Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Переходные процессы в электроэнергетических системах. Часть 1 - файл Лекция 1.3.doc


Лекции - Переходные процессы в электроэнергетических системах. Часть 1
скачать (2304.8 kb.)

Доступные файлы (18):

Введение ппс 2008.doc200kb.26.01.2009 03:10скачать
Введ.ППС-08.doc236kb.21.01.2009 21:23скачать
Введ.ППС-08.ppt263kb.26.01.2009 03:10скачать
~WRL1375.TMP
ППС л. 1.1_2008.doc960kb.31.01.2009 08:03скачать
ППС л. 1.1_2008.ppt281kb.13.04.2009 01:02скачать
Лекция 1.1А.doc384kb.27.01.2009 16:43скачать
През. Л 1.1А ППС.ppt83kb.10.04.2009 00:18скачать
ППС л. 1.2 2008 .doc195kb.02.02.2009 21:46скачать
ППС През. л. 1.2.ppt121kb.04.02.2009 23:06скачать
Лекция 1.3.doc4829kb.09.02.2009 16:53скачать
лекция 1.3.ppt405kb.05.02.2009 02:50скачать
~WRL0002.TMP
Лекция 1.4.doc698kb.15.02.2009 14:53скачать
ППС л. 1.4_2009.ppt410kb.12.03.2009 22:30скачать
~WRL2761.TMP
ППС л. 1.5_2009.doc1130kb.28.02.2009 18:01скачать
ППС л. 1.5_2009.ppt351kb.18.02.2009 03:54скачать

Лекция 1.3.doc

НИЖЕГОРОДСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНОЕ

КОМАНДНОЕ УЧИЛИЩЕ
Кафедра электроснабжения

Экз. №___

УТВЕРЖДАЮ Врио начальника кафедры № 25

полковник О. Комышанов «__»_________________2008 г.

Курсанты

«В»



ЛЕКЦИЯ

Тема №1. Короткие замыкания в трехфазных цепях

Занятие №3. Короткое замыкание в цепи синхронного генератора

Время: 2 часа



Обсуждена на

заседании ПМК кафедры

«___»_____________2008 г.

Протокол №___________



Кстово – 2008.

^ НИЖЕГОРОДСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНОЕ

КОМАНДНОЕ УЧИЛИЩЕ
Кафедра электроснабжения

Переходные процессы в электроэнергетических системах

Курсанты

«В»


ЛЕКЦИЯ

Тема №1. Короткие замыкания в трехфазных цепях

Занятие №3. Короткое замыкание в цепи синхронного генератора

Время: 2 часа

Кстово – 2008.

Содержание

Введение

Учебные вопросы (основная часть):

  1. Понятие о переходных и сверхпереходных э.д.с. и индуктивных сопротивлениях синхронного генератора.

  2. Сверхпереходный и переходный токи короткого замыкания в цепи синхронного генератора.

  3. Влияние АРН и нагрузки на процесс короткого замыкания.

Заключение
Учебные и воспитательные цели:

  • получить общие сведения о переходном и сверхпереходном режиме трехфазного короткого замыкания синхронного генератора;

  • знать физический смысл переходных и сверхпереходных э.д.с. и сопротивлений синхронного генератора, их влияние на режим КЗ;

  • понимать физические процессы, связанные с влиянием АРН и нагрузки на режим КЗ;

  • используя метод проблемных ситуаций, формировать у курсантов стремление к анализу и творческой мыслительной деятельности при изучении переходных процессов в электрических цепях.


Литература, используемая разработчиком:

    1. Грищенко-Меленевский А.А. Электрическая часть военных станций и подстанций. Часть I. Электрооборудование первичных цепей. – М.,ВИА, 1977. – С. 63-84.

    2. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учебное пособие. – Новосибирск: издат. НГТУ, 2002. – С. 79-84.

    3. Папков Б.В. Токи короткого замыкания в электрических системах: Учеб. пособие. – Н.Новгород: НГТУ, 2005. – С. 92-104.


Литература, рекомендуемая для самостоятельной работы курсантов:

  1. Грищенко-Меленевский А.А. Электрическая часть военных станций и подстанций. Часть I. Электрооборудование первичных цепей. – М.,ВИА, 1977. – С. 63-84.

  2. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учебное пособие. – Новосибирск: издат. НГТУ, 2002. – С. 79-84.


