Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii
.pdfпродолжительные |
токи электроаппаратов |
, |
||
|
|
|
|
|
соответствуют |
наибольшей |
допустимой |
||
|
|
|||
) режиме. |
|
|
||
(ремонтном |
|
|
|
|
сечения проводов и шин, которые |
|
температуре |
в продолжительном |
|
|
Самым |
опасным |
режимом |
является |
режим КЗ. |
Короткое |
|
замыкание |
|
в |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
электрической |
|
сети |
энергосистемы, |
|
сопровождающееся |
|
значительным |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
в сети, |
может привести к нарушению |
устойчивости |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
понижением |
напряжения |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
электростанций, выходу |
их из |
синхронизма |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
параллельной |
работы |
отдельных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
этого |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
связывающих |
|
электростанции |
. |
В |
результате |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
отключению |
|
|
ЛЭП |
, |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
на |
|
|
ряд |
|
несинхронно |
работающих |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
распасться |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
энергосистема |
|
|
может |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к перегрузке |
некоторых |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
в свою |
очередь, |
может привести |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
Это, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
электростанций |
|
|
что потребует |
отключения |
значительной |
части |
потребителей |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
электростанций |
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжения |
при КЗ, чем |
больше |
|
время |
действия |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Чем больше |
понижение |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
отключающих |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
действия |
выключателей, |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
время |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
релейной |
|
зашиты |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
поврежденные |
|
|
участки |
электрической |
|
сети, |
|
тем |
|
вероятнее |
|
нарушение |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
устойчивости |
|
параллельной |
работы |
|
электростанций |
энергосистемы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значительными |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сопровождаться |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КЗ может |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Наряду |
с этим, |
режим |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
режимом КЗ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
. Наиболее |
тяжёлым |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
разрушениями |
элементов |
электроустановок |
|
|
|
электростанции |
(рис. 7.46 |
), |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
на |
сборных |
шинах |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
является |
короткое замыкание |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
отключиться |
часть |
генераторов |
и ЛЭП, а в |
некоторых |
случаях и вся |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
когда могут |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
электростанция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КЗ |
в |
электроустановках |
высокого |
напряжения |
, |
в |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
При |
вычислении токов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
только |
тех |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивления |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
частности |
|
на |
|
ГЭС, |
учитывают |
индуктивные |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
КЗ. К таким |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тока |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
влияют на величину |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
цепи, |
которые |
существенно |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
элементов |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
силовые |
трансформаторы |
, |
реакторы |
, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
относятся |
генераторы |
, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
элементам |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этих |
элементов (кроме |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
сопротивление |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и |
кабельные ЛЭП. |
Активное |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
воздушные |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
их |
индуктивным |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
сравнению с |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
поскольку |
оно |
невелико по |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЛЭП) не |
учитывают |
|
|
|
|
|
|
сопротивление |
ЛЭП |
учитывают |
только |
при |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сопротивлением |
. Активное |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
значение имеет учёт активного |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
, при |
этом большее |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
их |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
большой |
протяженности |
|
|
|
|
из |
за относительно |
|
малого |
их |
индуктивного |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кабельных ЛЭП |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сопротивления |
|
|
- |
|
|
|
|
|
сопротивление |
цепи |
|
КЗ |
обычно |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сопротивления |
. |
Суммарное |
|
активное |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
трети |
|
суммарного |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
том |
случае, |
|
если |
оно |
больше |
одной |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
учитывается |
|
|
в |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
сопротивления |
цепи |
КЗ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
индуктивного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Рис
.
7.46
Схема и
короткого замыкания на шинах в электрической сети (К-2)
ГЭС
(
К
-
1
)
348
Как уже отмечалось, в
определяется согласно закону полным сопротивлением цепи,
нормальных условиях работы ток генератора
Ома величиной ЭДС, наведенной в статоре, и
состоящим из сопротивления самого генератора,
сети
и
приёмников
электроэнергии
.
|
, |
в сети в |
точке |
К 2 |
(рис. 7.46 |
) сопротивление |
цепи, |
на |
|||
При КЗ. например |
- |
|
|
сопротивления |
сети |
и |
|||||
которую работают генераторы, |
складывается из |
||||||||||
сопротивления самих |
|
, |
а при |
КЗ на сборных шинах |
ГЭС в точке К-1 |
||||||
генераторов |
|
В обоих случаях сопротивление |
|
|
|||||||
только из сопротивления |
генераторов. |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цепи |
||
, |
чем |
при нормальном |
режиме, |
вследствие чего и ток КЗ |
|||||||
значительно меньше |
|
|
|
|
|
|
|
|
тем |
||
значительно больше |
нормального. Чем дальше место КЗ от генератора, |
||||||||||
больше
сопротивление
цепи
до
этой
точки
и
тем
меньше
ток
КЗ.
