темахrdquo; Задачи расчёта электромагнитных переходных процессов

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Ответы на вопросы госэкзамена

по курсу “Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах”

1.  Задачи расчёта электромагнитных переходных процессов.

Переходный процесс в электроустановке — процесс перехода от одного установившегося режима электроустановки к другому.

Электромагнитный переходный процесс в электроустановке — переходный процесс, характеризуемый изменением значений только электромагнитных величин электроустановки.

К основным задачам расчета электромагнитных переходных процессов относят следующее:

1.  Выбор схемных решений: Сопоставление, оценка и выбор схем электрических соединений.

2. Выбор и проверка оборудования к термическому и динамическому действию тока КЗ. Примером может служить нормирование параметров выключателя: проверка выключателя на отключающую способность.

3. Выбор уставок устройств релейной защиты. При этом при расчете необходимо найти минимальные и максимальные значения токов КЗ в различных точках системы электроснабжения.

4. Выбор и проверка устройств системной автоматики.

5. Проверка условий работы оборудования в пусковых и аварийных режимах.

6. Анализ аварий.

7. Подготовка к проведению различных испытаний в ЭС

Точность расчета КЗ зависит от его цели. В связи с этим вводятся понятия:

 Расчетные условия КЗ, т.е. наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия КЗ;

Расчетная схема, как правило, включающая в себя все элементы электроустановки через которые протекает ток в режиме КЗ;

 Расчетный вид короткого замыкания  для определения максимальных и минимальных величин тока КЗ;

Расчетная точка короткого замыкания находящаяся непосредственно с одной или с другой стороны от рассматриваемого элемента электроустановки в зависимости от того, когда для него создаются наиболее тяжелые условия в режиме КЗ;

Расчетная продолжительность короткого замыкания понимаемая как сумма времен действия токовой защиты ближайшего к месту КЗ выключателя и полного времени отключения этого выключателя.

1.  Причины возникновения переходных процессов (ПП) и основные виды коротких замыканий (КЗ).

Короткое замыкание — замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Переходные процессы возникают вследствие изменения режимов, обусловленных изменением эксплуатационных условий или результатом повреждения изоляции или токоведущих частей электроустановок. Так как в соответствии с законом сохранения энергии энергия не может измениться мгновенно, это вызывает переход от одного режима к другому за конечное время. Наиболее тяжелые последствия вызывают переходные процессы при коротких замыканиях. Из всего многообразия причин возникновения КЗ можно выделить несколько основных:

    1. Нарушение изоляции, вызванное ее старением, загрязнением поверхности изоляторов, механическими повреждениями.

2. Механическими повреждениями элементов электрической сети (обрыв провода линии электропередачи и т.п.).

3. Преднамеренные КЗ, вызываемые действием короткозамыкателей.

    4. Перекрытие токоведущих частей животными  и птицами.

    5. Ошибки персонала подстанций при проведении переключений

Уменьшение количества КЗ в электрических системах связано со строгим со-

блюдением «Правил технической эксплуатации электроустановок» и повыше

нием качества продукции электротехнической промышленности.

К основным видам замыканий относятся следующие:

1. В системах с заземленной нейтралью:

                      

            - однофазное КЗ – К(1);                    

             - двухфазное КЗ– К(2);

             - двухфазное КЗ на землю – К(1.1);       

                                - трехфазное симметричное КЗ – К(3).

2. В системах с изолированной нейтралью:

 

                - простое однофазное замыкание – З(1);

                - двухфазное короткое замыкание – K(2);

                                  - трехфазное КЗ – К(3).            

Однофазные замыкания возникаюет наиболее часто (65 – 95%) .

Трехфазные  КЗ имеют  вероятность возникновения 1-5%.

Ток трехфазного короткого замыкания не зависит от режима работы нейтрали.

Основным расчетным видом КЗ будет считаться трехфазное КЗ – К(3), поскольку последствия данного повреждения в большинстве случаев наиболее тяжелые для оборудования и системы в целом (если речь идет о системных авариях). Кроме этого,  расчет несимметричного КЗ также сводится к расчету трехфазного короткого замыкания.

1.  Особенности КЗ в системах с изолированной и заземленной нейтралью.