Учебно-материальное обеспечение:

  1. Наглядные пособия:

- комплект электронных слайдов.

  1. Технические средства обучения: ПЭВМ, мультимедийный проектор

Текст лекции
ВВЕДЕНИЕ
Для упрощения анализа внезапного КЗ в цепи синхронного генератора на предыдущей лекции были введены допущения. Уточним их.

^ Вопросы для контроля пройденного материала:

  1. Сколько и какие допущения были введены для упрощения анализа внезапного КЗ в цепи СГ?

  2. Сколько и какие составляющие полного тока КЗ возникают при внезапном КЗ в цепи СГ?

  3. Каков характер изменения периодических составляющих полного тока КЗ в СГ?

Таким образом, при внезапном КЗ в цепи синхронного генератора (и четырех принятых допущениях) возникают три составляющих полного тока КЗ: одна апериодическая, а две другие – периодические.

В данной лекции будут сняты еще два ограничения: в обмотке возбуждения присутствует поток рассеивания, а СГ снабжен АРН.

Рассмотрим вначале процесс КЗ с учетом рассеяния обмотки возбуждения, но без учета успокоительных обмоток и АРН, и выясним, какими ЭДС и реактивностями можно характеризовать синхронную машину в начальный момент переходного процесса.

Будем считать, что переходный процесс возникает в результате трехфазного КЗ на зажимах статора машины.

Магнитные потоки в режиме, предшествующем КЗ, показаны на рис. 1.



Рисунок 1 - Магнитные потоки в продольной оси явнополюсного генератора без успокоительных обмоток

  1. ^ ПОНЯТИЕ О ПЕРЕХОДНЫХ И СВЕРХПЕРЕХОДНЫХ Э.Д.С. И ИНДУКТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ СИНХРОННОГО

ГЕНЕРАТОРА
Рассмотрим на векторной диаграмме баланс магнитных потоков в продольной оси ротора машины в нескольких режимах:

а) режиме холостого хода;

б) нагрузочном режиме;

в) режиме КЗ;

^ Рисунок 2 - Баланс магнитных потоков синхронной машины:

ФВ – суммарный поток обмотки возбуждения; ФВ - поток рассеяния обмотки возбуждения; Фd - полезный поток, создаваемый обмоткой возбуждения; результирующий магнитный поток, сцепленный с обмоткой возбуждения ФВ; Фad - поток реакции статора
В режиме холостого хода машины полный поток обмотки возбуждения ФВ, состоящий из потока рассеяния ротора ФВ и полезного потока Фd равен результирующему магнитному потоку, сцепленному с обмоткой возбуждения ФВ.

В нагрузочном режиме возникает поток реакции статора Фad, определяемый его током. Появление потока Фad уменьшает результирующий поток Фв.

В момент воз­никновения КЗ, при наличии рассеяния обмоток ротора, результирующий поток Фd, а следовательно и результирующая э.д.с. Ed изменяют свое значение (уменьшаются) скачком. благодаря тому, что часть намагничивающей силы, создаваемой свободным апериодическим током обмотки возбуждения, будет из­расходована на создание добавочного потока рассеяния обмотки возбуждения Фв и не будет участвовать в компенсации дополнительного потока реакции якоря. Это объясняется тем, что полный поток Фв, создаваемый током возбуждения Iв при наличии рассеяния, равен: Фв==Фdв.

В
(1)
момент возникновения КЗ поток реакции якоря возрастает на Фad0. Для компенсации приращения Фad0 в обмотке возбуж­дения наведется дополнительный ток, который создает приращение


Так как поток Фв0 замыкается по пути рассеяния обмотки возбуждения, то полной компенсации потока Фad0 не получается, т. е. оказывается
Фd0< Фad0 или


(2)

Увеличение потока реакции якоря на Фad0 и увеличения потока рассеяния обмотки возбуждения на Фв приводит в итоге к уменьшению результирующего потока Фd. Из этого следует, что результирующая э.д.с. Еd, определяемая потоком Фd, также уменьшается в момент КЗ и не может быть использована для определения тока КЗ (как это было сделано, когда не учитывалось рассеяние обмоток ротора). Из векторной диаграммы (рис.2) видно, что в начальный момент короткого замыкания только результирующий поток обмотки возбуждения Фво остается постоянным.

