6.3. Параметры элементов для токов обратной и

нулевой последовательности

Все сопротивления, которыми характеризуются отдельные элементы в нормальном симметричном режиме, а также в симметричном переходном режиме, по существу являются сопротивлениями прямой последовательности. При отсутствии магнитной связи между фазами элемента его сопротивление не зависит от порядка чередования фаз тока и для всех последовательностей одинаково , т. е.

Для элементов, магнитосвязанные цепи которого неподвижны относительно друг друга, сопротивления прямой и обратной последовательности одинаковы, так как перемена порядка чередования фаз взаимоиндукция не изменяется. Следовательно для трансформаторов, воздушных линий, реакторов и кабелей

Система токов нулевой последовательности резко отличается от систем прямой и обратной последовательности, прежде всего тем, что магнитные потоки токов нулевой последовательности вынуждены замыкаться по другим путям, вследствие чего сопротивления нулевой последовательности в общем случае существенно отличаются от соответствующих сопротивлений двух других последовательностей.

6.3.1. Синхронные машины

Магнитный поток, созданный токами обратной последовательности, вращается относительно ротора с двойной синхронной скоростью и, кроме того, встречает на своем пути непрерывно изменяющееся магнитное сопротивление. Приближенно можно считать индуктивность обратной последовательности приближающейся к переходной индуктивности прямой последовательности или сверхпереходной индуктивности

.

Токи нулевой последовательности в синхронной машине создают магнитные потоки, которые вынуждены замыкаться только вокруг статорной обмотки, аналогично потокам рассеяния и поэтому

.

6.3.2. Асинхронные двигатели

По отношению к магнитному потоку обратной последовательности ротор двигателя имеет скольжение близкое к 2, т.е. это позволяет практически считать

Реактивность нулевой последовательности аналогична, как и для синхронных машин. Для средней типовой нагрузки, которая состоит в основном из асинхронных двигателей, реактивность обратной последовательности можно принимать , отнеся ее к полной рабочей мощности и среднему номинальному напряжению.

6.3.3. Трансформаторы

Реактивность нулевой последовательности трансформатора в значительной степени определяется его конструкцией и соединением обмоток, поскольку это обеспечивает возможность циркуляции магнитных потоков нулевой последовательности. Так, со стороны обмоток, соединенных в треугольник или звезду без нейтрали реактивность нулевой последовательности близка к бесконечности.

Этот факт может быть использован для того, чтобы ограничить распространение токов нулевой последовательности по системе, так как именно они вызывают сильный перегрев элементов.

В итоге реактивность нулевой последовательности изменяется в пределах от , для схемы соединения звезда с нейтралью, до .

6.3.4. Воздушные линии

Токи нулевой последовательности воздушной линии замыкаются через землю, используя заземленные цепи, расположенные параллельно данной линии. Следует помнить, что такие блуждающие токи приводят к коррозии металла и наведению помех в линиях связи.

Если при токах прямой или обратной последовательности взаимоиндукция с другими фазами приводит к уменьшению сопротивления фазы (сумма магнитных потоков фаз этих последовательностей равна 0), то для токов нулевой последовательности сопротивление нулевой последовательности каждой цепи увеличивается благодаря взаимоиндуктивности, которая соизмерима с индуктивностью цепи.

Практически .

Кабельная линия с оболочкой заземленной в ряде промежуточных точек в известной степени аналогична воздушной линии с заземленными тросами, поэтому .

Заключение

Данное пособие написано с целью помощи студентам-заочникам в освоении курса, облегчении понимания сложных процессов и поэтому ни в коей мере не заменяет основной учебной литературы и не является пособием по расчету переходных процессов.

Литература

1. Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины. Госэнергоатомиздат, 1950.

2. Рюденберг Р. А. Переходные Переходные процессы в электроэнергетических системах. Из-во иностранной литературы,1955.

3. Ульянов C.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия , 1964.

4. Черновец А.К., Шаргин Ю.М. Проектирование электрической части атомных станций. Ленинград, ЛПИ,1984.

Приложение

В приведенных задачах опущены некоторые промежуточные преобразования, необходимость которых приводится в тексте соответствующих разделов.

Задача 1.

Асинхронный двигатель через кабель и реактор присоединен к шинам, напряжение на которых поддерживается неизменным. Определить ток и момент при пуске двигателя, выразив их в долях от номинальных величин.

АД Р К

За базисные величины примем номинальные данные двигателя

;

откуда

;

относительная реактивность двигателя при пуске

.

Относительные базисные реактивности реактора и кабеля

Относительное базисное напряжение на шинах

.

Пуcковой ток будет равен

.

Напряжение на двигателе при пуске

.

Пусковой момент составляет

.

Задача 2.

При трехфазном КЗ в точке К вычислить ударный ток в месте короткого замыкания. Схема замещения при имеет вид

Последовательным преобразованием находим

Начальный сверхпереходный ток со стороны T-3

.

Остаточное напряжение в точке А

.

Из этого следует, что нагрузки Н-1 и Н-2 вряд ли окажут существенное влияние в подпитке места КЗ.

В суммарном активном сопротивлении схемы существенную роль могут играть только , тогда , отношение .

Приняв для АД находим ударный ток

Доля тока от АД составляет

Задача 3.

Генератор с в нормальном режиме работал с номинальным напряжением и нагрузкой 0.75 от номинальной при cos = 0.8 , реактивность Хк = 0.58 отнесенная к номинальным условиям генератора. При трехфазном коротком замыкании за Хк определить ток генератора и ток в месте КЗ. Оценить влияние нагрузки, если ее величина 1,2 по отношению к номинальной мощности генератора.

ЭДС генератора составляет

.

Реактивность нагрузки, приведенная к мощности генератора

.

Результирующая реактивность

.

Результирующая ЭДС

.

Ток в месте короткого замыкания

.

Напряжение генератора

.

Ток генератора

.

Если исключить нагрузку

.

Задача 4.

Для условий задачи 3 определить те же величины, считая что на генераторе установлено АРВ с .

Критическая реактивность

.

Внешняя реактивность по отношению к генератору

.

Поскольку , генератор работает в режиме предельного возбуждения

.

Напряжение на выводах генератора

.

Ток в месте короткого замыкания

.

При отсутствии нагрузки , и генератор работает в режиме нормального возбуждения.

Задача 5.

При включении асинхронного двигателя питающегося от шин 6 кВ питающей подстанции одна фаза из-за неисправности выключателя осталась разомкнутой. Определить величину начального пускового тока.

Параметры системы.

Неизменное напряжение 115 кВ;

За .

Трансформатор 115 / 6,3 кВ

Sном = 10 МВА, Uк = 10 %

Асинхронный двигатель

Нагрузка Sном = 2,5 МВА, характеризуется средними параметрами ( ).

Пуск двигателя на двух фазах можно рассматривать как двухфазное короткое замыкание за реактивностью заторможенного двигателя, которая, следовательно, одинакова для прямой и обратной последовательностей.

Для номинальной мощности двигателя

.

Реактивность

(при ).

Результирующие реактивности

.

Результирующая ЭДС

.

Составляющая прямой последовательности пускового тока

.

Величина пускового тока при базисных условиях

.

При номинальных условиях двигателя

меньше номинального пускового тока на 30 % . Симметричные составляющие напряжения на шинах

На выводах двигателя, включенного двумя фазами составляющие напряжения

что соответствует пусковому моменту .

Чтобы перейти к списку всех методических указаний,

нажмите левой кнопкой мыши здесь