23.3. Условные эпюры напряжений для 3-х характерных режимов

Рис. 25

Если бы КЗ было в точке K1 или в точке K2, или в точке K3.

К1 - - режим предельного возбуждения;

К2 -- критический режим;

К3 - - режим нормального напряжения.

24. Расчет установившегося режима кз в сложных схемах (несколько генераторов с арв)

В сложных замкнутых схемах понятие внешней реактивности для каждого генератора теряет смысл. В этом случае расчет ведется методом последовательных приближений. Для этого каждому генератору схемы, в зависимости от его удаленности от точки КЗ, произвольно присваивается режим либо предельного возбуждения (генератор замещается ЭДС Е_∞*пр и Х_*d) либо режим нормального напряжения (генератор вводится в схему Е_∞*=U_*ном=1, Х_*d=0).

После этого делается расчет токораспределения в схеме, т.е. вычисляются действительные токи генераторов, которые сравниваются с их критическими токами.

Для режима предельного возбуждения должно выполняться условие:

I_г >I_кр;

- для режима нормального напряжения:

I_г<I_кр.

Если в результате проверки оказалось, что режимы некоторых генераторов выбраны изначально неверно, то они меняются на противоположные и расчет проводится вновь с последующей проверкой до тех пор, пока выбранный режим и расчетный режим не совпадут.

При расчете сложных схем нужно внимательно проанализировать условия работы отдельных генераторов при рассматриваемом КЗ. В первую очередь нужно установить возможный режим работы ближайшего к месту КЗ генератора и если оказывается, что для него должен быть принят режим предельного возбуждения (ПВ), то следует перейти к оценке возможных режимов других генераторов, рассматривая их поочередно в порядке увеличения их удаленности. Как только выявлен генератор (или станция), находящийся в режиме нормального напряжения, все подключенные к нему элементы, которые не образуют путей для тока к месту КЗ, могут быть отброшены.

Пример:

Рис. 26

Составляем эквивалентную схему замещения. Задаемся режимами для генераторов. Например: генератор G1 работает в режиме предельного возбуждения, а генераторы G2 и G3 – в режиме нормального напряжения. С учетом режимов сворачиваем схему к точке КЗ. Производим расчет токораспределения в схеме и вычисляем критические токи генераторов.

Рис. 27

Определяем

Если Iг2 >Iкр2 то это означает, что генератор Г2 работает в режиме ПВ. Далее перезадаемся режимом и расчет повторяем вновь, пока выбранный и расчетный режим не совпадут.

Рис. 28

25. Влияние и учет нагрузки при установившемся режиме 3-х фазного кз

При установившемся режиме КЗ влияние нагрузки проявляется в том, что предварительно нагруженный генератор (с отстающим cosφ) имеет большее возбуждение, чем на х.х., а с другой стороны – та ее часть, которая остается присоединенной к сети, способна существенно изменить величины и распределение токов в схеме. Чтобы уяснить это, достаточно рассмотреть простейшую схему:

Рис. 29

Принимая для простоты, что нагрузка чисто индуктивная, схема замещения для данной сети может быть представлена, как показано на Рис. 29,б. Конец нагрузочной ветви, как точка нулевого потенциала, соединен с местом трехфазного КЗ. Нагрузка уменьшает внешнее сопротивление цепи статора и тем самым увеличивает ток генератора, что снижает напряжение и соответственно приводит к уменьшению тока в месте КЗ. Количественно влияние нагрузки, являющейся, по сути, шунтом к ветви КЗ сильно зависит от удаленности КЗ.

Из сказанного следует, что при наличии на генераторе АРВ возможный режим его работы следует определять путем сопоставления Х_кр с внешней реактивностью Х_вн, найденной с учетом присоединенной к схеме нагрузке.

Если бы все нагрузки обладали неизменными сопротивлениями, то их учет при КЗ не представлял бы особой сложности. В действительности относительно точный расчет нагрузки в режиме КЗ очень сложен и в современных системах практически невозможен. Эта сложность обусловлена тем, что сопротивления двигателей, из которых преимущественно состоит промышленная нагрузка, косвенно зависят от напряжений в точках их присоединения, которые, в свою очередь, являются функциями искомого тока КЗ. При наличии нагрузки на шинах она “отсасывает” ток КЗ от поврежденной цепи. Если бы в схеме не было нагрузки, то ток КЗ определялся бы как:

.

При наличии нагрузки ток в цепи генератора:

.

С учетом того, что токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям ветвей ток в цепи КЗ можно определить как:

а ток в нагрузочной ветви будет:

_.

С целью упрощения расчетов все нагрузки при установившемся режиме КЗ представляют некоторыми постоянными индуктивными сопротивлениями. Установлено, что относительное индуктивное сопротивление нагрузки Х*н можно принять Х*н=1,2 считая эту величину отнесенной к полной номинальной мощности нагрузки, взятой в МВА и среднему номинальному напряжению ступени.

где Sнн – номинальная мощность нагрузки.

Покажем, как устанавливалось значение Х*н, рассмотрев простейшую схему (Рис.30)

Рис. 30

Положив X_*вн=X_*н и U_*=U_*н,

величину напряжения в точке А можно представить как:

_{С другой стороны:}

_{Выразим из уравнения (25.1) ток Iк}

И подставим его в (25.2). Получим выражение для определения Х*н:

Если принять во внимание, что для типового генератора Х*d=1/Kc=1/0,7 и Е*=2,3, то в итоге имеем:

_{В практических расчетах:}

_{или .}