Из уравнения (2) следует, что часть магнитного потока реакции статора Фad0 - Фd0, численно равная добавочному потоку рассеяния ротора Фв0, остается нескомпенсированной в момент возникновения КЗ.

В соответствии с принципом постоянства результирующего потокосцепления обмотки возбуждения в момент нарушения режима (Фв = пост.) эта часть потока реакции статора не может проникнуть внутрь обмотки возбуждения и вытесняется из ротора добавочным потоком рассеяния Фв, образуя совмест­но с ним поток Фadв. Нетрудно, видеть, что поток Фadв сцеплен только с обмоткой статора, т.е. по существу уже не является потоком реакции статора и может рассматриваться как добавочный поток рассеяния обмотки статора, проходящий по не­сколько иному пути, чем обычный поток рассеяния статора. Маг­нитный поток Фadв преодолевает магнитные сопротивления двух последовательных участков: сопротивления на пути потока реакции якоря, определяемого в основном воздушным зазором, и сопротивления на пути рассеяния обмотки возбуждения, которые определяются как:


(3)


Прибавив к сопротивлению хadв сопротивление рассеяния статора х, получаем общее индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси в переходном режиме генератора


(4)


именуемое продольным переходным индуктивным сопротивлением генератора.

О
(5)
ставшаяся часть магнитного потока реакции статора, т. е. Фad - Фadв и полезный поток Фd, создаваемый совместным действием тока возбуждения Iв и свободного тока Iв, возникающего в обмотке возбуждения в момент внезапного нарушения режима, образуют поток Ф/d.



где Ф/ является тем результирующим потоком ротора, который сцеплен с обмоткой статора в момент нарушения режима.

Соответственно для э.д.с., определяемых этими потоками, можно записать


(6)

где E/dносит название продольной переходной э.д.с. генера­тора;

1d и Ud продольные ток статора и напряжение генератора при предшествующем режиме.

Вследствие того, что магнитные потоки Фad - Фadв и Ф/d в момент возникновения КЗ полностью компенсируются, переходная э.д.с. E/d обуслов­ленная магнитным потоком Фd', сохраняет свое зна­чение в момент нарушения режима. Поэтому положив в выраже­нии (6) напряжение Ud=0, легко определяем начальное дей­ствующее значение периодической слагающей тока КЗ по продольной оси


(7)


Начальное значение переходной э.д.с. Еd0 определяется из выра­жения (6) по имеющимся значениям напряжения Ud и тока Id для предшествующего режима.

Таким образом, учет рассеяния ротора находит свое отражение в равной мере как при определении E/d, так и х/d. Введение пере­ходной э.д.с. E/d и переходного индуктивного сопротивления х/d, по существу, равноценно замене синхронной машины, ротор кото­рой имеет рассеяние, машиной с ротором без рассеяния, но с соот­ветственно увеличенным рассеянием статора и увеличенной резуль­тирующей э д.с. в обмотке статора (рис. 3).

Таким образом, явнополюсная машина так же, как и неявнополюсная синхронная машина без демпферных обмоток, в переходном режиме может быть представлена ЭДС Е’d за сопротивлением х'd так, как это показано на рис. 3.
^ Рисунок 3 - Эквивалентная схема замещения синхронного генератора без успокоительных обмоток в продольной оси
Сверхпереходные э.д.с. и индуктивные сопротивления. По аналогии с изложенным выше установим параметры и величины, характеризующие синхронный генератор с успокоительными обмотками в момент внезапного КЗ при наличии рассеяния обмоток ротора.

Для этого рассмотрим этот генератор сперва в продольной оси. Используя принцип постоянства результирующих потокосцеплений обмоток, можно и в данном, более сложном, случае, когда имеются три магнитносвязанных обмотки, выявить ту э.д.с., которая сохраняет свое значение в момент внезапного изменения режима неизменным, и установить соответствующую ей реактивность машины.

