Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4606 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Саяно-Шушенский Филиал Сибирского Федерального Университета
Предмет:
Переходные процессы в электротехники
Файл:

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

.pdf
Скачиваний:
129
Добавлен:
31.10.2019
Размер:
3.85 Mб
Скачать
☆

31

Эквивалентные суммарные сопротивление и ЭДС

X = X 2 X 35 ,

E =

E

X

 

 

+ E X

 

.

2

 

35

 

6

2

 

 

 

 

 

 

X

2

+ X

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Начальное значение периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

E

 

 

−U

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п0

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдём ток в линии W3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

−U

(3)

 

 

 

 

 

 

I

 

 

= I

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

= U

(3)

+ I

 

 

 

X

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

a

К

 

31

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

= I

 

 

 

 

= I

 

 

 

 

=

 

E −U

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

23

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

b

= U

a

+ I

30

(X

 

30

+ X

23

 

),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

=

E −U

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

c

= U

b

+ I

24

X

24

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

=

E

4

−U

b

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

d

= U

b

+ I

 

25

X

25

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тогда ток в линии W3 можно определить при

Uc

Ud

 

 

 

 

 

I

 

 

 

=

 

U

c

−U

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

либо при Uc Ud

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

=

Ud −Uc

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

2.7. Определение действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания

впроизвольный момент времени

Вприближённых расчётах токов КЗ для определения действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания от синхронных генераторов в произвольный момент времени при радиальной расчётной схеме следует применять метод типовых кривых.

Метод типовых кривых основан на использовании специальных кривых – семейств основных и дополнительных кривых

 

 

=

Iпt ,G

= f (t) .

t

Iп0,G

 

 

 

 

 

 

 

Типовые кривые 1975 г. как основные, так и дополнительные представлены на рис. 2.21.

а

б

Рис. 2.21. Типовые кривые для определения периодической составляющей тока короткого замыкания: а – основные типовые кривые, б – дополнительные типовые кривые

Основные кривые (рис. 2.21, а) – это кривые в следующих координатах: по оси ординат − отношение действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания в ветви генератора к действующему значению тока в этой же ветви в момент времени t=0, Iпt ,G Iп0,G . Аналогично для

дополнительных кривых (рис. 2.21, б). По оси абсцисс: для основных кривых

– время, для дополнительных кривых – отношение тока в узле короткого замыкания в произвольный момент времени к току в этом же узле в момент времени t=0, Ikt Ik 0 .

33

При заданном времени номер типовой кривой будет определяться отно-

шением, о.е., Iп0,G

o

. Здесь

Iп0,G − значение тока в ветви генератора в мо-

I ном,G

 

 

o

 

мент времени t=0,

кА;

I ном,G -

номинальный ток генератора, приведённый к

ступени короткого замыкания, кА.

Значение тока генератора

o I ном,G

определится в виде, кА

o

 

S

ном,G

I

ном,G =

 

3U

 

 

 

ср.ном

 

 

 

 

.

Здесь

S

ном,G

 

Uср.ном

−номинальная мощность генератора, МВА;

−среднее номинальное напряжение ступени короткого замы-

кания, выбранное по шкале средних номинальных напряжений, кВ.

Значение тока к заданному моменту времени от начала короткого замыкания

I

пt ,G

= I

п0,G

 

t

 

 

 

.

Здесь

 

t

= I

пt ,G

I

п0,G

 

 

 

- значение, определённое по типовым кривым.

Определение

I

пt

 

необходимо для выбора коммутационной аппаратуры, ко-

торый производится в соответствии со следующими условиями

Здесь

t

св

 

I

− собственное время

п Iоткл.ном ,

= tсв + 0, 01 .

отключения выключателя, с; 0,01 – время

срабатывания релейной защиты, с.

Типовые кривые 1975 г. построены для турбогенераторов мощностью 12 – 800 МВт, гидрогенераторов мощностью до 500 МВт, синхронных компенсаторов.

При построении типовых кривых принято, что предельное возбуждение превышает предельное напряжение возбудителя в два раза для турбогенераторов и синхронных компенсаторов, и в 1,8 раза для гидрогенераторов.

