ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ (6 семестр)

Предыдущая12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Следующая

Лекция 1

ОCНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ

При проектировании и эксплуатации электрических установок для решения целого ряда технических вопросов требуется предварительно произвести расчет переходных процессов, вызванных внезапным коротким замыканием (КЗ), сбросом и набросом нагрузки, потерей возбуждения генераторов и т.п. Нарушение режима работы оборудования и устойчивости электростанций может привести к обесточиванию большого числа потребителей электроэнергии, повреждению оборудования и другим тяжелым последствиям.

Методы расчета токов КЗ выбираются соответственно целевому назначению, в результате которого находятся необходимые величины для заданного момента времени или их изменение в течение всего переходного процесса. Наиболее высокую точность определения расчетных величин токов КЗ в электрической системе дает метод с использованием операционного исчисления по уравнениям Парка - Горева [1]. Этот метод применяется редко ввиду трудоемкости выкладок, он может быть использован для оценки других приближенных методов как эталонный. В практических расчетах используется ряд приближенных инженерных методов [2].

Основными причинами возникновения электромагнитных переходных процессов являются:

· Включение и отключение двигателей и других приемников электрической энергии.

· Короткое замыкание в электрической системе, автоматическое повторное включение линии на сохранившееся короткое замыкание.

· Возникновение местной несимметрии в системе.

· Действие форсировки возбуждения синхронных машин, их развозбуждение.

· Несинхронное включение синхронных машин.

Коротким замыканием называют всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы, замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями – замыкание одной или нескольких фаз на землю.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают следующие основные виды коротких замыканий в одной точке: трехфазное короткое замыкание – К⁽³⁾, двухфазное короткое замыкание – К⁽²⁾, однофазное короткое замыкание – К⁽¹⁾, двухфазное короткое замыкание на землю – К^(1,1).

Симметричным называют такое короткое замыкание, когда при нем все фазы остаются в одинаковых условиях, иначе короткое замыкание называют несимметричным.

Следствиями действия тока короткого замыкания являются:

· Дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.

· Возникновение больших механических усилий между проводниками.

· Снижение напряжения, приводящее к ухудшению эффективности работы потребителей, авариям на электростанциях и подстанциях.

· Нарушение работы линий связи и сигнализации, за счет наведения дополнительных магнитных потоков.

· Нарушение устойчивости электрических систем.

Токи короткого замыкания с учетом действия устройств релейной защиты обычно существуют непродолжительное время, но их приходится учитывать и тщательно рассчитывать ввиду вышеуказанных последствий. По режиму короткого замыкания должны проверяться

1) в электроустановках выше 1 кВ:

а) электрические аппараты, токопроводы, кабели и другие проводники, а также опорные конструкции для них;

б) воздушные линии при ударном токе короткого замыкания 50 кА и более для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов короткого замыкания.

2) в электроустановках до 1 кВ – распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы.

Аппараты, которые предназначены для отключения токов короткого замыкания, должны обладать способностью производить эти операции при всех возможных токах короткого замыкания.

Расчеты токов короткого замыкания необходимы для решения следующих задач:

· выбора схем электрических соединений;

· выявления условий работы потребителей при аварийных режимах;

· выбора аппаратов и проводников;

· проектирования и настройки устройств релейной защиты;

· выбора систем автоматического регулирования возбуждения;

· анализа устойчивости работы энегетических систем.

Допущения, принимаемые в расчетах токов КЗ:

1) закон изменения периодической слагающей тока КЗ для схемы с одним генератором можно использовать для приближенной оценки этой слагающей для схемы с несколькими генераторами;

2) учет апериодической слагающей можно проводить приближенно;

3) ротор синхронной машины симметричен;

4) учет системы проводят приближенно.

Расчет токов КЗ в электрических сетях напряжением выше 1 кВ ведется в системе именованных или относительных единиц (о.е.). Под относительным значением какой-либо величины понимают её отношение к другой одноименной величине, выбранной за единицу измерения. Величины, принятые в качестве единиц измерения называют базисными. Обычно произвольно выбирают базисную мощность S_б, МВ×А, близкую к установленной мощности генераторов в расчетной схеме и округленную до целого числа. Принимают базисное напряжение U_б, кВ, на одной из ступеней, базисные напряжения на других ступенях пересчитывают по действительным (точное приведение) или по приближенным (приближенное приведение) коэффициентам трансформации. Приближенные коэффициенты трансформации определяются по шкале средних номинальных напряжений: 1175; 770; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ.

При преобразовании схем замещения используются следующие приемы:

1) преобразование последовательной цепи в эквивалентную;

2) преобразование параллельной цепи в эквивалентную;

3) преобразование “треугольника” сопротивлений в эквивалентную “звезду” сопротивлений и наоборот;

4) замена нескольких параллельно включенных источников эквивалентным.

Рекомендации по преобразованию схем замещения:

1) преобразование выгодно вести так, чтобы аварийная ветвь до конца преобразования была сохранена;

2) при металлическом трехфазном КЗ в узле с несколькими сходящимися в нем ветвями, этот узел можно разрезать, сохранив на конце каждой образовавшейся ветви такое же КЗ.

Формулы преобразования “треугольника” сопротивлений с Z_АВ; Z_ВС; Z_САв эквивалентную “звезду” сопротивлений с Z_А; Z_В; Z_С.