Поскольку
активное
сопротивление
невелико
по
сравнению
с
индуктивным |
, |
поэтому и |
от ЭДС на угол, близкий |
||
ток КЗ к 90°.
оказывается
почти
индуктивным
,
отстающим
Ток
короткого
замыкания
при
КЗ
на
выводах
генератора
или
вблизи
электростанции изменяется по некоторой кривой ( рис. 7.47 |
) |
. Из этой кривой |
|
видно, что в начале КЗ ток iy достигает некоторого наибольшего значения |
|||
называемого ударным током короткого замыкания (амплитуда |
/ |
||
, а затем |
|||
|
|
) |
|
уменьшается
до
установившегося
значения
i
^
m
.
|
|
|
|
г |
: |
• |
верхпереходныи |
|
|
|
|
|
|
|
|
./ |
|
песиод |
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
||
|
|
|
|
|
|
Л |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4rf |
? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n. mt |
|
|
e |
i |
- |
|
|
|
to |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
l/ ASU |
|
|
|
г |
||||
|
|
t |
|
|
1 |
h |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
? |
io |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пор |
режи |
- |
~ |
— |
Переходный |
процесс |
* |
* |
|
|
|
|
|
t
Чстанод |
режим- |
|
Рис
.
7.47
Кривая
гашения
тока
КЗ
|
|
|
|
|
|
in |
|
Полный |
ток |
КЗ / состоит из двух слагающих: |
периодической |
|
и |
||
апериодической |
* |
Периодическая составляющая |
с амплитудой I |
т |
, |
t, |
|
изменяется во |
времени в соответствии с параметрами генераторов, |
||||||
характеристиками их регуляторов возбуждения, удаленностью места КЗ и |
|||||||
другими условиями: |
||||||
\ |
= |
im |
|
t |
|
cosсо |
г |
|
( |
) |
|||
|
|
|
|
|
||
t
.
(
7.76
)
349
где
Im
(t)
-
функция, определяющая изменение амплитуды |
периодической |
|||
|
. |
|||
составляющей тока I |
|
от начального ее значения, равного / |
||
mt |
т 0 |
|||
|
|
|
|
|
Апериодическая |
составляющая |
ia |
в первый момент |
КЗ противоположна |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
экспоненциально с постоянной времени |
Г |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
in |
|
|
|
|
|||||||||||||
по направлению |
|
|
изменяется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
(постоянная времени- это промежуток времени t, в течение которого параметр, |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
; е ~ 2,72): |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изменяется в е раз |
|
|
|
||||||
характеризующий |
переходный процесс |
|
|
|
|
(7.77) |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Период |
|
изменения |
|
тока |
от |
момента |
возникновения |
|
КЗ |
до |
||||||||||||
|
|
|
, состоящего |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
установившегося |
значения носит название переходного процесса |
|
|
|
||||||||||||||||||
из сверхпереходного и переходного периодов. |
|
от установившихся |
||||||||||||||||||||
Принципиальное |
отличие переходных |
процессов |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
установившихся |
процессах работы генератора с |
|||||||||||||||||||||
состоит |
в том, что при |
|||||||||||||||||||||
|
сердечнике |
и обмотках ротора не индуцируются |
||||||||||||||||||||
симметричной |
нагрузкой в |
|||||||||||||||||||||
|
то же |
время |
при переходных процессах и несимметричных |
|||||||||||||||||||
никакие |
. |
В |
||||||||||||||||||||
токи |
|
|
|
ротором и |
статором возникают трансформаторные |
связи. |
|
|||||||||||||||
нагрузках между |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Первые 0,1-0,2 |
с ток КЗ уменьшается |
процесс), а затем значительно медленнее |
|
|
. |
очень
быстро
(сверхпереходный
|
|
|
|
|
|
|
тока КЗ объясняется следующим |
|
|
. Так как ток |
КЗ |
||||||||||||||||
|
|
Затухание |
образом |
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
им |
магнитный |
поток реакции якоря |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, то создаваемый |
Фаа |
||||||||||||||||||
почти индуктивный |
|
|
|
|
|
|
|
создаваемого |
|
|
|||||||||||||||||
как мы видели, |
направлен |
против магнитного |
потока |
ротором |
Ф |
||||||||||||||||||||||
Однако, |
вследствие того |
