1.2. Модели элементов энергосистем

Математической моделью физического объекта является система уравнений, описывающая процессы в нём, или электрическая схема замещения (для электроэнергетического или электротехнического объекта), которой также соответствует система дифференциальных или алгебраических уравнений. Схема электрической сети представляет собой набор схем замещения составляющих элементов, соединённых в соответствии со структурой схемы энергосистемы.

Универсальных моделей не существует; они зависят от назначения расчётов. В модели выделяют те свойства объекта, которые доминируют в рассматриваемом процессе и пренебрегают свойствами, мало влияющими на результаты расчётов. В этом разделе рассматриваются модели элементов энергосистемы, используемые для расчёта токов КЗ, но они не могут использоваться, например, для расчётов потерь в сети.

При построении схем замещения элементов для расчёта тока КЗ вводится ряд допущений, основными из которых являются:

• линейность параметров элементов, что позволяет широко использовать удобные линейные преобразования;

• пренебрежение активными сопротивлениями элементов (на промышленной частоте активное сопротивление всех элементов энергосистем значительно меньше индуктивного сопротивления, поэтому, если это специально не оговаривается, то активным сопротивлением элементов энергосистем пренебрегают); вследствие чего значения токов КЗ получают несколько завышенными, т.е. с некоторым запасом.

Синхронный генератор.Условное изображение трёхфазного синхронного генератора и схема замещения его представлены на рис.1.1.

Рис. 1.1 Условное изображение и схема замещения синхронного генератора

В течение переходного режима ЕДС генератора и его внутреннее сопротивление непрерывно изменяются.

Для расчёта ТКЗ в начальный момент времени генератор должен быть представлен сверхпереходной ЭДС по поперечной оси и сверхпереходным сопротивлением по продольной оси. Термин "сверхпереходный" означает, что при определении параметра учтены все свободные токи статора и ротора (рис.1.2): в обмотке возбуждения (ОВ) и демпферных обмотках по продольной (d) и поперечной (q) осям (ДО), и обозначается верхним индексом - два штриха (''). Переходный процесс наступает либо после затухания свободных токов в ДО, либо при отсутствии ДО в гидрогенераторе в момент КЗ. В турбогенераторе роль ДО играет массивный ротор.

Рис.1.2 Ротор синхронного генератора с демпферными обмотками

Для расчётов токов КЗ в сверхпереходном режиме для генераторов задаются: активная мощность (иногда полная), номинальное напряжение на выводах генератора, сверхпереходные относительные номинальные ЭДСи сопротивление, коэффициент мощности. Параметры синхронных генераторов приведены в приложении 1.

Сверхпереходные сопротивления по продольной оси в справочной литературе приводятся в относительных номинальных единицах, а их величины находятся в диапазоне 0,110,25. Коэффициент мощности составляет 0,80,9. С увеличением номинальной мощности генераторов,и, как правило, увеличиваются.

Типовые турбогенераторы, выпускаемые в нашей стране, имеют следующие номинальные мощности ():