Шпоры_ПП_2++

- 11.Трехфазное короткое замыкание в неразветвленной цепи и за трансформатором.

Для упрощения расчета трехфазного КЗ при составлении схемы замещения принимают следующие допущения:

-все элементы схемы считают линейными;

-токами намагничивания трансформаторов пренебрегают;

-параметры всех фаз считают одинаковыми;

-емкостными проводимостями линий пренебрегают (или учитывают их в виде емкостей, сосредоточенных по концам линии);

-нагрузки учитывают приближенно;

-скорости вращения всех машин считают синхронными;

-пренебрегают активными сопротивлениями элементов схемы.

Последнее допущение приемлемо только при определении начального и конечного значений параметров режима переходного процесса в основных звеньях сети высокого напряжения. При этом приближенный учет активных сопротивлений находит отражение при оценке постоянных времени затухания свободных составляющих токов. В тех случаях, когда расчет тока КЗ производится для протяженных кабельных или воздушных линий сети с относительно небольшими сечениями проводников, данное допущение не пригодно.

Полный ток в цепи КЗ состоит из двух слагающих: принужденного тока (периодического) iпt, изменяющегося с постоянной амплитудой Iпm и свободного (апериодического) iаt, затухающего по экспоненте.

Для упрощения подсчета полного тока принимают, что питание цепи осуществляется от источника, собственное сопротивление которого равно нулю, напряжение источника изменяется с постоянной частотой и неизменной амплитудой. Тогда за рассматриваемый период амплитуды периодической и апериодической слагающих тока неизменны. Каждая равна своему значению в данный момент времени.

Полный ток в цепи КЗ является функцией двух переменных: времени t, фазы включения α и

где jк=arctg(Xк/Rк) – угол сдвига в короткозамкнутой цепи, Та - постоянная времени аварийной цепи, jк=90° для цепей с преобладающей индуктивностью; Iпо – начальный ток короткого замыкания, Xк, Rк - соответственно индуктивное и активное сопротивления цепи КЗ; w - угловая скорость. Периодическая составляющая тока в месте КЗ в произвольный момент времени t изменяется по

где Um – амплитуда источника тока, Zк – модуль полного сопротивления, присоединенного к источнику тока участка короткозамкнутой цепи.

Наибольшее значение апериодической составляющей iао, кА, тока трехфазного КЗ имеет место при нулевой фазе включения на КЗ (α=0) и фазе тока jк ≈ 90° и принимается равным амплитуде начального значения периодической составляющей iао=Inm=√2∙Iпо.

Значение апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени t в радиальной ветви определяется по выражению iаt=iао∙е-t/Tа,

где Tа=Хэ/(w0Rэ) - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с; w0 - промышленная угловая частота напряжения сети, рад/с, w0=314 рад/с; Хэ, Rэ - соответственно эквивалентное индуктивное и активное сопротивления схем замещения.

За время Tа апериодическая составляющая тока КЗ практически затухает (составляет 5% первоначального значения). Чем меньше величина Tа, тем быстрее затухает апериодическая составляющая. В сложной схеме апериодическую составляющую считают затухающей с эквивалентной постоянной времени Tэ=Хэ/(w0Rэ).

Ударный ток iу - это максимальное мгновенное значение тока КЗ для момента времени t=0,01 с при

наиболее неблагоприятных условиях. Его определяют по формуле

iу=Iпm+Iпmе–0,01/Tа=Ку∙Iпm,

где Ку=1+е-0,01/Tа - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания Tа.

Ударный коэффициент изменяется в пределах 1 < Ку < 2, причем если отношение Х/R → 0, то Ку → 1; если отношение Х/R → µ, то Ку → 2. Величину Ку можно определить по известной величине Tа, пользуясь соответствующими кривыми. Приближенно значения активных сопротивлений можно определить по величине отношения Х/R. При приближенных оценочных расчетах ударный коэффициент принимают усредненно.

13.Влияние АРВ на характер переходного процесса при симметричном трехфазном КЗ. Критические параметры генератора.

Расчет при отсутствии АРВ.

В этом случае при принятых выше предпосылках и допущениях расчет сводится к расчету установившегося режима (определению токов и напряжений) линейной трехфазной схемы, для которой известны все сопротивления.

При составлении расчетной схемы отдельные нагрузки объединяются, то есть учитываются нагрузки целого района, мощной подстанции и т.п., присоединенные к крупным узлам системы. При этом нагрузки учитываются подобно генераторным ветвям с Е=0.

которым с достаточной точностью можно задаться. Поэтому при расчете тока в месте КЗ

поэтому можно утверждать, что токи и напряжения при коротком замыкании будут больше, чем при отсутствии АРВ. Степень увеличения токов КЗ и напряжения зависит от удаленности короткого замыкания и параметров генератора. Возможности генератора поддерживать заданное напряжение на своих зажимах при коротком замыкании за внешней реактивностью ограничены известным пределом тока возбуждения If.пр. Следовательно для каждого генератора можно установить наименьшую величину внешней реактивности, при коротком замыкании за которой генератор при предельном возбуждении обеспечивает нормальное напряжение на своих выводах. Такую реактивность называют критической Х кр. , а связанный с ней ток I кр U H X кр. -

критическим током.