|
|||||||||||||||||||||||||
(рис. 7.48 |
а), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||||||||||||||
т.е. стремится размагнитить генератор |
|
|
|
|
(состоит |
|
|
, |
|||||||||||||||||||
что обмотка |
возбуждения |
обладает значительной |
индуктивностью |
из |
|||||||||||||||||||||||
|
|
с ней магнитный |
поток |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
большого числа витков катушек полюсов , связанный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
возбуждения |
не может измениться мгновенно (в |
обмотке возбуждения ротора |
|||||||||||||||||||||||||
и |
в |
демпферной |
(успокоительной) |
обмотке |
будут |
индуцироваться |
|||||||||||||||||||||
токи |
iJg и |
iJy, |
которые |
препятствуют |
изменению |
||||||||||||||||||||||
дополнительные |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
а |
||||||||||||||||||||
результирующего |
магнитного потока в генераторе, согласно |
закону Ленца) |
, |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
первый |
момент |
КЗ, наведенная в |
статорной обмотке ЭДС, |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
, в |
||||||||||||||||||||||
следовательно |
|
|
|
и при |
нормальном режиме. Этим и |
объясняется |
|||||||||||||||||||||
остаётся |
такой же, как |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
величина |
ударного |
тока i |
(ЭДС |
генератора |
велика, |
|
а |
|||||||||||||||||
значительная |
|
||||||||||||||||||||||||||
получается большой). |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
цепи КЗ мало- по закону Ома ток КЗ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
сопротивление |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рис
.
7.48
Изменение
магнитного
поля
генератора
при
КЗ
350
Токи iJe и iJy,создавая собственные магнитные потоки ФДд и ФДу,
противодействуют проникновению потока Ф в сердечники полюсов ротора и вытесняют его в воздушное междуполюсное пространство. В результате поток
^ |
< |
ФаЛ |
- |
статора значительно уменьшится до значения Ф" |
|
(индексом " - два |
штриха отмечают величины, относящиеся к сверхпереходному процессу; '
один штрих - к переходному процессу). Из-за уменьшения потока статора
соответственно уменьшится и индуктивное сопротивление обмотки статора по
продольной оси, достигнув значения X"d < Хд Поэтому в начальный момент
переходного процесса (сверхпереходный период), возникающий ударный ток можно выразить:
К= Ео/х"^ О-П )
где X"- сверхпереходное индуктивное сопротивление (мгновенно¬
переходная реактивность)
Обмотки и роторная, и успокоительная обладают некоторым активным сопротивлением, поэтому индуцируемые в них дополнительные iJe и 1Ду будут постепенно затухать. Этот процесс протекает не одинаково, так как демпферная
обмотка и обмотка ротора имеют разные постоянные времени Т. Обмотка
ротора, имея значительно большее число витков на катушках полюсов, чем демпферная стержневая обмотка, обладает большей индуктивностью, поэтому
её постоянная времени Г больше Г . Поэтому к моменту времени, когда
дополнительный ток iJy в демпферной обмотке уменьшится до нуля, в обмотке
возбуждения дополнительный ток iJg ещё имеет некоторую величину. При этом
магнитный поток реакции якоря частично будет переходить через обод ротона,
отчего его величина несколько возрастает до значения ФХ*а > ФХ" Д
Соответственно возрастает индуктивное сопротивление статора по продольной
оси, достигнув значения X'd , называемого переходным индуктивным |
|
сопротивлением (переходная реактивность), X'd >X"d |
. При этом ток КЗ |
несколько уменьшится до значения: |
|
К= Ег/ К - |
(7.79) |
Через некоторое время уменьшится до нуля и добавочный ток в обмотке |
|
возбуждения / При этом магнитный поток статора будет замыкаться
полностью через ротор и его значение станет ещё больше Фad |
>Ф'ас1- |
||
Соответственно возрастёт и индуктивное сопротивление статора, достигнув |
|||
значения X , >Х' |
а |
,7 а ток КЗ станет: |
|
а |
|
|
|
/ = £Д, |
|
(7.80) |
|
В результате в генераторе установится результирующий магнитный
поток Ф = Ф - Фу / (рис. 7.48, б).
