Булат КонспЛекцЭМПП

Рис. 23

Для выяснения величины Хкр рассмотрим следующую схему

Рис. 24

Для точки А можно записать

Если принять, что генератор работал с номинальным напряжением, то последнее выражение можно записать следующим образом:

Исследуем, чему будет равно Х*кр.

Так для типового ТГ:

41

а для типового ГГ:

Таким образом, величину X * к р принимаем равным 0,5 при номинальных данных

генератора. В процессе сравнения X * к р с X * в н надо помнить, что эти сопротивления должны быть приведены к одним и тем же базисным условиям. Т.е.

Далее сравнивают Х*кр и Х*вн:

Если в процессе сравнения Х*кр < Х*вн – имеет место режим нормального напряже-

ния.

Если Х*кр = Х*вн – критический режим.

В обоих этих случаях генератор в схему замещения нет необходимости вводить,

т.к. на шинах генератора поддерживается напряжение равное номинальному, что в о т-

носительных единицах равно 1.

Ток КЗ будет определяться:

в относительных единицах –

в именованных единицах –

I ( 3 ) ( k A ) I ( 3 ) * I б .

Если Х*кр > Х*вн , то это говорит о том, что генератор находится в режиме предель-

ного возбуждения и его следует ввести в схему замещения отдельной ЭДС Е*пр=i*впр и

сопротивлением для установившегося режима

42

22. Расчет установившегося режима КЗ в сложных схемах ( несколько генераторов с АРВ)

В сложных замкнутых схемах понятие внешней реактивности для каждого генера-

тора теряет смысл. В этом случае расчет ведется методом последовательных приближений. Для этого к каждому генератору схемы, в зависимости от его удаленности от точки КЗ, произвольно присваивается режим либо предельного возбуждения (генератор замещается ЭДС Е*пр и Х*d) либо режим нормального напряжения (генератор вводится в

схему Е*=U*ном=1, Х*d=0).

После этого делается расчет токораспределения в схеме, т.е. вычисляются действительные токи генераторов, которые сравниваются с их критическими токами.

Для режима предельного возбуждения должно выполняться условие:

Iг > Iкр;

для режима нормального напряжения:

Iг < Iкр.

Если в результате проверки оказалось, что режимы некоторых генераторов выбр а- ны изначально неверно, то они меняются на противоположные и расчет проводится вновь с последующей проверкой до тех пор, пока выбранный режим и расчетный режим не совпадут.

При расчете сложных схем нужно внимательно проанализировать условия работы отдельных генераторов при рассматриваемом КЗ. В первую очередь нужно установить возможный режим работы ближайшего к месту КЗ генератора и если оказывается, что для него должен быть принят режим предельного возбуждения (ПВ), то следует перейти к оценке возможных режимов других генераторов, рассматривая их поочередно в порядке увеличения их удаленности. Как только выявлен генератор (или станция),

находящийся в режиме нормального напряжения, все подключенные к нему элементы, которые не образуют путей для тока к месту КЗ, могут быть отброшены.

Пример:

44

Рис. 26

Составляем эквивалентную схему замещения. Задаемся режимами для генераторов. Например: генератор Г1 работает в режиме предельного возбуждения, а генераторы Г2

и Г3 – в режиме нормального напряжения. С учетом режимов сворачиваем схему к точке КЗ. Производим расчет токораспределения в схеме и вычисляем критические токи генераторов.

Рис. 27

Если Iг2 > Iкр2 то это означает, что генератор Г2 работает в режиме ПВ. Далее перезадаемся режимом и расчет повторяем вновь, пока выбранный и расчетный режим не совпадут.

45

Рис. 28

23.Влияние и учет нагрузки при установившемся режиме 3-х фазного КЗ.

При установившемся режиме КЗ влияние нагрузки проявляется в том, что предварительно нагруженный генератор (с отстающим cosφ) имеет большее возбуждение, чем на х.х. и с другой – та ее часть, которая остается присоединенной к сети, способна су-

щественно изменить величины и распределение токов в схеме. Чтобы уяснить это, достаточно рассмотреть простейшую схему:

46

б )

Рис. 29

Принимая для простоты, что нагрузка чисто индуктивная, схема замещения для данной сети может быть представлена, как показано на Рис. 29,б. Конец нагрузочной ветви, как точка нулевого потенциала, соединен с местом трехфазного КЗ. Нагрузка уменьшает внешнее сопротивление цепи статора и тем самым увеличивает ток генератора, что снижает напряжение и соответственно приводит к уменьшению тока в месте КЗ. Количественно влияние нагрузки, являющейся, по сути, шунтом к ветви КЗ сильно зависит от удаленности КЗ.

Из сказанного следует, что при наличии на генераторе АРВ возможный режим работы его следует определять путем сопоставления Хкр∞ с внешней реактивностью Хвн, найденной с учетом присоединенной к схеме нагрузке.

Если бы все нагрузки обладали неизменными сопротивлениями, то их учет при КЗ не представлял бы особой сложности. В действительности относительно точный расчет нагрузки в режиме КЗ очень сложен и в современных системах практически невозможен. Эта сложность обусловлена тем, что сопротивления двигателей, из которых пр е- имущественно состоит промышленная нагрузка, косвенно зависят от напряжений в точках их присоединения, которые, в свою очередь, являются функциями искомого тока КЗ. При наличии нагрузки на шинах она “отсасывает” ток КЗ от поврежденной цепи.

Если бы в схеме не было нагрузки, то ток КЗ определялся бы как:

47

При наличии нагрузки ток в цепи генератора:

С учетом того, что токи распределяются обратно пропорционально сопротивлени-

ям ветвей ток в цепи КЗ можно определить как:

а ток в нагрузочной ветви будет:

I н I г I к .

С целью упрощения расчетов все нагрузки при установившемся режиме КЗ пред-

ставляют некоторыми постоянными индуктивными сопротивлениями. Установлено, что относительное индуктивное сопротивление нагрузки Х*н можно принять Х*н=1,2 считая эту величину отнесенной к полной номинальной мощности нагрузки, взятой в МВА и среднему номинальному напряжению ступени.

Покажем, как устанавливалось значение Х*н, рассмотрев простейшую схему

(Рис.30)

Рис. 30

Величину напряжения в точке А можно представить как:

48

Выразим из уравнения (23.1) ток Iк

И подставим его в (23.2), получим выражение определения Х*н:

Если принять во внимание, что для типового генератора Х*d=1/Kc=1/0,7 и Е*=2,3 то в итоге имеем:

В практических расчетах:

24.Внезапное 3-х фазное КЗ в простейшей электрической цепи.

Рассмотрим электрическую цепь (Рис.31), в которой имеется источник неограни-

ченной мощности (т.е. подведенное к цепи синусоидальное напряжение остается неиз-

менным по амплитуде), кабельная (воздушная) линия и точка КЗ.

Um=const

49

Рис.31

Напряжение источника изменяется по синусоидальному закону

Ток режима, предшествующего короткому замыканию, может быть определен так:

При внезапном КЗ происходит внезапное изменение сопротивления цепи. По-

скольку цепь содержит индуктивное сопротивление, то ток не может мгновенно до-

стигнуть максимума, а происходит постепенное изменение тока, что объясняется инер-

цией магнитного потока. После возникновения 3-х фазного КЗ схема распадается на две независимые цепи, одна из которых остается присоединенной к источнику, а вторая превращается в короткозамкнутый контур, ток в котором будет поддерживаться до тех

пор, пока запасенная в нем энергия магнитного потока не перейдет в тепло, поглощае-

50