое ударный ток КЗ?
При каких условиях рассчитывается ударный ток?
10.
11.
Для чего рассчитывается ударный ток КЗ?
12.
Для чего рассчитывается действующее значение ударного тока?
13.
Чем отличается максимальное значение тока КЗ от ударного тока?
14.
При каком характере нагрузки предшествующего режима (ак-
тивная, индуктивная, емкостная, комплексная нагрузка, холостой ход)
переходный процесс КЗ протекает с наибольшими значениями свободной составляющей тока?
Почему в качестве режима, предшествующего короткому замы-
15.
канию, принимают холостой ход?
85
16. Достоинства и недостатки метода расчета в именованных единицах.
17.
Достоинства и недостатки метода расчета в относительных еди-
ницах.
18. Что значит «точное приведение параметров схемы замещения к
одной ступени напряжения»?
Что значит «приближенное приведение параметров схемы заме-
19.
щения к одной ступени напряжения»?
20. Каким образом при расчете тока КЗ в схеме замещения учитыва-
ется комплексная нагрузка?
Что такое «форсировка возбуждения», в каких случаях и для чего
21.
она применяется?
22. Влияет ли форсировка возбуждения на ток КЗ и если влияет,
то как?
23.
Какими факторами определяется минимальное время бестоко-
вой паузы АПВ ВЛ?
Каково основное назначение АРВ?
24.
Чем отличается АРВ сильного действия от АРВ пропорциональ-
25.
ного действия?
По какой причине для расчета и анализа режимов и переходных
26.
процессов синхронных машин используют систему координат d–q?
27.
Какие магнитные потоки принято принимать во внимание при
анализе переходных процессов в синхронной машине?
Какие этапы развития процесса принято выделять при анализе
28.
КЗ на шинах синхронной машины?
При выполнении какого условия оканчивается сверхпереходный
29.
этап процесса КЗ синхронной машины?
При выполнении какого условия начинается этап установивше-
30.
гося режима КЗ синхронной машины?
Почему в переходном процессе в статорных обмотках синхрон-
31.
ного генератора появляются апериодические (свободные) составляющие тока?
32.
Чем определяется скорость затухания апериодической составля-
ющей тока КЗ синхронного генератора?
Чему равна сумма мгновенных значений свободных составляю-
33.
щих фазных токов статора в переходном процессе СГ c изолированной
нейтралью?
86
34. В каком случае при трехфазном коротком замыкании СГ в
E
E
E
E
X
X
X
фазном токе статорной обмотки отсутствует апериодическая составляющая?
В каком случае при трехфазном коротком замыкании СГ апери-
35.
одическая составляющая будет отсутствовать в токах всех фаз одновременно?
По какой причине в токе возбуждения синхронного генератора
36.
в переходном процессе присутствует периодическая составляющая?
37.
По какой причине в переходном процессе в статорных обмотках
СГ появляется вторая гармоника тока?
38.
От каких факторов зависит максимальное мгновенное значение
фазного тока статора в переходном процессе СГ?
Чем принципиально различаются процессы КЗ на зажимах СГ
39.
и ШБМ?
40.
Чем отличается процесс КЗ на шинах СГ от КЗ на шинах СД?
41.
Какая схема замещения СГ с демпферными обмотками применя-
ется для расчета действующего значения вынужденной составляющей
тока в первый момент КЗ?
Какая схема замещения СГ без демпферных обмоток применя-
42.
ется для расчета действующего значения вынужденной составляющей
тока в первый момент КЗ?
43.
Что такое сверхпереходная ЭДС СГ?
Что такое переходная ЭДС СГ?
44.
45.
Чему равна ЭДС СГ
46.
Чем определяется ЭДС
на этапе установившегося КЗ?
q
СГ в процессе КЗ на каждом из его
q
этапов?
Почему ЭДС
47.
синхронной машины без демпферных обмоток
q
остается неизменной в первый момент переходного процесса?
Когда и почему в расчетах переходных процессов допускается
48.
вместо
использовать E'?
q
Как и почему в ходе развития процесса КЗ изменяется индуктив-
49.
ное сопротивление СГ?
50.
Как соотносятся между собой по величине
,
d
d
и
СГ?
d
Расположите их в порядке возрастания.
87
51. Дайте определение
.dT
Что она определяет в переходном про-
0
цессе?
52.
Дайте определение
T. Что она определяет в переходном про-
d
цессе?
Дайте определение
53.
T
. Что она определяет в переходном про-
d
цессе?
54.
Дайте определение
Почему установившееся значение периодической составляющей
55.
T . Что она определяет в переходном процессе?
a
тока КЗ синхронного генератора меньше начального?
56.
По какой причине АД «подпитывает» точку КЗ?
57.
Наличие у синхронного генератора демпферных обмоток увели-
чивает или уменьшает величину ударного тока?
Как составляется схема замещения прямой последовательности?
58.
Как составляется схема замещения обратной последовательности?
59.
60.
Как составляется схема замещения нулевой последователь-
ности?
61.
Напряжение прямой последовательности увеличивается или
уменьшается по мере удаления от точки КЗ? Почему?
Напряжение обратной последовательности увеличивается или
62.
уменьшается по мере удаления от точки КЗ? Почему?
63.
Напряжение нулевой последовательности увеличивается или
уменьшается по мере удаления от точки КЗ? Почему?
64.
Чем и по какой причине различаются векторные диаграммы
напряжения со стороны ВН и НН трансформатора при несимметричных КЗ?
По какой причине сопротивление нулевой последовательности воз-
65.
душной линии отличается от сопротивления прямой последовательности?
66.
В каких случаях применяется «гашение поля» СГ?
67.
По каким соображениям выбирается величина сопротивления
гашения в цепи возбуждения СГ?
С какой целью при гашении поля синхронной машины исполь-
68.
зуют дугогасительную решетку?
69.
Что произойдет при размыкании цепи обмотки возбуждения
синхронной машины в отсутствие сопротивления гашения?
88
70. Чем принципиально отличается простое замыкание на землю от
однофазного КЗ?
Как рассчитывается ток простого замыкания на землю в сетях с
71.
изолированной нейтралью?
72.
В чем состоит явление самовозбуждения СГ?
При каких условиях происходит синхронное самовозбуждение
73.
СГ?
При каких условиях происходит асинхронное самовозбужде-
74.
ние СГ?
75.
По какой причине ограничивается нарастание амплитуд напря-
жения и тока статора при самовозбуждении СГ?
89
Принятые обозначения ........................................................................................... 3
Предисловие ............................................................................................................ 4
Глава 1. Характеристики и параметры элементов электрической
системы, схемы замещения ................................................................. 5
1.1. Основные сведения и понятия ............................................................... 5
1.2. Короткие замыкания в электрических системах .................................. 7
1.3. Основные допущения при расчете токов короткого замыкания ...... 11
1.4. Определение параметров схемы замещения ...................................... 12
1.5. Схемы замещения для элементов электрической системы ............... 17
Задачи ............................................................................................................ 28
Глава 2. Электромагнитный переходный процесс при трехфазном
коротком замыкании .......................................................................... 45
2.1. Переходный
2.2. Расчет начального (сверхпереходного) и ударного тока
короткого замыкания ............................................................................ 57
Задачи ............................................................................................................ 62
2.3. Переходный процесс при трехфазном коротком замыкании
в статорной цепи синхронной машины ............................................... 80
Задачи ............................................................................................................ 83
Библиографический список ................................................................................. 84
Вопросы для самоподготовки .............................................................................. 85
процесс в простейшей цепи ........................................... 45
ОГЛАВЛЕНИЕ
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]