Результирующая э.д.с. обмотки статора Ed, определяемая магнитным потоком в воздушном зазоре по продольной оси Фd, в момент внезапного КЗ изменяет свое значение скачком. Бла­годаря наличию рассеяния обмотки возбуждения и успокоительной обмотки не происходит полной компенсации приращения потока реакции статора Фad за счет приращения потоков Фd и Фуd, вызываемых наведенными в этих обмотках свободными токами. Поэтому в качестве расчетной должна быть принята другая э.д.с., отличная от Ed . Для определения искомой э.д.с. используем принцип постоянства результирующих потокосцеплений обмотки возбуждения и успокоительной обмотки, в соответствии с которым сумма приращений магнитных потоков, пронизывающих каждую из обмоток ротора в момент внезапного изменения режима маши­ны, должна быть равна нулю. Исходя из этого, для обмоток ротора можно записать следующие равенства для обмотки возбуждения


(8)

д
(9)
ля успокоительной обмотки (продольной)



где Фвd и Фв — приращения полезного потока и потока рассеяния, вызванные свободным током, наведенным в обмотке возбуждения;

Фуd и Фуd — то же в успокоительной обмотке.

Из уравнений (8) и (9) вытекает, что добавочные потоки рассеяния обмоток ротора (возбуждения и успокоительной) равны между собой


(10)


и что часть магнитного потока продольной реакции статора Фаd, численно равная добавочным потокам рассеяния Фв = Фуd остается нескомпенсированной в момент возникновения КЗ и вы­тесняется из ротора добавочными потоками рассеяния Фв и Фуd , образуя совместно с ними поток Фаdву (рис.4). Поток Фаdву замыкается по путям потока реакции якоря и рассеяния обмоток возбуждения и успокоительной. По аналогии с выраже­нием (3) получаем величину добавочного индуктивного сопро­тивления обмотки статора, соответствующего потоку Фаdву


(11)


где хуd индуктивное сопротивление рассеяния продольной успокоительной обмотки.


^ Рисунок 4. Магнитные потоки в продольной оси явнополюсного синхронного гене­ратора с продольной успокоительной обмоткой в момент внезапного КЗ
Прибавив к нему сопротивление хσ, связанное с потоком рассеяния обмотки статора Ф (см. рис. 4), получаем выражение для продольного сверхпереходного индуктивного сопротивления


(12)


Оставшаяся часть магнитного потока продольной реакции статора, т. е. Фаd - Фаdву (см. рис. 4), и полезный поток Фd, создаваемый совместным действием тока возбуждения Iв и свободных токов Iв и Iуd , возникающих в обмотке возбуждения и успокоительной обмотке в момент внезапного нарушения режима, образуют поток , сцепленный с обмоткой статора и продоль­ными обмотками ротора


(13)


Эти потоки обусловливают в обмотке статора соответствующие им э.д.с.:


(14)


где — продольная сверхпереходная э. д. с. ;

Ud и Id — напряжение и ток предшествующего режима по продольной оси генератора, хd = xad+x — полное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси.

Благодаря тому, что магнитные потоки Фаd - Фаdву и Фd = Фвd - Фуd в момент возникновения КЗ полностью компенсируются, сверхпереходная э.д.с. в момент нарушения режима сохраняет свое прежнее значение. Это обстоятельство позволяет использовать э.д.с. вместе с для определения тока в обмотке статора при внезапном трехфазном КЗ. Приняв в урав­нении (14) Ud=0, что соответствует случаю КЗ на выводах генератора, легко определить начальное действующее значение периодической слагающей тока КЗ по продольной оси


(15)


Начальное значение э.д.с. определяется из выражения (14), где значения напряжения Ud и тока Id должны быть приняты теми, какими они были у машины до момента нарушения режима ее работы.

Три магнитно-связанные обмотки в продольной оси синхронного генератора могут быть представлены эквивалентной схемой замещения, представленной на рис 5, а. Здесь сопротивления ветвей



^ Рисунок 5. Эквивалентные схемы замещения синхронного генератора с успокоительными обмотками в продольной оси
хаd, хв и хаd включены параллельно между собой и последовательно с х . В результате генератор представлен в продольной оси э. д. с. и сопротивлением .
Выводы:

  1. Учет наличия рассеивания в обмотке возбуждения приводит к понятиям переходной э.д.с. и переходного сопротивления, причем x’d<xd.

  2. Сверхпереходное продольное сопротивление x’’d<x’d, следовательно, сверхпереходный ток КЗ I’’0 превосходит переходный ток I’0 и определяет ударный ток КЗ.

