Методы расчета

УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

Лекция 8

Установившийся ток трехфазного КЗ I при отсутствии автоматического регулирования возбуждения (АРВ) генераторов в радиальной ветви, содержащей ЭДС , о.е., и эквивалентное сопротивление , о.е., определяется по формуле

I =.

Генераторы без АРВ в установившемся режиме вводятся в схему замещения синхронной ЭДС E_q и синхронным сопротивлением X_d. Величина ЭДС E_q определяется по формуле

= ,

где , , - параметры доаварийного режима на зажимах генератора.

Нагрузки учитывают эквивалентным сопротивлением в системе относительных единиц » 1,2. Если доаварийным режимом является холостой ход, то нагрузка в схеме замещения отсутствует, а ЭДС генераторов принимают = 1. Если до аварийного режима генератор работал при токе возбуждения , то ЭДС принимают в системе относительных единиц =.

Расчет установившегося тока трехфазного короткого замыкания при наличии у генераторов АРВ определяется режимом работы устройства форсировки возбуждения. Предельная величина ЭДС, которую может обеспечить при этом АРВ определяется как

= ,

где = 3 ¸ 5 - коэффициент форсировки.

В начальный момент КЗ в силу инерции магнитных потоков, сцепленных с обмотками, никакого влияния АРВ быть не может. В дальнейшем затухание свободных токов статора и обмотки возбуждения, возникших при КЗ, компенсируются от действия АРВ. Сверхпереходный ток в схемах, содержащих генераторы с АРВ, определяется также как и при отсутствии АРВ.

В режиме установившегося КЗ генератор может работать в одном из двух режимов: предельного возбуждения и нормального напряжения. Если величина внешнего сопротивления (сопротивление между зажимами генератора и точкой КЗ) меньше критического , то генератор работает в режиме предельного возбуждения и вводится в схему замещения ЭДС и сопротивлением , а в режиме нормального напряжения вводится ЭДС, равная напряжению генератора и сопротивлением = 0. Ток КЗ при работе генератора в режиме предельного возбуждения

= = > ,

в режиме нормального напряжения = < .

Величина критического сопротивления определяется по формуле

=.

Соответственно критический ток = .

При расчете переходного процесса КЗ в системе с большим количеством генераторов, понятие внешней реактивности теряет смысл. Здесь можно воспользоваться методом преобразования схемы, в результате которого находят взаимные сопротивления между каждым из генераторов и точкой КЗ. Удобнее пользоваться понятием критического тока . Расчет ведется методом последовательных приближений. Произвольно задаваясь для каждого из генераторов с АРВ той или иной схемой замещения в зависимости от режима его работы, находят ток в месте КЗ. Развертывая схему в обратном направлении, определяют токи генераторов, делают проверку правильности выбранных режимов. В режиме предельного возбуждения должно выполняться условие > , в режиме нормального напряжения < . Если это условие не выполняется то весь расчет проводят заново, до тех пор, пока режимы всех генераторов с АРВ не станут соответствовать их схемам замещения.

ВЛИЯНИЕ И УЧЕТ НАГРУЗКИ

При установившемся режиме короткого замыкания влияние нагрузки проявляется с одной стороны, в том, что предварительно нагруженный генератор имеет большее возбуждение, чем генератор, работающий на холостом ходу, и, с другой – в том, что оставаясь присоединенной к сети, она может существенно изменить величины и распределение токов в схеме. Из рис.1. видно, что нагрузка шунтирует поврежденную ветвь и тем уменьшает внешнее сопротивление цепи статора.

Это приводит к увеличению тока генератора, уменьшению его напряжения и соответственно пропорциональному уменьшению тока в месте короткого замыкания. С увеличением удаленности короткого замыкания влияние нагрузки сказывается сильнее. Напротив, при коротком замыкании на выводах генератора присоединенная нагрузка в установившемся режиме, очевидно, не играет никакой поли.

Для упрощения практических расчетов нагрузку учитывают приближенно, характеризуя ее некоторой постоянной реактивностью.

Эту реактивность можно определить из совместного решения уравнений

положив , что приводит к выражению

Рис.1. Простейшая схема к оценке влияния нагрузки при трехфазном коротком замыкании

Как видно, что величина Хнагр определяется параметрами генератора, причем влияние коэффициента мощности нагрузки сказывается в скрытом виде – через влияние Eq.

При средних значениях параметров типовых генераторов реактивность нагрузки составляет

Хнагр = 1,2.

Она отнесена к полной мощности нагрузки и среднему номинальному напряжению ступени, где присоединена данная нагрузка.

Поскольку короткое замыкание в любой точке сети уменьшает внешнюю (по отношению к генератору) реактивность, величины токов и напряжений генератора при коротком замыкании определяются на рис.2 соответствующими координатами точек, лежащих на участке НМ внешней характеристики, где насыщение проявляется слабо. Перемещение по прямой FM выше точки Н отвечает уменьшению нагрузки генератора при сохранении прежнего возбуждения. На этом участке насыщение сказывается существенно и поэтому спрямление характеристики непригодно.

Рис.2. К определению сопротивления нагрузки

Для самостоятельного изучения - тема: Расчет сложной сети при наличии АРВ

Дата добавления: 2014-01-07