Постоянная времени нарастания напряжения на обмотке возбуждения принята равной нулю, кроме одной типовой кривой

Iп0,G = 8 . o

I ном,G

34

Для этой кривой принята постоянная времени, равная 0,25 с. Типовые кривые определяются удалённостью короткого замыкания

Iп0,G

= I

o

I ном,G

 

Чем больше электрическая удалённость генератора от места короткого замыкания, тем меньше составляющая Iп0 в токе короткого замыкания.

I

 

=

E

 

 

 

 

 

 

п0

 

 

В каком-то случае (при увеличении

I

п0,G

 

o

 

I ном,G

−U

(3)

 

K

.

 

 

 

X

 

 

 

 

 

X ) может получиться так, что

1 .

В этих условиях полагают, что такая точка короткого замыкания является электрически удалённой и тогда

I

пt ,G

= I

п0,G

 

 

= const

.

В данном случае отпадает необходимость в типовых кривых и периодическая составляющая равна значению Iп0 в этой ветви.

Дополнительные кривые – это семейство из шести кривых, представляющих собой отношение

I

kt

=

 

 

 

 

 

I

k 0

 

 

 

f

I

пt ,G

 

 

 

 

 

Iп0,G

 

  

.

В том случае, когда

I

n 0,G

0,5

 

I

 

k 0

 

 

 

 

ток КЗ не затухает

I

kt

 

= I

k 0

 

=

const

.

35

Метод типовых кривых применяется в тех случаях, когда узел короткого замыкания находится у выводов генератора (синхронного компенсатора) или на небольшой электрической удалённости от них, например за трансформаторами связи электростанции с электроэнергетической системой. Все генераторы (синхронные компенсаторы), значительно удалённые от узла короткого замыкания (находящиеся за большим сопротивлением) и остальную часть энергосистемы, в частности эквивалентную электроэнергетическую систему GS, следует заменять одним источником и считать напряжение на его зажимах неизменным по амплитуде, то есть считать источником неограниченной мощности. Если такой источник GS связан с местом короткого замыкания непосредственно, то есть независимо от генераторов, расположенных вблизи места короткого замыкания, то его действующее значение периодической составляющей тока в этих условиях также следует принимать неизменным.

I

пt ,GS

= I

п0,GS

 

 

=

const

.

На рис. 2.22−2.26 представлены типовые кривые

(t ) = I

пt

I

п0

 

 

, рекомендо-

ванные Руководящими указаниями по расчёту токов коротких замыканий и выбору электрооборудования 2002 г. /1/ к применению для различных групп турбогенераторов с учётом современной тенденции оснащения генераторов различных типов определёнными системами возбуждения.

Рис. 2.22. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока короткого замыкания от турбогенераторов с тиристорной независимой системой возбуждения

36

Рис. 2.23. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока короткого замыкания от турбогенераторов с тиристорной системой самовозбуждения

Рис. 2.24. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока короткого замыкания от турбогенераторов с диодной независимой (высокочастотной) системой возбуждения

37

Рис. 2.25. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока при трёхфазных коротких замыканиях на выводах турбогенераторов с различными системами возбуждения: 1 – диодной бесщеточной; 2 – тиристорной независимой; 3 – диодной независимой; 4 – тиристорной самовозбуждения

Рис. 2.26. Типовые кривые изменения периодической составляющей тока при трёхфазных коротких замыканиях на стороне высшего напряжения блочных трансформаторов, подключенных к турбогенераторам с различными системами возбуждения: 1 – диодной бесщеточной; 2 – тиристорной независимой; 3 – диодной независимой; 4 – тиристорной самовозбуждения

38

2.8. Алгоритм определения периодической составляющей аварийного тока в произвольный момент времени

по типовым кривым

1. Определяется вариант использования основных или дополнительных

типовых кривых.

 

Основные типовые кривые используют, если

электроэнергетическая

система представлена одним или несколькими обобщёнными генераторами, радиально связанными с местом короткого замыкания (объединяемые генераторы находятся примерно в одинаковых условиях), рис. 2.27.