  1. ^ СВЕРХПЕРЕХОДНЫЙ И ПЕРЕХОДНЫЙ ТОКИ КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ В ЦЕПИ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Обмотки машины всегда обладают некоторыми активными сопротивлениями, благодаря чему возникающие при внезапном КЗ свободные токи постепенно затухают, изменяя этим величины э.д.с. и индуктивных сопротивлений машины. Как «известно, затухание свободных токов в цепи, состоящей из активного и индуктивного сопротивлений, следует экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой параметрами цепи, в которой возникает данный свободный апериодический ток. Наиболее быстро затухает свободный ток в успокоительной обмотке, так как активное сопротивление этой обмотки сравнительно велико, а индуктивное сопротивление мало. Постоянная времени обмотки возбуждения всегда больше постоянной времени успокоительной обмотки, вследствие чего процесс затухания свободного тока в первой из них протекает медленнее. Изменение свободных токов в успокоительной обмотке и обмотке возбуждения в процессе КЗ приводит к изменению индуктивного сопротивления обмотки ста­тора, что в свою очередь влечет изменение величины постоянной времени, с которой затухает периодическая слагающая тока КЗ. Это обстоятельство сильно затрудняет вычисление значений этого тока для различных моментов процесса КЗ

Поэтому практически весь процесс КЗ разбивают на периоды, в пределах каждого из которых индуктивное сопротивление обмотки статора, а следова­тельно, и постоянную времени для периодической слагающей тока КЗ считают неизменными.

Кратковременный процесс в синхронном генераторе от момента внезапного короткого замыкания до исчезновения свободного тока в успокоительной обмотке называется сверхпереходным режимом, а дальнейший неустановившийся процесс при отсутствии влияния успокоительной обмотки именуется переходным режимом. После того, как полностью затухнет свободный ток в обмотке возбужде­ния и, следовательно, завершится процесс затухания периодиче­ского тока статора, наступает установившийся режим короткого замыкания.

В соответствии с принятым наименованием периодов процесса КЗ периодическая слагающая тока короткого замыкания при сверхпереходном режиме носит название сверхпереходного тока I" и при переходном режиме — переходного тока .

Из изложенного выше вытекает, что в общем случае ток вне­запного короткого замыкания генератора состоит из двух основных слагающихпериодической и апериодической. Периодический ток короткого замыкания можно, в свою очередь, рассматривать как сумму трех слагающих (рис 6):

1) свободный сверхпереходный ток. , затухающий с постоянной времени , соответствующей скорости затухания свободного тока в успокоительной обмотке;

2) свободный переходный ток , затухающий с постоянной времени обусловленной скоростью затухания сво­бодного апериодического тока в обмотке возбуждения и

3) установившийся ток короткого замыкания I с неизменной амплитудой.

Характер изменения во времени периодической слагающей тока кз I показан на графике рис. 6.


Рисунок 6. Кривая изменения действующего значения периодической слагающей тока в процессе внезапного КЗ
Вывод: Ток вне­запного короткого замыкания генератора состоит из двух основных слагающихпериодической и апериодической. Периодический ток короткого замыкания можно, в свою очередь, рассматривать как сумму трех слагающих: свободный сверхпереходный ток, свободный переходный ток и установившийся ток короткого замыкания I с неизменной амплитудой.


^ 3. ВЛИЯНИЕ АРН И НАГРУЗКИ НА ПРОЦЕСС КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
До сих пор мы рассматривали процесс короткого замыкания в предположении отсутствия автоматического регулирования напряжения (АРН) у генераторов. В настоящее время все генераторы снабжаются устройствами автоматического регулирования напряжения (их называют также устройствами автоматического регулирования возбуждения). В нормальных условиях эксплуатации эти устройства облегчают работу дежурного персонала по поддержанию заданного напряжения на шинах станции и по распределению реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами. При аварийных режимах, сопровождающихся снижением напряжения на шинах, автоматические регуляторы обеспечивают максимальную форсировку возбуждения для поднятия напряжения на шинах до номинального значения Быстрое восстановление напряжения при коротком замыкании в сети имеет большое значение для обеспечения нормального электроснабжения потребителей и для повышения устойчивости параллельной работы генераторов и станций.

Возрастание напряжения возбудителя под действием регулятора происходит по закону, близкому к экспоненциальному. Из этого следует, что действие АРН приводит к изменению э.д.с. генератора не мгновенно, а с некоторым запаздыванием. Практически влияние регулятора начинает сказываться через 0,1 0,2 с. Поэтому неучет действия АРН, естественно, возможен лишь для начального, т. е. сверхпереходного режима короткого замыкания. Влияние АРН на величину переходного тока и, в особенности на установившийся ток короткого замыкания оказывается весьма значительным.