Согласно ПУЭ в стране принята следующая классификация режимов работы нейтрали электрических сетей:

1. Изолированная нейтраль – режим работы, при котором нейтраль трансформатора непосредственно не соединяется с землей.

2. Заземленная нейтраль.

В каждом режиме существуют разновидности. Так режим изолированной нейтрали включает в себя  изолированную нейтраль с компенсацией емкостного тока, нейтраль заземленную через большое активное сопротивление. Разновидностями заземленной нейтрали, или эффективно заземленной, являются: глухо заземленная нейтраль (непосредственное соединение нейтрали с землей без промежуточных элементов), заземленную через реактор или резистор небольшого сопротивления. К этому классу относятся и системы с рассредоточенным заземлением нейтрали, то есть с разземлением части нейтралей трансформаторов для уменьшения тока однофазного КЗ. Выбор режима работы нейтрали определяется, в основном, поведением системы при наиболее часто встречающихся повреждениях однофазных замыканиях. Разделение режимов работы нейтрали производится по величине коэффициента замыкания фазы на землю или коэффициента эффективности заземления нейтрали

                                                        .                                          

Здесь:-напряжение «здоровой» фазы при замыкании на землю другой;

              - фазное напряжение в нормальном режиме работы сети.

При  -режим изолированной нейтрали,

при - режим заземленной нейтрали.

Особенностями расчетов токов КЗ в системах с заземленной нейтралью является обязательный расчет  однофазного КЗ – К(1)  , которое в сетях напряжением выше 1000 В часто дает наибольшее значение тока КЗ, а в сетях напряжением меньше 1000 В практически всегда минимальное.  В системах с изолированной нейтралью замыкание на землю одной фазы не является коротким и носит название – простое замыкание на землю.

      

  

1.  Расчет емкостного тока при простом замыкании на землю.

Рассмотрим схему трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью. В качестве примера рассмотрим замыкание фазы С на землю.

Векторная диаграмма токов и напряжений

При замыкании фазы на землю, называемом простым замыканием, ток определяется только емкостным сопротивлением сети. Емкостные сопротивления элементов сети значительно превышают их индуктивные и активные сопротивления, что позволяет при определении тока пренебречь последними.

Из векторной диаграммы следует:

- емкостный ток фазы с до замыкания:;                                                     

- напряжение в фазе а после замыкания:;                                                

- модуль напряжении фазы а после замыкания:;                                           

- модуль емкостного тока фаз а и b после замыкания:;                                                    

- ток через место повреждение и ток фазы с:.                                                

Необходимо отметить то, что емкостные токи обычно малы и не соизмеримы с токами КЗ. Величина емкостного тока определяется емкостью всей электрически связанной сети.

Однако, большие величины емкостного тока значительно увеличивают величину перенапряжений и могут вызвать расплавление изоляции и переход простого замыкания в КЗ. Допустимые значения емкостного тока вызывающие перенапряжения не более 2,5 даны в табл.

№ п/п	Класс напряжения, кВ	Допустимое значение емкостного ток, А
1	3 – 6	30
2	10	20
3	15 – 20	15
4	35	10
5	генераторные цепи	5
6	ЛЭП на ж/б опорах	10

При больших величинах емкостного тока необходима его компенсация.

Емкостный ток для кабельных и воздушных линий приближенно может быть определен:

;  -кабельные линии            ,  -воздушные линии                                                

где l∑ – суммарная длина электрически связанных линий, км;

    U – напряжение сети, кВ;     Iс – емкостный ток, А.

    Значительное увеличение тока замыкания на землю дает применение батарей статических конденсаторов для компенсации реактивной мощности. Их применение всегда требует компенсации емкостных токов замыкания на землю.

1.  Переходный процесс в простейших трехфазных цепях.

Симметричное короткое замыкание — короткое замыкание в электроустановке, при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях.

Трехфазная цепь называется простейшей, если она состоит из сосредоточенных активных и индуктивных сопротивлений, не имеет трансформаторных связей и точка КЗ удалена от станции и системы.