С уменьшением магнитного потока, сцепленного с обмоткой статора,
уменьшится ЭДС статора до значения Ек< Ео, что приведёт к уменьшению тока КЗ до установившегося значения:
iк уст |
(7.81) |
351
тока
Таким образом |
, |
|
КЗ (гашение |
поля |
|
|
|
|
при трёхфазном |
|
генератора |
). |
|
|
КЗ
происходит
постепенное
затухание
Для гидрогенераторов |
ударный |
|
ток КЗ |
достигает 10- |
15 |
кратного |
||||||||||||||||||||||||
значения от номинального тока, а установившееся значение от |
1,5 |
|
до |
3,4 |
от |
|||||||||||||||||||||||||
номинального |
, |
т.е. уменьшение |
установившегося |
тока КЗ происходит |
по |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
магнитным |
полем реакции |
якоря. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
причине |
размагничивания |
генератора |
силы |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
создаёт значительные |
электромагнитные |
|
||||||||||||||||||||
Ударный |
ток |
КЗ |
, |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
статора в особенности на её |
лобовые части, |
имеющие |
|||||||||||||||||||||||||
действующие |
на |
обмотку |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крепление по сравнению с пазовой частью |
||||||||||||||||||||
достаточно большой вылет и их |
||||||||||||||||||||||||||||||
менее жесткое |
|
(их труднее зафиксировать). |
|
|
|
электромагнитные |
||||||||||||||||||||||||
Кроме |
|
того, |
при |
КЗ возникают |
|
значительные |
||||||||||||||||||||||||
|
|
передающие |
механические |
нагрузки |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
статор |
|
|
, |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
, действующие |
и ротор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
моменты |
|
|
|
|
|
|
|
|
статора, его корпус, а также детали ротора. |
Поэтому |
||||||||||||||||||||
на фундамент крепления |
||||||||||||||||||||||||||||||
при проектировании |
|
генераторов |
воздействие режима КЗ |
учитывается |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
расчетами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
специальными |
|
механическими |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ха |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
величины |
|
|||||||||
В |
электромагнитных расчетах учитывается, что снижение |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
ведёт к |
увеличению |
|
устойчивости |
параллельной |
работы |
генератора |
в |
|||||||||||||||||||||||
|
это |
связано |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, однако |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
электрической |
сети |
и |
его |
перегрузочной |
способности |
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
||||||||||||||||
|
|
|
потерями |
|||||||||||||||||||||||||||
габаритов |
генератора |
и дополнительными |
||||||||||||||||||||||||||||
увеличением |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(добавочные
потери
).
|
|
Для |
обычных |
генераторов |
Xd |
составляет 0,52-1,15. |
Для |
мощных и |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сверхмощных |
генераторов |
с |
|
непосредственным охлаждением |
обмоток |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Саяно-Шушенской ГЭС Х |
= |
1 |
,58. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
= 1 |
,0 |
1,8. |
|
Например, у генераторов |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Xd |
- |
|
|
меньше |
|
|
величина |
|
' |
, тем |
меньше колебания |
напряжения |
при |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Чем |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
X |
d |
|
|
при |
КЗ статором |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
нагрузки и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
передаваемые |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
сбросах |
больше крутящие моменты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
увеличение |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
влечёт за собой |
также |
||||||||||||||||||||||
на его опорные |
конструкции |
Снижение X |
|
d |
|
|
|
|
|
против |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уменьшении |
|
|
|
вдвое |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
габаритов |
генератора |
и добавочных потерь. |
При |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
примерно |
в 1,6 |
раза. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
генератора |
возрастает |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
обычных |
пределов |
|
стоимость |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
; с |
||||||||||||||||||||||||||
Обычно для генераторов с |
воздушным |
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
0,20 |
0, |
35 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
охлаждением X d = |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
непосредственным |
водяным охлаждением |
Х' |
= |
0,37-0,56. У генераторов |
Саяно- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
' |
|
|
= 0,43. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Шушенской |
ГЭС X |
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
смыслу |
идентично |
|
|
* |
|
(для |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
Влияние X |
|
|
|
по своему |
|
физическому |
X |
d |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^' |
|
).Обычные |
|
|
|
|
|
X |
|
= 0,15-0,27 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
. |
|
|
|
|
|
значения |
|
’ |
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||
генераторов |
без |
демпферной обмотки X |
|
= |
|
|
d |
|
0,295. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
У |
генераторов Саяно-Шушенской |
ГЭС X |
d |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При параметров
проектировании |
генераторов |
также |
||
|
||||
- |
отношение |
короткого замыкания |
||
|
|
|
|
|
задают (ОКЗ).