При большой удаленности короткого замыкания, т.е. при большом значении внешнего индуктивного сопротивления хвн , АРН, подняв возбуждение до некоторой величины установит у генератора нормальное напряжение. Напротив, при малой удаленности короткого замыкания регулятор спустя некоторое время установит максимально возможное, так называемое предельное возбуждение Iв.пр., но напряжение генератора при этом все же не дос­тигает нормального значения Uн вследствие сильного размагничивающего действия реакции якоря.

Сопротивление внешней цепи до места короткого замыкания, при котором для поддержания нормального напряжения генерато­ра требуется предельное возбуждение Iв.пр, называется критиче­ским сопротивлением хкр. Если удаленность короткого замыкания меньше критической вн< хкр), то даже предельное возбуждение не может обеспечить поднятие напряжения генератора до номи­нального значения. При хвн> хкр , АРН установит у генератора за не­который промежуток времени номинальное напряжение. При этом необходимый ток возбуждения Iв будет меньше предельного (Iв.пр > Iв>.). Чем больше внешнее сопротивление xвн, тем ско­рее напряжение генератора под действием АРН достигнет нормального значения.

Влияние АРН на процесс короткого замыкания можно просле­дить по кривым изменения переходного тока при различной уда­ленности места короткого замыкания (рис. 7,а - для случая хвн< хкр и рис. 7,б - для случая хвн> хкр ). Кривые тока корот­кого замыкания при наличии АРН лежат выше соответствующих заданной удаленности кривых затухания при отсутствии АРН. При большой удаленности установившийся ток короткого замыкания, как это видно из рис. 7,6, может превышать начальное его значение.

Таким образом, если при отсутствии АРН ток установившегося режима всегда меньше начального тока короткого замыкания и лишь при весьма удаленных коротких замыканиях ,то при наличии автоматического регулирования соотношение между начальным и установившимся значениями тока короткого замы­кания, в зависимости от удаленности короткого замыкания может быть



Под действием АРН ток возбуждения стремится к своему предельному значению Iв.пр и достигает его при установившемся режиме, если хвн хкр . Как указывалось выше, при хвн > хкр, напря­жение на выводах генератора при КЗ достигает через некоторое время, называемое критическим, нормального значения Uн при токе возбуждения Iв <Iв.пр.





Рисунок 7. Кривые изменения тока в процессе КЗ при наличии у синхронного генератора АРН и различных удаленностях места КЗ
Так как по достижении напряжения Uн АРН прекращает форсировку возбуждения, то неустановившийся процесс на этом заканчивается и в дальнейшем ток КЗ остается неизменным и равным

Иллюстрацией для рассматриваемого случая может служить кривая изменения переходного тока КЗ при наличии АРН приведенная на рис. 7,б. В точке, соответствующей критическому времени tкр, кривая имеет перелом и переходит в горизонтальную прямую (пунктиром показано изменение при условии, если бы возбуждение продолжало возрастать до предельного).

Апериодическая слагающая тока КЗ, как известно, опреде­ляется начальными условиями КЗ и параметрами цепи КЗ, вследствие чего АРН не оказывает влияния на величину этой сла­гающей и характер ее изменения в процессе КЗ.

^ Влияние нагрузки. Присоединенная нагрузка в виде приемни­ков энергии оказывает значительное влияние на величину и на распределение токов в электрической сети при коротком замы­кании в какой-либо ее точке. Это влияние сказывается не только потому, что ток возбуждения и соответствующая ему э.д.с. нагру­женного генератора больше, чем у генератора, работавшего на



^ Рисунок 8. Схемы к оценке влияния нагрузки при трехфазном КЗ
холостом ходу, но и вследствие того, что при коротком замыкании на некотором удалении от генератора приемники энергии на неповрежденных участках сети продолжают потреблять ток. Влияние нагрузки может быть уяснено из рассмотрения элементарной схемы (рис. 8), изображающей трехфазное короткое замыкание на одной из отходящих линий, питаемых генератором, за некоторым индуктивным сопротивлением xк. Нагрузка, эквивалентное сопротив­ление которой хн для простоты здесь принято чисто индуктивным, считается условно сосредоточенной на выводах генератора и неиз­менной в течение, всего процесса короткого замыкания. Ветвь нагрузки хн и ветвь короткого замыкания хк могут рассматриваться как две параллельные ветви, поскольку потенциал нейтральной точки нагрузки так же, как и потенциал точки трехфазного короткого замыкания, равен нулю. Установившийся ток короткого замыкания в цепи генератора определяется при внешнем сопротивлении сети .