Поскольку точка КЗ электрически удалена от источников питания, все КЗ, возникающие на ней, не оказывают существенного влияния на работу генераторов системы. Это обстоятельство позволяет считать напряжение системы и амплитуду величину периодической составляющей тока КЗ. неизменными. В этом случае шины источников питания называются шинами неизменного напряжения или шинами бесконечной мощности.

Допущения при расчете:1. Питание происходит от источника бесконечной мощности , Um=const.

2. В цепи отсутствуют поперечные проводимости активные, реактивные и емкостные;

3. Короткое замыкание симметричное и металлическое (отсутствует дуга и переходное сопротивление), цепь симметрична и взаимные индуктивности между фазами одинаковы.

Дифференциальное уравнение равновесия в каждой фазе имеет вид

                         

                                               Решение имеет вид:

               

      

)

,     - постоянная времени цепи,  

Расчетные величины переходного процесса для случая отсутствия предшествующего тока приведены на рис.

1.  Определение ударного тока КЗ.

Ударный ток короткого замыкания — наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания.

Возможны два подхода в нахождении условий возникновения максимального значения ударного тока КЗ: умозрительный и строгий.

В практических расчетах максимальное мгновенное значение полного тока КЗ или ударного тока КЗ находят при наибольшей апериодической составляющей. Это умозрительный подход.

Условиями его определения является отсутствие предшествующего тока и максимальное значение апериодической составляющей в момент включения.

С учетом этих условий выражение для ударного тока КЗ выглядит так

,                               

где  - ударный коэффициент;

- действующее значение периодической составляющей тока в первый период КЗ. - Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания — электромагнитная постоянная времени, характеризующая скорость затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Ударный коэффициент тока короткого замыкания — отношение ударного тока короткого замыкания к амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания рабочей частоты в начальный момент времени.

Это определение ударного тока не является строгим, так как полный ток зависит от времени и угла включения. Строгое условие максимального мгновенного значения тока говорит о том, что  напряжение в момент включения должно проходить через ноль.

При  оба подхода  совпадают.

В практике расчетов применяется первый подход. Ударный коэффициент чаще всего 1,8. в этом случае принимается ,                                                     Примерные значения постоянных времени и ударных коэффициентов на шинах оборудования

Наименование оборудования	Постоянная времени Та, с	Ударный коэффициент Ку
Турбогенератор	0.1 – 0.3	1.95
Блок генератор-трансформатор	0.04	1.8
ВЛЭП	0.01	1.3
КЛЭП	0.001	1

Пределы изменения ударного коэффициента в индуктивно-активных цепях:  .

При КЗ на выводах батарей статических конденсаторов ударный коэффициент может быть больше 2.

В сетях низкого напряжения 0.4 – 0.66 кВ 

1.  Действующие значения токов при переходном процессе.

Действующее значение тока короткого замыкания — среднее квадратическое значение тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени.

     Понятие действующих значений величин необходимо для оценки действия электромагнитных переходных процессов, в том числе оценки теплового действия переменного тока в проводниках, а также именно действующие значения показывают электроизмерительные приборы.

    Понятие действующего значения определяется из условия равенства теплового эффекта переменного и постоянного токов. Так действующее значение тока :

 

т.е. величина постоянного тока эквивалентного переменному току по количеству выделяемого тепла называется действующим или среднеквадратичным значением переменного тока. При синусоидальном токе:

    Как следует из выражения, действующее и амплитудное значения синусоидального тока связаны между собой постоянным коэффициентом.

    Действующее значение всегда меньше амплитудного значения переменной, в частном случае, при меандре (рис.3.9), они могут быть равны .

Рис.3.9

Действующее значение периодической и квазипериодической переменной можно найти двумя способами: разложением в ряд Фурье  и численным вычислением интеграла.

Действующее значение переменного тока можно охарактеризовать интегралом Джоуля (тепловым импульсом).

Количественную оценку степени термического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппараты производят с помощью интеграла Джоуля

                            

где  - ток КЗ в произвольный момент времени t, A;

- расчетная продолжительность КЗ, с.

Интеграл Джоуля допускается определять приближенно как сумму интегралов от периодической и апериодической составляющих тока КЗ, т.е.

     

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного источника энергии (системы), А;

- эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.                           