один
из
важнейших
ОКЗ |
представляет собой |
отношение тока короткого |
замыкания |
к |
|||||||||||
|
|
, при |
|||||||||||||
номинальному |
току в относительных единицах |
при токе |
возбуждения |
||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
|
равенство |
ЭДС и |
номинального напряжения (Е = £/ ). |
|||||||||||
котором обеспечивается |
|||||||||||||||
, для турбогенераторов |
ОКЗ = |
0,4-1,0. ОКЗ |
|||||||||||||
Для гидрогенераторов ОКЗ = 0,8-1 |
, |
||||||||||||||
8 |
|
|
|
|
ОКЗ менее |
||||||||||
имеет большое |
практическое |
значение, генераторы с малым |
|||||||||||||
параллельной работе, |
имеют |
значительные |
колебания |
||||||||||||
устойчивы |
при |
||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
352
напряжения при изменениях нагрузки. ОКЗ, также как Xd, определяет перегрузочную способность синхронного генератора. Чем больше ОКЗ, тем
больше предельная нагрузка. ОКЗ тем больше, чем больше воздушный зазор,
т.е. при той же мощности меньше концентрация энергии магнитного поля.
Такие машины требуют больших вложений материалов, что увеличивает их
стоимость.
Потери энергии в генераторе возникают в результате преобразования в
нём механической энергии в электрическую. Все виды потерь разделяются на
основные и добавочные.
Основные потери слагаются: из электрических потерь в обмотке
статора, пропорциональные квадрату тока статора и активного сопротивления;
потерь на возбуждение в возбудителях; магнитных потерь в сердечнике от
гистерезиса и от вихревых токов; механических потерь от суммы потерь на трение в подшипниках и подпятнике и потерь на вентиляцию.
Добавочные потери в генераторе разделяются на два вида:
пульсационные потери в полюсных наконечниках ротора от магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости внутренней поверхности статора; потери при нагрузке, которые для генераторов мощностью более 1000 кВт при проектировании принимают 0,25-0.4% от полезной мощности генератора.
Режим КЗ в период проектирования электрической части ГЭС
исследуется применительно как к генераторам, так и ко всем другим основным
элементам главной электрической схемы (трансформаторам, выключателям,
разъединителям, шинопроводам и проводам).
При проектировании выключателей или их выборе из имеющейся
номенклатуры необходимо определить не только расчётные токи КЗ в
присоединениях рассматриваемой схемы, но также расчётные скорости
восстанавливающегося напряжения на контактах выключателей.
Между величинами тока КЗ и скорости восстанавливающегося
напряжения имеется определённая зависимость: в присоединениях с большим
током КЗ ( близким к номинальному току отключения выключателя) скорость
восстанавливающегося напряжения относительно невелика; наоборот, в
присоединениях с небольшим током КЗ ( меньшим номинального тока
отключения ) скорость восстанавливающегося напряжения велика.
Упрощенно поясним физический процесс, протекающий в
дугогасительной системе выключателя.
При размыкании контактов выключателя цепь тока не прерывается, так
как образовавшийся промежуток перекрывается электрической дугой,
сопротивление которой относительно мало. По мере приближения токовой
паузы ( синусоида тока пересекает ось абсцисс ) температура, ионизация и
проводимость дугового промежутка быстро уменьшаются и в какой-то момент
времени, близкий к моменту естественного прихода тока к нулю, дуга угасает.