Таким образом, при к.з. генератор с АРВ в зависимости от внешней реактивности может работать только в одном из двух режимов - предельного возбуждения или нормального

напряжения. В случае X ВН . Х КР. оба режима существуют одновременно. Величина критической реактивности определяется при предельной Э.Д.С. Eq Eqпп. . по формуле: Х кр X dU H (Eqпп U H )

В схеме с несколькими генераторами, ток от которых поступает по общим для них ветвям, понятие внешней реактивности по отношению к каждому из них уже теряет смысл. Поэтому

приближения с учетом места короткого замыкания относительно каждого генератора, выбирая для них индивидуально либо режим предельного возбуждения (то есть вводя такой генератор в схему

генератор E U H и X 0 ) и делая затем проверку выбранных режимов. Последнее заключается в сопоставлении найденных для этих генераторов токов с их критическими токами. Для режима

16.Расчет начального сверхпереходного тока.

Расчет токов в произвольный момент времени требует знания закона изменения сверхпереходных ЭДС всех источников питания (генераторов, синхронных и асинхронных двигателей, обобщенной нагрузки) в переходном режиме. Наиболее просто аналитическим методом находят токи в моменты времени равные нулю и бесконечности.

1. Составляется электрическая схема замещения системы электроснабжения, в которую вводятся генераторы, крупные синхронные двигатели, компенсаторы, АД и обобщенные нагрузки мощных узлов своими сверхпереходными ЭДС и сверхпереходными сопротивлениями.

2. Если доаварийный режим был нагрузочным, то начальное значение сверхпереходной ЭДС генераторов, синхронных двигателей, компенса-торов и асинхронных двигателей находят по

выражению

3. для нахождения ЭДС можно исп упрощенное выражение Где - напряжение, ток и угол сдвига между ними в предшествующем режиме.

Знак минус перед принимается для АД и СК в режиме недовозбуждения, что соответствует потреблению реактивного тока из сети.

4. При отсутствии необходимых данных о доаварийном режиме, а также в приближенных расчетах принимают ЭДС, соответствующие номинальным значениям .

Это дает: Для ТГ мощностью до 100 МВт

Параметры обобщенной нагрузки отнесены к полной мощности нагрузки (МВт) и среднему номинальному напряжению ступени, где она присоединена.

5. Если доаварийным режимом является холостой ход, то нагрузки в схеме отсутствуют, а

ЭДС всех генераторов и синхронных компенсаторов принимают равной единице ( ).

6. Электрическую схему замещения методом преобразования приводят к результирующему сопротивлению с эквивалентной ЭДС относительно точки КЗ.

7. Начальный сверхпереходный ток находят по закону Ома.

8. При отдельном учете асинхронных двигателей и обобщенной нагрузке ударный ток в месте КЗ составляет:

Где - начальный сверхпереходный ток и ударный коэфф-т от генераторов, СД и СК;

- начальный сверхпереходный ток и ударный коэффициент асинхронных двигателей;

- сверхпереходный ток обобщенной нагрузки.

Разделение слагаемых в общем ударном токе обусловлено тем, что генераторы, асинхронные двигатели и обобщенная нагрузка имеют различные ударные коэффициенты.

Затухание периодической и апериодической слагаемых тока, посылаемых асинхронным двигателем происходит практически с одинаковой постоянной времени. Поэтому в ударном коэффициенте для асинхронных двигателей учитывают одновременно затухание обеих слагающих тока и принимают его в пределах от 1,8 при мощности двигателя 5 МВт до 1,6 при

0,2 МВт.

Для мелких двигателей, а также обобщенной нагрузки ударный коэффициент практически равен единице.

Для выяснения вопроса: является ли элемент системы (СД в режиме недовозбуждения, АД или обобщенная нагрузка) дополнительным источником подпитки места КЗ или является попрежнему потребителем, необходимо найти остаточное напряжение на ее зажимах и затем сравнить с сверхпереходной ЭДС.

Удаленная от места КЗ нагрузка не оказывает существенного влияния

17.Расчет ударного тока. Учет асинхронных двигателей.

•Максимальное мгновенное значение полного тока короткого замыкания называют

ударным током короткого замыкания.

•Ударный ток находят при наибольшем значении апериодической слагающей,

считая что он наступает приблизительно через половину периода питающей сети.

•

Ударный коэффициент

Пуск АД можно рассматривать как возникновение КЗ за сверхпереходной реактивностью данного двигателя. Значение сверхпереходного тока КЗ в этом случае определяется по предыдущей формуле. Предшествующее напряжение учитывается в точке присоединения двигателя, а сверхпереходная реактивность АД включена в суммарную реактивность схемы относительно точки КЗ.

Ударный коэффициент зависит от постоянной времени Ta или от отношения x/R . Для разветвленной системы определяют эквивалентную постоянную времени с

использованием сверхпереходной реактивности.

Пуск АД можно рассматривать как КЗ за сверхпереходной реактивностью этого

двигателя, которая входит в суммарную реактивность.

19.Уравнения Парка – Горева в классической форме.