При упрощенные расчетах переходных процессов и наличии только периодической  и апериодической  составляющих тока, которые определены по их значениям в середине рассматриваемого периода действующее значение  периодической составляющей   действующее значение апериодической составляющей за один период равно мгновенному значению в момент, находящийся посредине данного периода

     )

Действующее значение полного тока в тот же момент будет равно:

     

В первый период переходного процесса величина отношения  находится в пределах   В расчетах переходных процессов апериодическая составляющая должна учитываться.

1.  Принципы составления и преобразования схем замещения.

Перед расчетом переходного режима электрической системы на основе ее принципиальной схемы составляется расчетная схема. Она отличается от принципиальной тем, что на ней в однолинейном виде показываются только те элементы, по которым возможно протекание аварийных токов или их составляющих. При наличии в расчетной схеме трансформаторов необходимо имеющиеся в ней магнитосвязанные цепи представить одной эквивалентной электрически связанной цепью. При составления схемы замещения рассчитываются ее параметры в именованных или относительных единицах, приведенные к основной ступени напряжения.

     Приведенные к основной ступени напряжения   параметры можно определить по известным из теории трансформатора формулам:

Коэффициент трансформации – это отношение междуфазных напряжений холостого хода обмоток трансформатора по направлению от основной ступени к той ступени, элементы которой подлежат приведению .

При точном приведении в качестве основной ступени напряжения обычно принимается напряжение в месте КЗ..

При приближенном приведении к одному классу напряжения коэффициенты трансформации определяются как отношение средних номинальных напряжений. Каждому классу соответствует свое среднее номинальное напряжение.

При приближенном приведении за основную ступень напряжения принимают среднее напряжение.  

Приближенное приведение имеет вид

                                           

 

    Методы  преобразования схем замещения используют  методы, известные из теории линейных цепей: последовательное сложение сопротивлений, параллельное сложение сопротивлений, преобразование звезды в треугольник, треугольника в звезду, многолучевой звезды в полный многоугольник, сложение активных ветвей:,  .                                       

 В ходе преобразований элементы, через которые ток не протекает в режиме КЗ, могут исключаться из расчетов

Точки равного потенциала могут быть соединены накоротко

Равноудаленные источники разной мощности (рис. 9) можно объединить в один, если:

.Если:, , то источником S2 можно пренебречь.

1.  Система относительных единиц.

Представление любой величины не в именованных, а относительных единицах существенно упрощает теоретические выкладки и придает результатам расчета большую наглядность. Под относительным значением какой-либо величины следует понимать ее отношение к другой одноименной величине, принятой за базисную:

.

Следовательно, перед тем как представить какие-либо величины  в относительных единицах,   надо  выбрать  базисные единицы.

За базисный ток и базисное линейное напряжение примем некоторые произвольные величины Iб, Uб. Тогда базисная мощность трехфазной цепи будет определяться формулой

,а базисное сопротивление:.                                                

Отсюда вытекает, что только две базисные величины могут быть выбраны произвольно, а остальные являются связанными. Обычно выбирается   и Uб . Причем выбранные базисные величины должны быть едиными для всей расчетной схемы и применяться как к полным величинам, так и к их отдельным составляющим.Следовательно, параметры электрической системы в относительных единицах при выбранных базисных условиях будут вычисляться по формулам:

;     ;   ;         ;     ;     ;                               

         .                               

Здесь U, I, S, Z - параметры в именованных единицах. При задании паспортных данных оборудования в относительных единицах их параметры относят к номинальным параметрам элементов:

;      ;    ;    ;     .

Относительное сопротивление при номинальных условиях показывает относительное падение напряжения на элементе при протекании номинального тока, что придает физическую наглядность параметру:

= .  

    При расчетах в системе относительных единиц  исходные параметры обычно задаются либо в именованных единицах (и.е), либо в относительных единицах (о.е.) при номинальных условиях элемента. При построении расчетных схем замещения требуется их перевод в относительные единицы при базисных условиях с обязательным приведением параметров на основную ступень.

    При этом для построения расчетных формул требуется решение двух задач:

1.  Заданы параметры в и.е. - требуется их перевод в о.е. при базисных условиях с приведением на основную ступень.
2.   Заданы параметры в о.е. при номинальных условиях - требуется их перевод в о.е. при базисных условиях с приведением на основную ступень.