Дополнительные типовые кривые применяют, если электроэнергетическая система представлена генераторами (генератором) и шинами неизменного напряжения GS (генераторы находятся в различных условиях и связаны с местом короткого замыкания через общее для них сопротивление), рис. 2.28.

2.Составляется схема замещения для начального момента времени переходного процесса (нагрузки, даже включённые в узле короткого замыкания, в данную схему не вводятся).

3.Схема замещения преобразовывается к одному из нижеследующих ви-

дов.

E G

X G

I

п0,G

 

I

пt ,G

 

K

(3)

 

Рис. 2.27. Схема замещения электроэнергетической системы, представленной одиночным или эквивалентным генератором

E G

X G

U

a

 

 

 

 

 

X GS

E

 

(или U

ср.ном

)

 

GS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

п0,G

 

 

 

 

 

 

IK 0 , IKt

X

K

 

K

(3)

 

Рис. 2.28. Схема замещения электроэнергетической системы

4. Определяются значения токов, необходимых при использовании типовых кривых:

• для основных типовых кривых

39

o

 

S

ном,G

I

ном,G =

 

3U

 

 

 

ср.ном

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sном,G

= Sном,Gi

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

−U (3)

 

 

 

 

 

I

 

 

 

=

 

 

 

G

 

 

 

K

 

;

 

 

 

п0,G

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

• для дополнительных типовых кривых

 

 

 

 

 

 

 

 

E =

E

X

GS

+ E

 

 

X

 

 

,

G

 

 

 

 

 

GS

 

 

G

 

 

 

 

 

X

 

 

+ X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

X = X К + X GS

 

 

 

 

 

,

 

 

 

X G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

−U

(3)

 

 

 

 

 

 

 

IK 0

=

 

K

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ua

 

 

 

 

(3)

+ IK 0 X K

,

 

 

 

= UK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

−U

a

 

.

 

 

 

 

Iп0,G =

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определяется отношение

Iп0,G

 

I ном,G .

 

 

 

 

 

 

 

 

В том случае, если

 

o

Iп0,G

I ном,G

• основных типовых кривых

<1, то для:

I

пt ,G

= I

п0,G

 

 

;

• дополнительных типовых кривых

I

Кt

=

 

 

6. Определяется отношение Iп0,G IK 0

IK 0 .

(только для дополнительных типовых

кривых).

В том случае, если Iп0,G IK 0 <0,5, то

I

Kt

=

 

 

I

K 0

 

.

7. По основным типовым кривым для интересующего момента времени определяется отношение токов

40

I

пt ,G

=

 

 

 

 

 

 

I

 

 

t

п0,G

 

 

 

 

 

.

При заданном времени восстанавливается вертикаль до одной из основных типовых кривых (с применением интерполяции, см. рис. 2.21) с номе-

ром, определяемым отношением

I

п0,G

 

o I ном,G

; от точки пересечения движением

вправо

I

п0,G

I

K 0

 

 

на одну из дополнительных типовых кривых находится отношение

. Точка пересечения с дополнительной кривой проектируется на го-

ризонтальную ось, определяя величину коэффициента kt .

k

 

=

I

Kt

 

 

 

 

 

 

 

t

 

I

 

 

 

 

K 0

 

 

 

 

.

8. Определяются действующие значения токов:

• для основных типовых кривых

I

пt ,G

= I

п0,G

 

t

 

 

 

• для дополнительных типовых кривых

;

IKt = IK 0kt .

2.9. Установившийся режим короткого замыкания

При питании цепи короткого замыкания от источника бесконечной мощности напряжение на зажимах этой цепи предполагается неизменным по амплитуде и частоте.

U

= R

const0 ;

;

X0 .

Вэтих условиях переходный процесс характеризуется затуханием только апериодической составляющей тока короткого замыкания, см. формулу (2.3).

По мере приближения короткого замыкания к источнику предположение о

постоянстве напряжения на его зажимах

U

Г

 

будет всё менее и менее прием-

лемым, напряжение на зажимах генератора при коротком замыкании будет всё более и более снижаться.

С увеличением тока в цепи статора генератора при КЗ увеличивается магнитный поток продольной реакции статора, который направлен навстречу

Соседние файлы в предмете Переходные процессы в электротехники
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности