Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект.pdf
Скачиваний:
260
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
1.86 Mб
Скачать

14

Рис. 1.1. Выбор расчетной схемы и точки КЗ

Таблица 1.3. Расчетные виды КЗ

Цель расчета

Проверка электрических аппаратов и жестких проводников на электродинамическую стойкость

Проверка гибких проводников на электродинамическую стойкость

Проверка электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость (за исключением цепей генераторного напряжения электростанций)

Проверка электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость в цепях генераторного напряжения электростанций

Проверка электрических аппаратов на коммутационную способность

Расчетный вид КЗ Трехфазное КЗ

Двухфазное КЗ

Трехфазное КЗ

Трехили двухфазное КЗ (в зависимости от того, какое из них приводит к большему нагреву)

Трехили однофазное (в сетях 110 кВ и выше) - в зависимости от того, при каком КЗ ток КЗ имеет наибольшее значение

 

15

Продолжение табл. 1.3

 

Цель расчета

Расчетный вид КЗ

Расчет цепей релейной за-

В сетях 6-35 кВ: двух- и трехфазное КЗ;

щиты

в сетях 110 кВ и выше: трех-, двух- и однофаз-

 

ное КЗ

Под расчетной продолжительностью КЗ понимают продолжитель-

ность КЗ, являющуюся расчетной для рассматриваемого элемента электроустановки при определении воздействия на него токов КЗ. Так, например, при проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость в качестве расчетной продолжительности КЗ, как правило, принимают сумму времен действия токовой защиты (с учетом действия АПВ) ближайшего к месту КЗ выключателя и полного времени отключения этого выключателя.

Подробнее расчетные условия рассматриваются в соответствующих курсах («Электрическая часть станций и подстанций» и «Релейная защита и автоматика»).

1.3. Основные допущения, принимаемые при расчетах электромагнитных переходных процессов

Вспомните, как формулируется известный Вам из курса ТОЭ принцип наложения, как выглядят схемы замещения воздушных и кабельных линий, двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов, автотрансформаторов (курсы «Электрические системы и сети», «Электрические машины»).

Допущения, которые принимаются при расчетах электромагнитных переходных процессов, в общем случае зависят от решаемой задачи.

Основные из этих допущений:

1)считается, что насыщение магнитных систем отсутствует, что дает возможность использовать принцип наложения;

2)токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов обычно пренебрегают и, как следствие, ветвь намагничивания обычно не учитывают в их схемах замещения; (исключение – в схемах замещения нулевой последовательности трансформаторов в некоторых случаях требуется учитывать ветвь намагничивания);

3)не учитывается несимметрия питающей сети;

4)пренебрегают емкостными проводимостями элементов схемы; это допущение некорректно в случаях, если:

а) используется продольная емкостная компенсация, б) для дальних воздушных линий с напряжением свыше 220 кВ,

в) при расчете токов однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью;

5)нагрузки учитываются приближенно;

6)в ряде случаев допустимо не учитывать активные сопротивления элементов схемы, но их учет обязателен, если:

16

а) расчет выполняется для сети с номинальным напряжением до

1000 В;

б) в сети присутствуют протяженные кабельные линии, воздушные линии с небольшим сечением проводников или линии со стальными проводниками; 7) не учитывают качания синхронных машин (это допущение справедли-

во для начальных стадий переходного процесса – для первых 0,1-0,2 с). Наряду с этими наиболее общими допущениями при расчете тех или

иных параметров могут приниматься и другие допущения. Они будут проанализированы далее, при рассмотрении соответствующих методов расчета.

2. СИСТЕМА ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ

2.1. Преимущества системы относительных единиц, определение понятия относительной величины, выбор базисных условий

Любые физические величины могут быть выражены не только в именованных, но и в относительных единицах. Использование относительных единиц часто позволяет упростить практические расчеты и придать им большую наглядность.

Под относительным значением какой-либо величины понимают ее отношение к другой одноименной величине, выбранной за единицу измерения и называемой базисной. В случае использования системы относительных единиц необходимо предварительно выбрать или каким-либо образом определить значения базисных величин. При расчете электромагнитных переходных процессов в качестве базисных обычно используются базисная мощность Sб , базисное

сопротивление Zб , базисное напряжение Uб и базисный ток Iб . Эти величины для трехфазных систем связаны между собой соотношениями

Sб =

3Uб Iб и

(2.1)

Zб =

U

 

=

U 2

(2.2)

 

б

б .