Рассмотрим расчетные формулы на примере сопротивлений и э.д.с..

1) Заданы  ,  .

    . При приближенном приведении и при обычно используемом условии    формулы принимают вид:

;                              .

где - номинальное напряжение ступени, где установлен элемент.     

2) Заданы  ,  .

При приближенном приведении и при обычно используемых условиях   и   формулы имеют вид:     

                       .

1.  Определение сопротивлений элементов систем электроснабжения.

     Формулы определения сопротивлений приведены в относительных единицах при приближенном приведении к базисным условиям.

Генераторы

У генераторов практически никогда не учитывается активное сопротивление, так как оно пренебрежительно мало по сравнению с  индуктивным.

Сопротивление генератора в относительных единицах может быть определено из паспортных данных:

.

Двигатели. Синхронные двигатели рассматриваются аналогично генераторам.

Реакторы.

Токоограничивающие реакторы могут иметь различное устройство и конструктивное исполнение, а  также технические и технико-экономические характеристики и параметры.

Сопротивление линейного реактора можно определить по формуле:

, где   лежит в пределах 0,1…0,4 Ом.

Сдвоенный реактор обладает лучшими  характеристиками

Сдвоенный реактор имеет 3 режима работы:

Одноцепный режим – режим при КЗ. В одноцепном режиме общее сопротивление реактора определятся через паспортное сопротивление одной его ветви: .                                                    

Двухцепный (сквозной) режим 

Двухцепный режим – это нормальный режим работы реактора.

Продольный режим В продольном режиме индуктивность ветви увеличивается.

.

Каждый режим работы реактора может быть представлен своей схемой замещения. Активное сопротивление обычно не учитывается, но оно может быть найдено по потерям активной мощности в реакторе.

Трансформаторы .Двухобмоточный трансформатор

Параметры схемы замещения определяются  по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

Сопротивление холостого хода:;

Активное сопротивление трансформатора в именованных единицах: , в относительных - -  

Полное сопротивление короткого замыкания: ,                                                   

следовательно, индуктивное сопротивление определяется как .                                                 

Трехобмоточный трансформатор.   Сопротивления рассеивания обмоток высшего, среднего и низшего напряжений трехобмоточного трансформатора могут быть определены по формулам:

Данные формулы справедливы и для автотрансформатора.

Трансформатор с расщепленной обмоткой

Сопротивление трансформатора с расщепленной обмоткой характеризуется следующими параметрами:

- сопротивление расщепления , равное сопротивлению между выводами двух произвольных частей расщепленной обмотки.

- сквозное сопротивление , равное сопротивлению между выводами обмотки высшего напряжения и объединенными выводами частей расщепленной обмотки низшего напряжения.

- коэффициент расщепления , равный отношению сопротивления расщепления к сквозному сопротивлению

При расщеплении обмотки на две части  Коэффициент расщепления также зависит от исполнения трансформатора, например для трансформатора броневого исполнения при отсутствии других данных следует принимать . Для группы однофазных трансформаторов .                                                                          

Сопротивление  рассеивания обмоток трансформатора:                                               

При расщеплении низшей обмотки на 2 части сопротивление рассеивания обмоток низшего напряжения:

Сопротивление рассеивания обмотки высшего напряжения:

.

1.  Расчет установившегося режима КЗ.

Установившийся режим КЗ-это стадия переходного процесса, когда затухли все возникшие в начальный момент времени свободные токи и полностью закончился подъем возбуждения от действия системы АРВ.

Расчет установившихся режимов короткого замыкания ничем не отличается от расчета установившихся нагрузочных режимов, однако выполняется он при больших токах.

Основными характеристиками и параметрами машины в установившемся режиме короткого замыкания являются:

1. Характеристики холостого хода и короткого замыкания.

вследствие насыщения  наблюдается изгиб кривой тока при ХХ. При спрямлении характеристики можно принять .

2. Синхронное индуктивное сопротивление определяется для продольной и поперечной оси электрической машины, на основе схем замещения. Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси определяется как

,        где      - сопротивление рассеивания;

   - сопротивление реакции статора по продольной оси.

Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси определяется как,       -    - сопротивление реакции статора по поперечной оси.

Учет явнополюсности при расчете токов короткого замыкания в установившемся режиме уточняет расчет не более чем на 3% и при практических расчетах явнополюсность не учитывается.

3. Предельное (потолочное) возбуждение определяется типом возбудителя и термической стойкостью обмотки возбуждения.

В расчете предельное возбуждение учитывается при расчетах с  АРВ.

    При спрямлении характеристики холостого хода в относительных единицах

.      Обычно.                                 

Нагрузка, подключенная до короткого замыкания, увеличивает эдс и, следовательно, ток короткого замыкания и перераспределяет токи при КЗ.Как правило, в практических расчетах комплексную нагрузку заменяют на индуктивную хн.         Сопротивление нагрузки в относительных единицах при базисных условиях

.  В том случае, когда сопротивление нагрузки не вводят в схему замещения, ее влияние учитывают увеличением э.д.с. В этом случае ток в месте КЗ будет равен току генератора при КЗ, что вносит погрешность в расчет.

При отсутствии у генератора системы АРВ расчет установившегося режима трехфазного КЗ сводится к решению задачи нахождения токов и напряжений в линейной схеме, в которой известны все сопротивления и эдс. При наличии АРВ возможны два режима:

а) режим номинального напряжения; б) режим предельного возбуждения

1. Режим номинального напряжения. При этом система АРВ генератора справилась с подъемом напряжения, т.е. . При этом ток КЗ .                                                  

2. Генератор не справился с подъемом напряжения, т.е. . В этом случае эдс генератора по поперечной оси будет определяться предельным возбуждением.                                               

Таким образом, ток короткого замыкания .При расчете сложных схем расчет ведется путем последовательного приближения.

1.  Расчет начального момента внезапного изменения режима.

При расчетах начального момента (первого периода КЗ) требуется определение начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания — условной величины, равной  амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени, уменьшенной в  раз. Начальное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания определяется приближенно.

Так как до и после КЗ переходная эдс одна и та же, то продольная составляющая тока КЗ

.         При отсутствии контуров по оси q , поэтому , а, следовательно, после КЗ  ..                                  

Здесь -переходная эдс,

  -переходное (начальное) сопротивление по продольной оси.    

Аналогично для  машины с демпферными (успокоительными) обмотками                  

величины тока по продольной и поперечной оси и полного тока будут определяться, как:

Здесь   – поперечная составляющая сверхпереходной эдс

                – продольная составляющая сверхпереходной эдс

Начальный ток приближенно может быть найден:                     

1.  Учет подпитки электродвигателей при КЗ.

В начальный момент времени все двигатели, подключенные к системе, ведут себя как генераторы и посылают ток к месту короткого замыкания, увеличивая тем самым ток КЗ, т.е. осуществляется подпитка места, где произошло КЗ. При этом, подпитка может достигать 30% и более от общего тока и ее необходимо учитывать в расчетах.

Например, если рассмотреть простейшую схему ГПП промышленного предприятия, к которой подключены электродвигатели видно, что в наиболее тяжелых условиях при КЗ находится выключатель отходящей линии. Учет подпитки всегда производится для наиболее тяжелого режима, то есть при включенном секционном выключателе. Можно сделать вывод о том, что номинальные токи не определяют выбор оборудования, сечение силового питающего кабеля и т.д. решающее значение имеют токи КЗ, при расчете которых необходимо учитывать подпитку от всех двигателей.

Синхронный двигатель (СД)

Подпитку от синхронного двигателя учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ.

Расчетным режимом синхронного двигателя является режим перевозбуждения

Ток подпитки при этом  .  Обычно, если двигатель отделен от места короткого замыкания более чем двумя трансформациями, то подпитку можно не учитывать.

Асинхронный двигатель (АД)

    Расчет подпитки от асинхронного двигателя производится подобно СД, но при меньших значениях эдс. Как для СД, так и для АД не учитывается различие параметров по продольной и поперечной осям. 

Знак + соответствует перевозбужденному СД, знак – недовозбужденному СД, либо АД

Максимальный ток подпитки от асинхронного двигателя при трехфазном коротком замыкании на его выводах будет определяться, как

,Здесь: , где   -кратность пускового тока электродвигателя, .

