ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ

1.1. Основные понятия и определения

Электрическая система - это условно выделенная часть электроэнергетической системы, в которой осуществляются выра­ботка, преобразование, передача и потребление электрической энергии. В результате аварийных ситуаций в системе возникают переходные процессы, в течение которых происходит переход от одного режима к другому.

Режим работы системы - это совокупность процессов, характеризующих работу электрической системы и ее состояние в любой момент времени. Параметры режима: напряжения, мощ­ности и т.п. - связаны между собой параметрами системы. Пара­метры системы: сопротивления, проводимости, коэффициенты трансформации, постоянные времени и т.п. - определяются физическими свойствами элементов. Различают несколько видов режимов электрических систем.

1. Установившийся (нормальный) режим - состояние системы, когда параметры режима изменяются в небольших пределах, позволяющих считать эти параметры неизменными.

2. Нормальные переходные режимы возникают при нормальной эксплуатации системы (включение и отключение каких-либо элементов системы, изменение нагрузки, несинхронное включение синхронных машин (СМ) и т.п.).

3. Аварийные переходные режимы возникают в ЭС при таких возмущениях (авариях), как: короткие замыкания, внезапные отключения элементов ЭС, повторные включения и отключения этих элементов, несинхронные включения СМ и т.п.

4. Послеаварийные установившиеся режимы наступают после отключения поврежденных элементов ЭС. При этом параметры послеаварийного режима могут быть как близкими к параметрам нормального (исходного) режима, так и значительно отличными от них.

При переходе от одного режима к другому изменяется электромагнитное состояние элементов системы и нарушается баланс между механическим и электромагнитным моментами на валах генераторов и двигателей. Это означает, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе, которые взаимно связаны и представляют собой единое целое. Тем не менее очень часто переходный процесс делят на две стадии. На первой стадии из-за большой инерции вращающихся машин в ЭС преобладают электромагнитные изменения. Эта стадия длится от нескольких сотых до 0.1 ... 0.2 с и называется электромагнитным переходным процессом. На второй стадии проявляются механические свойства системы, которые оказывают существенное влияние на переходные процессы. Эта стадия называется элект­ромеханическим переходным процессом.

Наиболее частой причиной возникновения аварийных переход­ных процессов является короткое замыкание. Короткое замыка­ние - это не предусмотренное нормальными условиями эксплуата­ции замыкание между фазами или между фазами и землей. В системах с изолированной нейтралью замыкание одной фазы на землю называется простым.

В местах замыкания часто образуется электрическая дуга, сопротивление которой имеет нелинейный характер. Учет влияния дуги на ток КЗ представляет собой сложную задачу.

Кроме сопротивления дуги в месте КЗ возникает переходное сопротивление, вызываемое загрязнением, наличием остатков изоляции и т.п. В случае, когда переходное сопротивление и сопротивление дуги малы, ими пренебрегают. Такое замыкание называют металлическим. Расчет максимально возможных токов проводится для металлических КЗ. В электрических систе­мах, работающих с заземленной нейтралью, различают четыре вида КЗ (см. таблицу). Из них наиболее часто возникает однофазное. Его вероятность возрастает с увеличением напряжения сети. Это связано с увеличением междуфазного расстояния (в среднем с 0.7 м в сети 6 ... 10 кВ оно увеличивается до 14 м в сети 500 кВ). Иногда в процессе развития аварии первоначальный вид короткого замыкания переходит в другой (например, однофазное КЗ - в двухфазное на землю).

Несимметричные КЗ, а также несимметричные нагрузки образуют в системе поперечную несимметрию. Нарушение симметрии какого-либо промежуточного элемента

трехфазной сети (например, отключение одной фазы линии элект­ропередачи) вызывает продольную несимметрию. Повреждения, сопровождающиеся многократной несимметрией (например, обрыв фазы с ее коротким замыканием), называются сложными.