&_ИДО_СТУДЕНТАМ_(Эл. энерг. СиС)_2013г.) / &_Зад. КР+УП_(Эл. маг._ПП)_НОВОЕ_[2013]

2.4.1. Расчет параметров схемы замещения в именованных единицах

На схеме замещения прямой последовательности рис. 2.2, а со-

противления и ЭДС всех элементов пронумерованы арабскими цифрами, которые располагаются над горизонтальной чертой, под чертой – расчетные значения ЭДС и сопротивления всех элементов в именованных единицах, приведенные к ступени II –115 кВ.

Расчет параметров проведем при приближенном учете коэффициентов трансформации, используя средние номинальные напряжения (2.1). Имеем четыре ступени напряжения I–10,5; II–115; III–10,5; IV–230 кВ. В качестве основной примем ступень II –115 кВ; расчетные выражения заимствуем из табл. 2.1–2.8.

1. Коэффициенты трансформации:

21

которые располагаются над горизонтальной чертой, под чертой – расчетные значения ЭДС и сопротивлений элементов в относительных единицах.

Расчет параметров проведем приближенным приведением, используя средние номинальные напряжения (2.1). Имеем четыре ступени напряжения I–10,5; II–115; III–10,5; IV–230 кВ. Расчетные выражения заимствуем из табл. 2.1–2.8.

Принимаем базисную мощность Sб 1000 МВА (единую для всей схемы) и базисные напряжения:

Примечание: С целью сокращения записи у математических символов будем опускать индекс (б), индекс (*) – оставим.

1. Синхронные генераторы Г1, Г2:

2. Трансформатор с расщепленной обмоткой ТР1:

3. Воздушные линии Л1, Л2:

24

3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ

Для учета в сложной схеме индивидуальных особенностей источников питания удобно воспользоваться коэффициентами токораспре-

деления ( c ).

Считаем, что для схемы произвольной структуры известен результирующий ток Iп в месте КЗ и его распределение по ветвям схемы Ii .

Тогда отношение тока ветви Ii к результирующему току Iп в месте КЗ назовем коэффициент токораспределения ( ci ) ветви i

25

При этом Ii и Iп могут быть выражены как в относительных, так

и в именованных единицах, приведенные к одной и той же ступени трансформации.

Следовательно, коэффициент токораспределения любой ветви i указывает долю результирующего тока Iп схемы в узле КЗ, протека-

ющего по указанной ветви; при этом результирующий коэффициент в узле КЗ c0 равен единице ( c0 1).

Коэффициенты токораспределения по существу представляют токи в относительных единицах и подчиняется законам Кирхгофа (табл. 3.1). Одновременно в этой табл. приведены расчетные выражения для токов, которые для практики в ряде случаев удобнее коэффициентов токораспределения.

Таблица 3.1

Формулы расчета коэффициентов токораспределения и токов в параллельных ветвях

26

Примечания:

1.I*п ( Iп ) – результирующий периодический ток в месте КЗ;

2.Для системы именованных ед. в выражениях (3.5), (3.6) ЭДС должны

являться фазными, т. е. Eф1 E1 / 3 , Eф2 E2 / 3 .

С точки зрения практического приложения коэффициентов c можно указать на две задачи.

Непосредственно из формулы (3.1) при известных значениях Iп и ci можно определить ток любой ветви схемы:

Применение коэффициентов токораспределения ci для преобразо-

вания схем замещения будет изложен ниже.

Целью преобразования схемы замещения при расчете режимов КЗ является ее приведение к простейшему виду (рис. 3.1): эквивалентной

ветви с результирующим реактансом и ЭДС ( х , Е ) либо к виду многолучевой схемы, содержащей хi , Ei .

Рис. 3.1. Эквивалентные схемы энергосистемы

1. Первый прием упрощения. Если исходная схема ЭС содержит замкнутые контуры, то от них необходимо освободится, приводя схему к сложно-радиальному виду. Здесь вполне достаточными приемами упрощения являются взаимные эквивалентные преобразования «треугольника» и «звезды» сопротивлений, для которых расчетные выражения представлены в табл. 3.2.

27

Таблица 3.2

Формулы для эквивалентного преобразования Y и сопротивлений

2. Второй прием упрощения. Как правило, неизбежным является последовательное и параллельное сложение ветвей схемы. В частности, при замене n параллельно соединенных активных ветвей с параметрами Ei , Z i эквивалентная ветвь будет иметь:

3. Третий прием упрощения. Схему (рис. 3.3, а) можно, освобо-

дившись от x0 , привести к лучевому виду относительно точки КЗ рис.

28

3.3 б. Взаимный реактанс между источником и точкой короткого замыкания рассчитывается по выражению:

где E , x – эквивалентная ЭДС и реактанс исходной схемы относительно узла КЗ;

ci , I i – коэффициент токораспределения и ток ветви i исходной схемы.

Вчастности, для схемы (рис. 3.3, а) имеем её результирующие параметры:

1 2 3 0 x1 / / x2 / / x3 .

Рис. 3.3. Упрощение схемы замещения: а – исходная схема;

б – многолучевая схема

Частный случай. Отсутствие в исходной схеме (рис. 3.3, а) ветви с параметрами E3 , x3 представляет случай схемы замещения трансфор-

матора с расщепленной обмоткой. При дополнительном условии, что E1 E2 реактивности эквивалентной схемы составляют:

Для данной курсовой работы предложенные приемы упрощения схем в большинстве случаев являются достаточными.

4. РАСЧЕТ РЕЖИМА ТРЕХФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для подавляющего числа задач ограничиваются расчетом параметров короткого замыкания для момента t 0 c в силу их максимальных значений; основными параметрами являются:

29

In 0 – действующие значения периодической слагаемой тока ко-

роткого замыкания;

iy , S K – ударный ток и мощность КЗ;

Iy – наибольшее действующее значение полного тока КЗ.

Для ряда задач требуются значения тока для времени t ( In t ) и для

t ( I ).

Особенности расчета этих параметров кратко рассматриваются ни-

же.

4.1 Ударный ток короткого замыкания

Для проверки аппаратов и шинных конструкций на электродинамическую стойкость необходимо вычислять ударный ток короткого замыкания (iуд ). Он представляет максимальное мгновенное значение

полного тока короткого замыкания. Расчетное выражение для указанной характеристики тока обычно находят для условий отсутствия тока в режиме, предшествующем короткому замыканию и наибольшем значении апериодической составляющей.

На рис. 4.1 представлена волновая диаграмма токов, отражающая периодическую и апериодическую слагаемые в переходном режиме. При её построении считалось, что до КЗ схема находилась в режиме холостого хода и в момент возникновения КЗ периодическая слагаемая имела амплитудное значение IП max (отрицательный максимум). Это

наиболее тяжёлые условия режима КЗ, при котором начальное значение апериодической слагаемой тока КЗ достигает своего максимального значения, равного амплитуде периодической слагаемой, т.е. ia (0) IП max . Из рис. 4.1 следует, что ударный ток наступает спустя пол периода (T/2 = 0,01 с) после возникновения короткого замыкания и равен сумме амплитудного значения периодической слагаемой и величине апериодического тока для времени t 0,01с.

Для таких источников питания, как «электроэнергетическая система», синхронный генератор, синхронный двигатель, периодическая сла-

30