В этот момент промежуток между расходящимися контактами, ещё в некоторой
353
степени |
ионизирован |
вследствие отставания |
тепловых |
процессов |
|
в |
дуговом |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
изменения |
тока. |
После погасания дуги |
процесс |
|||||||||||||||||||||||||||
промежутке |
от скорости |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
протекает |
|||||||||||||||||||
дугового промежутка и |
превращения его в |
диэлектрик |
||||||||||||||||||||||||||||||
деионизации |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
процесс |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
быстро, |
но не |
|
|
|
. |
Одновременно |
происходит |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
исключительно |
мгновенно |
|
выключателя |
. |
Пока дуга горит, |
|||||||||||||||||||||||||||
восстановления |
напряжения |
на контактах |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
погасания |
дуги |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
мало. |
В момент |
||||||||||||||||||||||||||||
разрыве |
относительно |
|||||||||||||||||||||||||||||||
напряжение |
на |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
сети, |
близкого к |
||||||||||||||||||||||||||||||
напряжение |
меняет знак и восстанавливается до напряжения |
|||||||||||||||||||||||||||||||
амплитудному |
значению. Если |
|
восстанавливающаяся |
электрическая |
|
прочность |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
на |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
напряжение |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
восстанавливающееся |
||||||||||||||||||||||||||||||
промежутка |
все |
время |
превышает |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
на этом |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
отключения цепи |
||||||||||||||||||||||||||
не возникает и процесс |
||||||||||||||||||||||||||||||||
контактах |
, |
дуга |
вновь |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, то |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
заканчивается |
. |
Если же |
скорость восстановления |
напряжения превышает |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
. Обычно дуга |
в выключателях горит в течение |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
отключения |
тока не произойдёт |
|
|
|
|
от |
конструкции и характеристик |
|||||||||||||||||||||||||
1- |
|
|
|
|
|
|
|
частоты тока в зависимости |
||||||||||||||||||||||||
3 полупериодов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
выключателя
.
Таким образом, основными |
факторами |
, определяющими |
процесс |
|||||||
|
|
отключаемого |
тока, |
|||||||
деионизации промежутка между контактами являются |
вид |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
дугогасительной |
||||
скорость |
восстанавливающегося |
напряжения и свойства |
||||||||
|
|
|
||||||||
системы
выключателя
.
Выключатели |
должны |
отключать ток |
КЗ, |
|
когда его |
апериодическая |
|||||||||||||||||||||||||
не успела |
|
затухнуть, |
т.е. |
|
обладать |
|
способностью |
||||||||||||||||||||||||
составляющая |
ещё |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
тока. |
Наибольшая асимметрия тока КЗ |
возникает |
|||||||||||||||||||||||||
отключения |
асимметричного |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наименьшая - в точках |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
генераторов и сборных шин и |
||||||||||||||||||||||||||
при замыкании |
вблизи |
||||||||||||||||||||||||||||||
электрической |
сети, |
удаленных от ГЭС. |
|
|
|
|
|
, также как |
и генераторов |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
При |
проектировании |
трансформаторов |
, |
||||||||||||||||||||||||||||
основная |
|
задача сводится к |
|
тому, чтобы выбрать наилучшее соотношение |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
индукция |
|
||||
удельных |
|
электромагнитных |
|
нагрузок (плотность |
тока, магнитная |
|
|
|
), |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
равны |
или |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
частей трансформатора |
были |
|||||||||||||||||||||||
т.е. чтобы |
превышения |
температуры |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
предельных |
значений. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
несколько |
меньше установленных |
стандартом |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
стремятся |
|
|
отдавать |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформаторов |
|
|
||||||||||||||||||
При |
проектировании |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
показатели |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
, экономические |
||||||||||||||||||||||||
преимущество |
трёхфазным |
|
трансформаторам |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
при |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
трансформаторов |
|||||||||||||||||||||||||||
|
групп |
из |
однофазных |
||||||||||||||||||||||||||||
которых |
выше |
показателей |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
трансформаторов |
проектируются |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
одинаковой |
надёжности. Группы |
однофазных |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
когда по |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
агрегатами |
, |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
и |
сверхмощными |
||||||||||||||||||||||||||||
для крупных |
ГЭС |
с |
мощными |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
создать трёхфазный |
||||||||||||||||||||||||||||||
соображениям |
транспортного |
|
веса |
невозможно |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформатор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
также
Обеспечение |
устойчивости |
трансформаторов |
к коротким замыканиям |
|||
|
в составе проектных работ. |
|||||
одно из важнейших |
направлений |
|||||
|
|
|||||
|
|
|
|
|||
Отсутствие |
у трансформаторов |
вращающихся |
частей уменьшает |
их |
|||||||||||
|
но |
это |
же |
||||||||||||
|
|
потерь энергии, |
|||||||||||||
нагрев из-за |
отсутствия |
механических |
|||||||||||||
|
|
исключает |
применение |
||||||||||||
обстоятельство |
усложняет процесс охлаждения, так как |
||||||||||||||
|
|
самовентиляции. В трансформаторах средней и |
|||||||||||||
внутри трансформаторов |
|||||||||||||||
|
|
эффективные |
методы принудительного |
||||||||||||
большой |
мощности проектируют |
||||||||||||||
|
, где в |
основном |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
охлаждения по |
сравнению |
с маломощными |
трансформаторами |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
354
применяется естественное охлаждение за счёт теплопередачи у масляных
трансформаторов от масла стенкам бака и пристроенным радиаторам. От них
тепло отводится путём конвекции при соприкосновении воздуха со стенками
бака и радиаторами или непосредственно с обмоткой у сухих низковольтных
трансформаторов.
|
|
|
На рис. 7.49 представлена |
||||
Масло от |
|
|
схема масляного охлаждения транс¬ |
||||
трансфор |
¬ |
|
форматора с дутьем и принудитель¬ |
||||
матора |
|
ной циркуляцией масла. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
г |
|
С помощью насоса (1) |
||||
|
/ з |
|
нагретое |
масло |
забирается |
из |
|
|
|
|
верхних слоёв трансформатора и |
||||
|
Возду |
прогоняется через маслоохладители в |
|||||
|
нижнюю часть бака, образуя |
||||||
|
|
|
|||||
|
< |
|
принудительную циркуляцию масла. |
||||
|
|
Одновременно |
вентиляторами |
||||
|
|
создаются |
направленные |
потоки |
|||
|
|
воздуха (дутье), обдувающие |
|||||
|
|
поверхность трубок маслоохлади¬ |
|||||
|
Возду |
|
телей, по которым циркулирует |
||||
|
х |
масло, и |
отбирающие тепло |
от |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
маслоохладителей. |
|
|
|
|
|
|
|
Ещё |
более |
эффективный |
||
|
|
|
способ охлаждения применяется у |
||||
|
|
|
сверхмощных трансформаторов, где |
||||
|
|
|
маслоохладители |
охлаждаются |
|||
Macro к трансформатору |
|
водой (вода циркулирует по трубкам, |
|||||
|
|
|
масло - между трубками). Кроме |
||||
Рис. 7.49 Схема масляного |
|
того, дополнительно к баку |
|||||
охлаждения трансформатора |
пристраиваются |
маслонасосы, |
|||||
с дутьем и принудительной |
|
которые дополнительно перемеши¬ |
|||||
|
циркуляцией масла |
|
вают масло в трансформаторе и |
||||
1 - насос; 2 - маслоохладители; |
|
создают направленные струи масла |
|||||
|
3 - вентиляторы |
|
на наиболее нагретые |
части |
|||
|
|
|
трансформатора. |
|
|
|
|
Поскольку напряжение генераторов составляет в основном 6-18 кВ, |
то |
||||||
их цепь выполняется из шин большого сечения, которые рассчитанны, как мы
видели, на значительную величину тока - десятки килоампер. Поэтому чем
короче шины генераторного напряжения, тем лучше. Существенно
уменьшаются электрические потери, стоимость коммуникаций. В связи с этим,
в проекте при компоновке здания ГЭС расположение повышающих
трансформаторов предусматривают как можно ближе к генераторам.
Продолжительность короткого замыкания составляет обычно доли
секунды, но в исключительных случаях оно может продолжаться несколько
355
секунд. В течение этого, хоть и крайне короткого времени, выделение тепла в
проводах, шинах и аппаратах электрической цепи КЗ настолько велико, что
температура их выходит за пределы, установленные для нормальной работы.
Процесс нагревания прекращается в момент отключения тока КЗ, после чего происходит медленное остывание (рис. 7.50).
|
Способность |
аппарата |
или |
|||
|
проводника противостоять кратковре¬ |
|||||
|
менному тепловому действию тока КЗ |
|||||
|
без повреждений, |
препятствующих |
||||
|
дальнейшей |
их исправной |
работе, |
|||
|
называется термической стойкостью |
|||||
t |
(термической устойчивостью). |
|
|
|||
Допускаемые конечные темпера¬ |
||||||
0 ton |
||||||
туры при КЗ для проводов, шин |
и частей |
|||||
Рис. 7.50 Изменение |
аппаратов лежат в пределах 120-130°С, а |
|||||
температуры проводника при КЗ |
допускаемые |
температуры |
для |
их |
||
|
нормального |
режима находятся в |
||||
|
пределах 60-80°С. |
|
|
|
||
При проектировании электрической части ГЭС все элементы её схемы
проверяются на термическую и электродинамическую устойчивость. При недостаточной механической прочности обмоток генераторов, трансфор¬
маторов, элементов распределительных устройств, проводов шин и т.п. они
могут быть разрушены при КЗ. Исключить повреждения можно путём правильного конструирования, т.е. выбором соответствующих расстояний, размеров поперечных сечений проводников, способов их крепления и
крепления аппаратов на конструкциях и фундаментах, и т.п.