Если двигателей много, то они рассматриваются как обобщенная нагрузка. При этом принимается . Здесь значения приведены к полной номинальной мощности нагрузки и номинальным напряжениям той ступени, где она присоединена.

1.  Учет системы при расчётах тока КЗ.

В зависимости от мощности источника питания предприятия при расчетах токов короткого замыкания выделяют два характерных случая:

- короткое замыкание в цепях, питающихся от системы бесконечной мощности;

- короткое замыкание вблизи генератора ограниченной мощности.

Системой бесконечной мощности считают источник, напряжение на шинах которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему сети (т.е. малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи КЗ).     Если на предприятии имеется собственный источник питания или питание от источников, расположенных вблизи предприятия, то периодическая составляющая тока трехфазного короткого определяется по расчетным кривым.  ,  расчетах для выбора электрооборудования

  Приводимые ниже формулы даны в относительных единицах при базисных условиях и приближенном приведении на базисную ступень.

Рассмотрим различные способы задания системы при расчете токов КЗ:

1. Задаются параметры в именованных единицах . Тогда относительное сопротивление системы приведенные к базисным условиям в о.е.:

.

Из рис. Можно определить ток КЗ, как .  При этом ток от системы не зависит от времени .

2. Задаются номинальное сопротивление системы в о.е. и номинальная мощность системы (). Тогда базисное сопротивление системы :

.                                          

3. Задаются бесконечная мощность и нулевое сопротивление (). Тогда ток КЗ от системы:.                                                 

4. Задаются сверхпереходная мощность (либо сверхпереходный ток в кА и напряжение системы в кВ) (). Тогда сопротивление системы в о.е.:

,    при этом для тока в числителе и знаменателе стоят значения, приведенные к одному напряжению

5. Питание подключается к шинам подстанции к определенной ячейке. Определяются паспортные мощность и ток отключения выключателя (). Тогда сопротивление системы в о.е.:

.     

                                 

1.  Метод типовых кривых в расчетах токов КЗ.

Этот метод является современным и основным методом расчета переходных процессов при коротком замыкании.

Основные допущения:

1. Мощность генераторов любая.

2. Питание нагрузки осуществляется любым способом, в том числе при блочной схеме.

3. Наличие АРВ на всех генераторах.

4. При расчете используются не типовые, а реальные  параметры.

Независимо от типа генератора кривая изменения периодической составляющей тока во времени зависит только от удаленности короткого замыкания и тесно связана с начальным значением тока короткого замыкания. Данный метод требует аналитического расчета начального тока КЗ. Кривые метода выглядят следующим образом:

 Алгоритм расчета с применением метода типовых кривых:

1. Составляется расчетная схема замещения для начального момента времени, в которую генераторы вводятся с параметрами начального момента . Нагрузка вводится шунтирующими ветвями с величиной . Учет подпитки синхронных и асинхронных двигателей производится отдельно, независимо от расчета (для двигателей также имеются кривые).

2. Любым известным методом производится расчет начальных значений токов КЗ и начальных значений генераторных токов при КЗ . 3. Для интересующего момента времени t при известном отношении  определяются, так называемые, коэффициенты  и находятся  и  как                                                  

При этом, если , то можно считать, что , либо принять .

1.  Особенности расчётов КЗ в сетях напряжением до 1000 В.

В электроустановках напряжением до 1 кВ токи КЗ достигают больших значений (десятки килоампер). поэтому при выборе электрических аппаратов и проводников таких установок их электродинамическая и термическая стойкость часто является определяющим фактором. Особенности расчетов токов КЗ следующие:

1) Электрические установки напряжением до 1 кВ, питаемые от распределительной сети ЭС через понижающие трансформаторы, характеризуются большой электрической удаленностью от источников питания. Это позволяет считать, что при КЗ за понижающим трансформатором напряжение в точке сети, где он присоединен, остается практически постоянным и равным своему номинальному значению.

При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы.

