3.4. Представление двигателей и обобщенной нагрузки

Изложенное выше полностью относится ,как к синхронным компенсаторам, так и синхронным двигателям. Различие определяется особенностями предшествующего режима работы.

Синхронный компенсатор или перевозбужденный синхронный двигатель при снижении напряжения автоматически переходит в режим генерации. Режим недовозбужденного синхронного двигателя зависит от соотношения его сверхпереходной ЭДС и нового напряжения и может проходить , как при продолжении потребления тока , так и переходе к генерации тока . Основную долю промышленной нагрузки составляют асинхронные двигатели. В нормальном режиме они работают при скорости 0,94 - 0,98 от синхронной и для начального момента их можно считать аналогичными синхронным двигателям с невозбуждением. В этом случае

.

Начальное значение сверхпереходной ЭДС

(3-6)

Такой подробный учет целесообразен лишь для крупных двигателей, играющих существенную роль в узлах нагрузки. В практических расчетах начального момента переходного процесса нагрузку можно учитывать обобщенно с типовым составом потребителей. В этом случае обобщенную нагрузку можно приближенно характеризовать следующими величинами:

3.5. Влияние нагрузки на величину начального тока

После установления основных закономерностей ,сам расчет начального момента принципиальных трудностей не представляет. Прежде всего необходимо составить схему замещения, введя генераторы, крупные двигатели и обобщенные нагрузки мощных узлов, приведенными значениями переходных (сверхпереходных) сопротивлений и ЭДС. Для упрощения расчета возможно отбросить часть нагрузочных ветвей.

Рис. 3.3. Влияние нагрузки на величину начального тока

Рис 3.3 иллюстрирует влияние нагрузки (асинхронные двигатели) в зависимости от их удаления от места короткого замыкания.

АД 1 продолжает потреблять ток из сети при пониженном напряжении.

АД 2, для которого , имеет ток близкий к нулю.

АД 3 и АД 4, находящиеся ближе к короткому замыканию, является источниками питания.

При выполнении практических расчетов начального тока вместе короткого замыкания целесообразно учитывать только те нагрузки (двигатели), которые примыкают к точке короткого замыкания.

Ударный ток в месте короткого замыкания при учете отдельных нагрузок составит:

; (3-7)

где и k - начальный сверхпереходной ток и ударный коэффициент двигателей.

Глава четвертая

Определение периодической составляющей тока короткого

замыкания в произвольный момент времени

Точный расчет тока при коротком замыкании в произвольный момент времени громоздок и требует большой вычислительной работы. В 20-е годы натурные эксперименты на модельных электростанциях дали возможность определить изменение периодической составляющей до установившегося значения. Полученные расчетные кривые впоследствии неоднократно уточнялись, но суть методики оставалась неизменной. Методика расчета определяется удаленностью точки короткого замечания от источников. Можно выделить три основные случая.

1. При значительном удалении точки КЗ от источников ЭДС может считаться неизменной и периодическая составляющая тока во времени не меняется, т.е. Источник можно считать удаленным от точки КЗ, если составляющая тока подпитки от него не более полуторакратного номинального тока источника . Поскольку периодическая составляющая тока КЗ от такого генератора практически не изменяется во времени и их можно объединить с ветвью системы (если она есть), для которой тоже ток КЗ считается неизменным.

Практически: если источник отделен от точки КЗ двумя или более последовательно включенными трансформаторами (автотрансформаторами), двумя двумя расщепленными обмотками трансформатора, реактором то источник можно считать удаленным и объединять с ветвью системы.

2. Если точка КЗ находится вблизи одних источников и удалена от других, то предварительно необходимо провести объединение источников или, наоборот, отдаление источников так, чтобы получить отдельные ветви от источников, находящихся в примерно одинаковых условиях по отношению к точке КЗ, до этой точки КЗ. После этого можно воспользоваться расчетными (типовыми) кривыми рис. 4-1.

Для этого значение тока КЗ от источника (генератора) выражают в относительно номинальных единицах

по значению выбирают подходящую кривую, например 4, для расчетного момента t , предположим 0,25 с определяют коэффициент затухания , в данном случае 0,78, и вычисляют искомое значение тока

Рис. 4.1. Расчетные кривые

Ток в месте короткого замыкания определится как сумма токов от всех генераторных ветвей, включая систему.

3. Если точка КЗ находится вблизи группы двигателей, то периодическая составляющая тока КЗ от асинхронного двигателя быстро затухает и ее значение спустя время t с момента возникновения КЗ можно упрощенно определить по выражению

где Т - постоянная времени затухания периодической составляющей тока КЗ асинхронного двигателя или группы двигателей .

Ток в месте КЗ определится, как сумма составляющих тока от двигателя и системы.

Примечание: 1. Практически уже при времени t > 0,1 с ток подпитки асинхронного двигателя затухает настолько, что им можно пренебречь.

2. Синхронные двигатели и синхронные компенсаторы вводятся в расчет аналогично источникам ( п2 ).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Метод типовых кривых

Метод типовых кривых является развитием метода расчетных кривых, который изложен выше. Типовые кривые используются для расчета периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени. Кривые применимы для генераторов и крупных синхронных компенсаторов. Кривые дают зависимость изменения во времени отношения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от генератора в произвольный момент времени к его значению в начальный момент короткого замыкания при разных удаленностях точки КЗ. Удаленность точки КЗ характеризуется отношением

Номинальный ток подсчитывается по формуле:

Для расчета в относительных единицах удобно пользоваться формулой:

где - ток от генератора в начальный момент КЗ, приведенный к базисным условиям.

После расчета и находят ; если последний оказывается дробным числом, то его округляют до ближайшего целого числа или интерполируют кривые. Далее выбирают соответствующую типовую кривую и для расчетного момента времени определяют отношение а затем вычисляют периодическую составляющую тока КЗ в момент .

Если в схеме несколько генераторов и после преобразования схемы окажется, что все они непосредственно связны с точкой КЗ, то для каждой ветви определяют токи КЗ отдельно и затем суммируют их для получения тока в точке КЗ.

Пример

Для генераторов общей мощностью 220 МВА с за сопротивлением при определить действующее значение периодической составляющей тока КЗ через 0,2 сек. Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

Номинальный ток генераторов

По типовым кривым (рис.П1) при и определяем откуда

Рис. П1. Типовые кривые для определения периодической

составляющей тока КЗ

Глава пятая

Установившийся режим короткого замыкания