Расчёт аппаратов на электродинамическую стойкость значительно
сложнее расчёта шинных конструкций, поскольку конфигурация токоведущих
частей (контактной системы, обмоток) и способы их крепления очень сложны.
Поэтому расчёты дополняют соответствующими испытаниями на стадии проектирования, изготавливая специальные испытательные модули (узлы).
При проектировании электрической части ГЭС должно обязательно
учитываться влияние вихревых токов, возникающих в стальных каркасах
распредустройств, железобетонных конструкциях и т.п.. соседствующих с шинами, имеющими рабочие токи в тысячи ампер. В стальных конструкциях
могут возникать недопустимые нагревы для обслуживающего персонала; в
несущих железобетонных конструкциях из-за перегрева арматуры возникает опасность снижения их прочности; в помещениях повышается температура.
Для предотвращения негативных процессов применяются изоляционные
прокладки в сочленениях элементов пространственных металлических
конструкций во избежание образования замкнутых контуров; используются
немагнитные материалы; применяются экраны, которыми оконтуриваются
проёмы в железобетонных конструкциях и другие мероприятия.
356
Проектирование главной электрической схемы ГЭС исходит из общих
требований к электроустановкам. Схема определяет основное электрическое оборудование и эксплуатационные свойства электроустановки. Требования сформулированы в нормах технологического проектирования (НТП)
электростанций и подстанций, в правилах устройств электроустановок (ПУЭ),
в правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ),
в правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок (ПТБ),
в ГОСТах и другой нормативной литературе, которые сводятся к тому, чтобы обеспечить:
-
-
соответствие электрической схемы условиям работы ГЭС в энергосисте¬
ме, ожидаемым режимам, а также соответствие технологической схеме;
ремонтопригодность (приспособленность к проверке технического
состояния и ремонтно-профилактическим работам), в том числе простоту
и наглядность схемы; минимальный объём переключений, связанных с изменением режима; доступность для профилактики без нарушения режима электроустановки;
-
приспособленность очередями;
к
вводу
в
эксплуатацию
мощностей
(
агрегатов
)
-
-
обязательность |
автоматизации в экономически целе¬ |
|
|
максимальной |
|
сообразном объёме; |
|
|
высокую |
степень надёжности |
выдачи мощности, т.е. способность |
выдавать |
мощность в сеть в соответствии с запланированным графиком, |
|
обеспечивая |
потребителей с сохранением качества |
|
|
электроснабжение |
|
электроэнергии в пределах, установленных действующими нормативами |
||
(см. ниже). |
|
|
Руководствуясь материалами задания на проектирование, а также |
|
нормативными документами, проектная организация должна разработать |
|
несколько |
вариантов главной электрической схемы ГЭС, на которых |
указываются мощности генераторов, трансформаторов (включая мощности |
|
трансформаторов |
|
|
собственных нужд), сборные шины распредустройств (РУ) |
всех ступеней напряжений, отходящие ЛЭП, присоединяемые к сборным |
|
шинам, коммутационные и измерительные аппараты, токоограничивающие |
|
аппараты, ограничители перенапряжений и т.п. |
|
В качестве критерия |
экономичности |
исполнения |
принимают полные |
электроустановки |
|
(3), состоящие из трёх слагаемых: |
|
сравниваемых |
вариантов |
расчетные |
|
затраты руб./год |
|
3
=
К Е
+
И
+
У
,
(
7.82
)
где: К |
- |
Ен |
- |
|
|
И |
- |
капитальные вложения в проектируемую электроустановку; |
|
|||
нормативный |
|
|
|
¬ |
коэффициент эффективности |
капиталовложе |
|||
ний, установленный |
для расчетов |
в |
|
|
отрасли, равный 0,12; |
электроэнергетической |
|||
|
|
|
||
ежегодные издержки |
производства; |
|
|
|
357