Лекция 6: «Установившийся режим короткого замыкания».

При трёхфазном коротком замыкании переходный процесс характеризуется затуханием свободных апериодических токов; периодический же ток КЗ представляет из себя принуждённый или установившийся ток в цепи. Данное предположение справедливо, если КЗ происходит на относительно большой электрической удалённости от генератора. По мере приближения точки КЗ к генератору увеличивается реакция статора, вызывающая размагничивание генератора, что приводит к уменьшению его напряжения. При наличии автоматического регулирования возбуждения (АРВ) возможно частичное или даже полная компенсация этого снижения напряжения путём увеличения тока возбуждения.

Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса короткого замыкания, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли и полностью закончен подъём тока возбуждения от действия АРВ.

Практически он наступает через несколько секунд после возникновения короткого замыкания.

Приведённое определение установившегося режима соответствует процессу КЗ в схеме с одним генератором. В реальных условиях этот процесс имеет более сложный характер, так как возможны возникновения качаний генератора, при которых обороты СГ отличны от номинальных, что может привести к выпадению его из синхронизма.

Основные характеристики, параметры и соотношения.

Основными характеристиками и параметрами СГ при симметричном установившемся режиме являются:

1. характеристика холостого хода;

2. синхронное сопротивление по продольной оси Х_d и по поперечной оси Х_q (*);

3. сопротивление рассеивания статора Х_ (*).

Вместо Х_d может быть задано отношение короткого замыкания (ОКЗ), которая представляет собой относительный установившийся ток при трёхфазном КЗ на выводах и относительном токе возбуждения равным единице.

. Величина ОКЗ определяет ординату второй точки, через которую проходит характеристика трёхфазного короткого замыкания. Связь между ОКЗ и Х_d следующая: Х_d=С/ОКЗ, где С -относительное значение ненасыщенной ЭДС E_q при I_f=1.

Для явнополюсной машины поперечная синхронная реактивность Х_q слабо зависит от насыщения Х_q0.6Х_d, синхронная реактивность Х_d = Х_+Х_ad.

Для машин, снабжённых АРВ, характерным параметром является предельный ток возбуждения I_fпр.

Влияние явнополюсности генератора на расчёт токов кз установившегося режима.

Вследствие несимметрии ротора гидрогенератора по осям d,q сопротивления Х_dХ_q. Ротор турбогенератора симметричен, у него Х_dХ_q. Выясним, насколько неравенство Х_dХ_q ГГ влияет на точность расчёта токов КЗ.

Векторная диаграмма генератора с явнополюсным ротором, работающим с отстающим током.

К⁽³⁾

r_вн=Zвнcos и х_вн= Zвнsin. Из векторной диаграммы I_q=I_dctg= =I_dr_вн/(x_q+х_вн). (2).

Подставим (2) в (1) и получим: . Из выражения (2): .

Подставим (4) в (1). После преобразования получим:

Полный ток явнополюсного генератора: .

Подставим в это выражение формулы (3) и (5), получим:

для турбогенератора Х_d=X_q. Подставим в (6):

отсюда:

.

Исследуем отношение для гидрогенератора:

I_ГГ при Х_dХ_q ; I_ТГ при Х_d=Х_q.

Наибольшее проявление явнополюсности будет при Zвн=0 (Хвн=0, r_вн отбрасывается). При КЗ на выводах генератора:

Из (7):

Обычно отношение для гидрогенератора Х_q/X_d=0.6, то есть Х_q=0.6Х_d . (9)

Подставим (9) в (6), тогда получим:

.

Отношение (7) к (10) будет выглядеть как I_ТГ/I_ГГ =1.03 .

Вывод: погрешность расчёта при отсутствии учёта явнополюсности генераторов составляет 3%, что позволяет принимать в расчётах установившегося режима для всех видов машин Х_d=X_q.