6.2. Пример расчета (определение окз и статической перегружаемости)
6.2.1. Ток холостого хода по спрямленной части характеристики холостого хода (рис. 6.1) составляет
о.е.
или в амперах
А.
6.2.2. Ток реакции якоря, приведенный к обмотке возбуждения,
о.е.
6.2.3. Ток возбуждения
при установившемся трехфазном коротком
замыкании и токе короткого замыкания
равном току
,
о.е.
или в амперах
А.
6.2.4. Отношение
короткого замыкания (ОКЗ) характеризует
установившийся ток трёхфазного короткого
замыкания
в долях номинального тока при токе
возбуждения
,
соответствующего номинальному напряжению.
Определяется ОКЗ как отношение тока
возбуждения
или тока возбуждения
к току возбуждения
.
Рассчитывается ОКЗ без учёта и с учётом
насыщения магнитной цепи:
ОКЗ без учёта насыщения (по спрямленной части ХХХ)
;
ОКЗ с учетом насыщения
,
где
– коэффициент насыщения,
.
ОКЗ спроектированного турбогенератора должно находиться в рекомендуемых пределах для турбогенераторов данной мощности и отличаться не более чем на 10–15 % от заданного на проектирование (в примере расчёта принято ОКЗ = 0,6).
6.2.5. Статической перегружаемостью называют отношение максимально отдаваемой в сеть активной мощности турбогенератора к его номинальной мощности. Статическая перегружаемость турбогенератора оценивается по формуле
.
Статическая перегружаемость должна быть не менее 1,7 для турбогенераторов мощностью до 160 МВт и не менее 1,6 для турбогенераторов от 160 до 500 МВт [7].
Глава 7 электрические параметры, постоянные времени, токи короткого замыкания
К электрическим
параметрам машины обычно относят
активные и индуктивные
сопротивления обмоток [9, с. 637–642]. Расчет
активного сопротивления обмотки
возбуждения приведён в подп. 3.2.26. Расчёт
активного сопротивления фазы обмотки
статора приведён в подп. 5.1.18.
Расчёты индуктивных сопротивлений
обмотки статора (реакции якоря
и
,
синхронных
и
,
рассеяния
),
характеризующие установившиеся
симметричные режимы работы турбогенератора,
представлены в гл. 5.
Переходные
электромагнитные процессы в турбогенераторах
характеризуются переходным
и сверхпереходным
индуктивными сопротивлениями и
постоянными времени. Для расчета этих
сопротивлений и постоянных времени
необходимо определить индуктивное
сопротивление обмотки возбуждения
,
приведенное к обмотке статора,
, (7.1)
где
– индуктивное сопротивление рассеяния
обмотки возбуждения, приведенное к
обмотке статора.
При немагнитных бандажах ротора индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения
, (7.2)
где
– коэффициент рассеяния пазовой части
обмотки возбуждения.
Коэффициент
рассеяния
рассчитывается по формуле
. (7.3)
Коэффициент
проводимости
пазового рассеяния для прямоугольного
паза ротора
, (7.4)
где
– высота клина;
– толщина стеклотекстолитовой прокладки;
– высота паза ротора (см. рис. 3.8, табл.
3.5));
Коэффициент
учитывает рассеяние по коронкам зубцов
ротора
. (7.5)
Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси
. (7.6)
Сверхпереходные индуктивные сопротивления учитывают индуктивные сопротивления рассеяния демпфирующих контуров – демпферной обмотки, массива железа ротора, электропроводящих клиньев в пазах ротора. Рассчитать индуктивные сопротивления демпфирующих контуров достаточно сложно. На практике в расчетах сверхпереходных индуктивных сопротивлений пользуются приближенными формулами.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси ротора
, (7.7)
по поперечной оси ротора
. (7.8)
В расчетах несимметричных одно- и двухфазных коротких замыканий необходимо знать индуктивные сопротивления токов обратной и нулевой последовательности.
Индуктивное сопротивление токов обратной последовательности
. (7.9)
Токи нулевой последовательности создают только потоки рассеяния. Определяются индуктивными сопротивлениями пазового, дифференциального и лобового рассеяния токов нулевой последовательности. Индуктивным сопротивлением лобового рассеяния пренебрегают, так как МДС в лобовых частях отдельных фазовых зон компенсируют друг друга [4, с. 595]. Индуктивные сопротивления пазового и дифференциального рассеяния токов нулевой последовательности зависят от укорочения шага обмотки статора.
Индуктивное сопротивление пазового рассеяния токов нулевой последовательности в зависимости от коэффициента укорочения шага обмотки рассчитываются по формулам [4, c. 568]:
при
(7.10)
при
(7.11)
где
и
– размеры паза статора (подп. 5.1.6);
– расчетная длина сердечника статора
с учётом радиальных каналов (подп.
5.1.10).
Дифференциальное рассеяние токов нулевой последовательности рассчитывается по формулам [4, c. 585]:
при
(7.12)
при
(7.13)
Индуктивное сопротивление токов нулевой последовательности
. (7.14)
Постоянные времени
определяются как отношение индуктивностей
обмоток к их активным сопротивлениям.
Постоянные времени характеризуют время,
за которое свободные токи, возникшие в
обмотках или контурах турбогенератора
при переходных процессах, уменьшатся
в
раз, где
= 2,718
(неперово число). Постоянная времени
обмотки возбуждения при разомкнутой
обмотки статора и демпферных контуров
, (7.15)
где
– ток холостого хода по спрямленной
характеристике.
При внезапном
трехфазном коротком замыкании ток
обмотки статора представляется суммой
токов – апериодическим, сверхпереходным,
переходным и установившимся. Эти токи
(за исключением установившегося) затухают
во времени до нуля соответственно своим
постоянным времени: сверхпереходный –
со сверхпереходной постоянной времени
,
переходный – с переходной постоянной
времени
,
апериодический – с апериодической
постоянной времени
.
Апериодическая, переходная и сверхпереходная постоянные времени рассчитываются по формулам:
(7.16)
Кратность установившегося тока при трехфазном коротком замыкании
,
(7.17)
где
– ЭДС холостого хода по спрямленной
характеристике холостого хода при токе
возбуждения
или
.
Кратность установившегося тока двухфазного короткого замыкания
. (7.18)
Кратность установившегося тока однофазного короткого замыканиия
. (7.19)
Максимально
возможное по величине мгновенное
значение тока трехфазного замыкания
называется ударным током. Ударный ток
имеет место при внезапных коротких
замыканиях в «0» ЭДС из режима холостого
хода при напряжении
.
Кратность ударного тока рассчитывается
по формуле
. (7.20)