Так как нагрузочная ветвь уменьшает эквивалентное внешнее сопротивление хвн то ток генератора при коротком замыкании благодаря этому увеличивается. Напряжение на зажимах генера­тора от этого снижается и соответственно уменьшается ток в ветви короткого замыкания.

Таким образом, при установившемся режиме короткого замыкания учет присоединенной нагрузки обусловливает увеличение общего тока в цепи генератора и относительное снижение тока не­посредственно в месте повреждения.

Если при установившемся режиме короткого замыкания присое­диненная нагрузка оказывает отсасывающее действие и может рас­сматриваться как эквивалентный статический приемник, то в начальный момент внезапного короткого замыкания синхронные двигатели ведут себя так же, как и генераторы, а действие асинхронных двигателей, составляющих основную часть промышленной нагрузки, может быть различным в зависимости от удаленности короткого замыкания от той точки сети, где присоединены двигатели.

Если в начальный момент короткого замыкания напряжение на зажимах двигателя существенно снизилось, то двигатель будет подпитывать короткое замыкание.

Следовательно, поведение асинхронного двигателя может быть различным в зависимости от степени понижения напряжения на его зажимах. Иными словами, оно зависит от удаленности места присоединения двигателя относительно места короткого замыкания. Экспериментальные исследования подтвердили, что электродвигатели, присоединенные вблизи места повреждения, т. е. там, где остаточное напряжение при коротком замыкании мало, являются дополнительными источниками питания КЗ (за счет осво­бождающегося в них запаса электромагнитной и кинетической энергии). Ближайшие же к генераторным шинам и удаленные от места повреждения асинхронные двигатели продолжают потреблять ток из сети.

Выводы:

  1. Неучет действия АРН возможен лишь для начального, т.е. сверхпереходного режима (расчет токов начального режима КЗ).

  2. Если электрическая удаленность точки КЗ меньше критической, то даже предельное возбуждение не может обеспечить номинальное напряжение на выходе генератора.

  3. При большой удаленности точки КЗ, установившейся ток КЗ может превосходить его начальное значение.

  4. Нагрузка оказывает влияние на величину и распределение токов в сети при КЗ. В начальный момент КЗ за счет двигательной нагрузки возможно увеличение тока КЗ, а в установившемся режиме наблюдается отсасывающее действие нагрузки.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, процесс КЗ разбивают на периоды, в пределах каждого из которых индуктивное сопротивление обмотки статора, а, следова­тельно, и постоянную времени для периодической слагающей тока КЗ считают неизменными.

Кратковременный процесс в синхронном генераторе от момента внезапного короткого замыкания до исчезновения свободного тока в успокоительной обмотке называется сверхпереходным режимом, а дальнейший неустановившийся процесс при отсутствии влияния успокоительной обмотки именуется переходным режимом. После того, как полностью затухнет свободный ток в обмотке возбужде­ния и, следовательно, завершится процесс затухания периодиче­ского тока статора, наступает установившийся режим короткого замыкания.

В соответствии с принятым наименованием периодов процесса КЗ периодическая слагающая тока короткого замыкания при сверхпереходном режиме носит название сверхпереходного тока I" и при переходном режиме – переходного тока , а в установившемся режиме – Iоо
Вопросы для контроля пройденного материала:

  1. Сколько и какие составляющие полного тока КЗ возникают при внезапном КЗ в цепи СГ с успокоительными обмотками?

  2. Какое влияние на сверхпереходный ток КЗ оказывает АРН синхронного генератора?

  3. Как влияет АРН на установившейся ток КЗ, если сопротивление до точки КЗ больше критического?


Задание на самостоятельную подготовку:

1. Изучить материал лекции по конспекту.

2. То же по рекомендованной литературе: [2], с.63-84 – основная;

[1], с. 80-82 – дополнительная.

Разработал

преподаватель канд. техн. наук, доцент

сл. ВС РФ А. Сахаров

«___»_______________2008 г.

Замечания и предложения по содержанию лекции: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Скачать файл (2304.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации