7. Ответить письменно на контрольные вопросы

7.1. Почему соотношения между симметричными составляющими напряжений в месте КЗ отличаются от аналогичных соотношений в прочих узлах схемы?

7.2. Что является источником токов обратной и нулевой последовательностей?

7.3. При каких условиях справедлив принцип независимости действия симметричных составляющих?

7.4. Каким образом в реальных схемах можно получить значения симметричных составляющих токов и напряжений?

Литература

1. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.М.:Энергия, 1964.518 с., 1970. 518 с.

2. Борисов Р.И., Готман В.И. Основы переходных процессов в электрических системах. Томск:Изд. ТПИ, 1969.388 с.

3. Готман В.И. Примеры анализа и решения задач по управлению переходными процессами электрических систем.Томск:Изд. ТПУ, 1986.90 с.

Лабораторная работа № 4

Исследование режимов трех и двухфазных коротких замыканий в энергосистемах

1. Цель работы: Исследование влияния структуры схемы, состава и параметров оборудования, режима работы “системы” на токи трех и двухфазных замыканий (КЗ). Усвоение навыков работы на ПЭВМ со специализированным программным обеспечением.

2. Общие положения и расчетные выражения

Режимы КЗ сопровождаются существенным снижением напряжения и увеличением тока в ветвях схемы, что значительно утяжеляет условия работы как отдельных элементов, так и всей схемы в целом. В связи с этим при проектировании и эксплуатации электрических установок и систем для решения многих технических задач приходится производить расчеты режимов КЗ.

Особенностью расчетов при решении задач является необходимость учета конкретных условий рассматриваемого переходного процесса. Не вдаваясь в детали, отметим, что для одного класса задач требуется знать параметры КЗ при наиболее тяжелых условиях – “максимального режима” работы системы при этом рассматривают как правило, трехфазное КЗ. Для другого класса задач требуются минимальные значения параметров КЗ  “минимального режима” работы системы при этом рассматривают двухфазное КЗ.

В практической деятельности инженеру приходится иметь дело со схемой электроснабжения предприятия, в которой, наряду с собственными источниками питания, основным источником выступает энергосистема. При расчетах КЗ питающая энергосистема моделируется эквивалентными параметрами ( , , ) “системы” для двух режимов работы:

 “максимального”, когда параметры и минимальны по своему значению;

 “минимального”, когда параметры и максимальны по своему значению, при этом в минимальном режиме может быть несколько больше максимального режима.

В данной работе рассматривается электрическая схема, представленная на рис.1.

Расчеты режимов КЗ осуществляются аналитическим методом (метод эквивалентных ЭДС) в именованных единицах. Для радиальных схем используется алгоритм прямого преобразования схемы относительно узла КЗ. На этапах преобразования параметры схемы замещения ( , , ) приводятся к ступени напряжения общего узла связи, так что относительно узла КЗ в конечном итоге находятся эквивалентные параметры всей схемы ( , , ). Схема с замкнутыми контурами путем двойного “разрезания” ветвей контуров приводится к эквивалентной схеме радиальной структуры. Расчет в этом случае считается итерационным.

В программе предусмотрено моделирование всех элементов, необходимых при расчете КЗ.

1.Воздушные (кабельные) линии представляются продольным сопротивлением

=( + ) / ,

где ,  Ом/км  погонные составляющие комплексного сопротивления;

(км)  длина ЛЭП;

- число параллельных элементов.

При учете емкостной генерации вводятся две поперечные ветви (по П-образной схеме замещения), сопротивление каждой из которых определяется выражением:

,

где  Сим/км  погонная емкостная проводимость, увеличенная в 10⁶ раз (для удобства представления в базе данных).

2. Питающая энергосистема представляется эквивалентными параметрами ”системы”.

В варианте ”система 1” представляется параметрами , , для “максимального” и “минимального” режимов работы. В частных случаях активное сопротивление может быть равно нулю, а ЭДС “максимального” и “минимального” режимов одинаковы.

В варианте ”система 2” представляется параметрами , для “максимального” и “минимального” режимов, где мощность трехфазного КЗ со стороны эквивалентируемой энергосистемы в узле ее подключения. Заданные параметры позволяют рассчитать , принимая =0.

3. Синхронные генераторы, компенсаторы, двигатели и асинхронные двигатели учитываются:

 сверхпереходным реактансом и

 сверхпереходной ЭДС и рассчитываются по выражениям:

;

,

где  (кВ)  номинальное (рабочее) напряжение;

 (МВт)  номинальная активная мощность;

 (кА)  номинальный (линейный) ток;

 (о.е.)  коэффициент загрузки.

Для синхронных генераторов, компенсаторов и двигателей в режиме перевозбуждения 0  величина положительная; для синхронных компенсаторов и двигателей в режиме недовозбуждения и асинхронных

двигателей 0  величина отрицательная.

4. Токоограничивающие реакторы представляются продольной ветвью комплексного сопротивления = + , где

,

.

 (кВт)  потери активной мощности;

 реактивность;

 (кВ)  номинальное напряжение;

 (МВА)  номинальная мощность.

5. Обобщенная нагрузка моделируется эквивалентной сверхпереходной ЭДС ( = 0,85) и реактивностью ( = 0,35):

;

,

где  (кВ)  номинальное напряжение;

 (МВА)  номинальная мощность.

6. Конденсаторные батареи для повышения представляются поперечной реактивностью

,

где  (кВ)  номинальное напряжение;

 (кВАр)  номинальная реактивная мощность.

7. Двухобмоточный трансформатор представляется комплексным сопротивлением и коэффициентом трансформации . Предусмотрено два типа трансформаторов: нерегулируемый и регулируемый. Для регулируемых трансформаторов при изменении отпаек изменяется число обмоток на регулируемой стороне, что приводит к изменению как коэффициента трансформации, так и составляющих комплексного сопротивления. Номинальное напряжение ответвления ( ) и соответствующее ему напряжение короткого замыкания ( ) определяются по выражениям:

;

Максимальному режиму (когда , , минимальны по значению) в приведенных выражениях соответствует знак “-“, а минимальному режиму – знак “+”.

 (%)  половина принятого диапазона регулирования;

 (o.е.)  относительное изменение при изменении отпайки на один процент и численно равно:

при уменьшении (максимальный режим)

= 0,055 при 30  42;

= 0,0575 при 110 ;

при увеличении (минимальный режим)

= 0,07 при 30  42;

= 0,08 при 110 .

В соответствии со сказанным величины схемы замещения рассчитываются по выражениям:

;

;

и приведены к ступени высокого напряжения;

(о.е.),

где (кВ)  потери активной мощности в режиме КЗ;

 (МВА)  номинальная мощность;

,  (кВ)  номинальные напряжения высокой и низкой стороны.

Трехобмоточные трансформаторы (автотрансформаторы) представляются тремя двухобмоточными трансформаторами, соединенными по схеме звезда или треугольник. При использовании схемы звезда необходимо предварительно рассчитать , на каждую обмотку, приведенные к номинальной мощности трансформатора. Регулирование при этом учитывается на стороне высокого напряжения.

При использовании схемы треугольник необходимо иметь , на каждую пару обмоток: В-Н; В-С; С-Н, приведенные в номинальной мощности трансформатора. Регулирование учитывается в двух плечах: В-Н; В-С одинаковым значением .

При реализации полного диапазона регулирования в 30% ( ) / 1,9, что приводит к существенному влиянию на токи КЗ.