 

3Iб

 

Sб

 

Из этого вытекает, что независимыми являются только две из перечисленных базисных величин, а остальные могут быть определены с использованием выражений (2.1) и (2.2). Чаще всего в качестве независимых базисных величин принимают базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб .

Обычно при расчетах в сетях с номинальным напряжением свыше 1 кВ базисная мощность задается в мегавольамперах, базисное напряжение - в киловольтах, базисный ток в – килоамперах, а сопротивление - в омах.

В соответствии с принятыми базисными условиями относительные значения ЭДС, напряжения, тока, мощности и сопротивления выразятся как

E (б) =

E

,

(2.3)

 

 

Uб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

U (б) =

 

U

,

 

 

(2.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uб

 

 

 

 

I (б) =

 

I

,

 

 

(2.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

Iб

 

 

 

 

S (б) =

 

S

,

 

 

(2.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

Sб

 

 

 

Z (б) =

Z = Z

 

3Iб = Z

Sб

,

(2.7)

 

Zб

Uб

Uб2

 

 

где символ « » указывает, что параметр выражен в относительных единицах, а индекс «(б)» - что параметр приведен к базисным условиям;

E , U , I , S , Z - ЭДС, напряжение, ток, мощность и сопротивление в именованных единицах.

Для обратного перехода от относительных единиц к именованным можно использовать выражения

E = E (б)Uб ,

 

 

(2.8)

U =U (б)Uб ,

 

 

(2.9)

I = I (б) Iб ,

 

 

(2.10)

S = S (б)Sб ,

 

 

(2.11)

Z = Z (б)Zб = Z (б)

U

 

= Z (б)

U 2

(2.12)

 

б

б .

 

3Iб

 

Sб

 

Если параметры схемы замещения приведены к номинальным условиям (номинальной мощности Sном , номинальному напряжению Uном и номинально-

му току Iном ), то их можно выразить в именованных единицах при помощи выражений

E = E (ном)Uном ,

 

 

(2.13)

Z = Z (ном)Zном = Z (ном)

U

 

= Z (ном)

U 2

(2.14)

 

ном

ном ,

 

3Iном

 

Sном

 

и относительных единицах по отношению к выбранным базисным условиям как

 

 

 

E

(б)

= E

(ном)

Uном

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uб

 

 

 

Z

 

= Z

 

 

I U

ном = Z

 

 

S U 2

,

(б)

(ном)

б

(ном)

 

б ном

 

 

I U

б

 

 

S

U 2

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

ном б

 

(2.15)

(2.16)

где индекс «(ном)» указывает, что параметр приведен к номинальным условиям.

18

При расчете электромагнитных переходных процессов часто возникает необходимость в выражении в относительных единицах также угловой частоты, индуктивностей, потокосцеплений и времени.

За единицу измерения угловых частот обычно принимают синхронную угловую частоту ωб = ωс , тогда угловая частота, выраженная в относительных

единицах,

ω (б) = ω = ω . ωб ωс

Базисная индуктивность может быть определена как

Lб = Zб = Zб ,

ωб ωс

а базисное потокосцепление как

Ψб = Uб = Uб , ωб ωс

тогда с учетом того, что ωc (б) = ωс = ωс =1, получаем

ωб ωс

X (б) = ωс (б) L (б) = L (б) ,

(2.17)

(2.18)

(2.19)

(2.20)

т. е. в относительных единицах при выборе в качестве базисной синхронной угловой частоты реактивные сопротивления и соответствующие индуктивности числено равны.

Аналогично

Ψ (б) = I (б) L (б) = I (б) X (б) и

(2.21)

E (б) = ωс (б)Ψ (б) = Ψ (б) ,

(2.22)

т. е. в относительных единицах при выборе в качестве базисной синхронной угловой частоты ЭДС и соответствующие потокосцепления также числено равны между собой.

Угол поворота ротора электрической машины обычно выражают в электрических радианах или электрических градусах. Электрический угол δэл , вы-

раженный в радианах или градусах, связан с геометрическим углом δгеом , вы-

раженным в аналогичных единицах, с помощью соотношения

 

δэл = δгеомmp ,

(2.23)

где mp - число пар полюсов рассматриваемой электрической машины.

За единицу измерения времени обычно принимают время, в течение которого ротор машины при синхронной скорости вращения повернется на один электрический радиан,

 

 

tб =

1

.

 

 

 

 

 

 

(2.24)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

1

 

 

При частоте тока в сети f

c

равной 50

Гц ω = 2πf

c

314 с-1 и t

б

 

с.

 

 

 

 

 

 

c

 

314