2) Достоверность расчета токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В зависит главным образом от того, насколько правильно оценены и полно учтены все сопротивления короткозамкнутой цепи. Необходим учет всех активных и реактивных сопротивлений. Заметное влияние оказывают сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока, сборных шин, катушек расцепителей автоматических выключателей,  активных  сопротивлений различных контактных соединений – болтовых соединений шин, зажимов и разъемных контактов аппаратов и др, а также контакта непосредственно в месте происшедшего замыкания.

Также необходим учет дуги при учете минимального тока(, но необходим расчет), тепловой спад тока вследствие нагрева проводников.

3) Токи КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется рассчитывать в именованных единицах.

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:

при электроснабжении от энергосистемы через понижающий трансформатор:

;                                                             

где Uср.НН - среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло короткое замыкание, В;

- соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм.

4) Расчет токов несимметричных КЗ выполняют с использованием метода симметричных составляющих. При этом предварительно необходимо составить схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.

При однофазном КЗ:

;                                                          

и  - суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки КЗ, мОм.

5) Ударный ток трехфазного КЗ (iуд) в электроустановках с одним источником энергии (энергосистема или автономный источник) рассчитывают по формуле

,                                                

где  - ударный коэффициент тока КЗ

; ;  ;

1.  Метод симметричных составляющих в расчётах несимметричных КЗ.

 Симметричные составляющие несимметричной трехфазной системы токов короткого замыкания — три симметричные трехфазные системы токов короткого замыкания рабочей частоты прямой, обратной и нулевой последовательностей, на которые данная несимметричная трехфазная система токов короткого замыкания может быть разложена.

    Применение метода симметричных составляющих упрощает анализ несимметричных режимов, поскольку при этом симметричные составляющие токов связаны законом Ома с симметричными составляющими напряжений только одноименной последовательности. Вместе с тем при переходном процессе в системах с вращающимися электрическими машинами метод строго  не применим. Это связано с несинусоидальностью процесса и его нелинейностью, а метод симметричных составляющих базируется на синусоидальном изменении составляющих и принципе наложения.

      Пульсирующее поле статора вызывает вторую гармонику тока в обмотке возбуждения, и та в свою очередь вызывает третью гармонику тока статора. Третья гармонику тока статора приводит к образованию четвертой гармоники в роторе и процесс повторяется.

     Апериодическая составляющая тока статора приводит к образованию пульсирующего тока ротора и второй гармоники тока статора. Далее процесс образования высших гармоник повторяется и в итоге при переходном процессе в статоре и роторе представлен весь ряд гармоник. При отсутствии емкости в цепи, амплитуды гармоник с ростом их порядкового номера уменьшаются.

     Симметричные системы токов прямой и обратной последовательностей представляют собой три одинаковых по величине вектора, расположенных под углом 1200, вращающихся против часовой стрелки. Для прямой последовательности соблюдается нормальное чередование фаз А-В-С, а для обратной обратное чередование фаз А-С-В.       

      Симметричная система токов нулевой последовательности отличается от прямой и обратной. Она представляет собой систему трех переменных токов, совпадающих по фазе и имеющих одинаковую амплитуду. Эти токи являются, по существу, разветвлением однофазного тока, для которого три провода трехфазной цепи составляют один прямой провод, а обратным служит земля или четвертый (нулевой) провод. Появление токов нулевой последовательности в сети означает возникновение в ней несимметричного замыкания на землю. Предположение о наличии трех последовательностей требует раздельного определения параметров элементов, определения путей протекания токов каждой последовательности и составления схем замещения для них.

     После нахождения симметричных составляющих может быть синтезированы полные величины параметров режима (например, токов)каждой фазы через его симметричные составляющие:

                                   

                                   

                                              ,                                   

 

           

    В расчет вводятся только  эдс прямой последовательности.

      В соответствии с этим для несимметричного КЗ основные уравнения второго закона Кирхгофа для отдельных последовательностей

Где:  - симметричные составляющие напряжения и тока в месте КЗ;  - результирующая эдс прямой последовательности;  - результирующие сопротивления схем соответствующих последовательностей относительно точки КЗ.

     В подавляющем числе практических расчетов несимметричных переходных процессов обычно довольствуются учетом лишь основной гармоники токов и напряжений. Именно только при таком ограничении представляется возможным применять метод симметричных составляющих в его обычной форме            Задача нахождения токов и напряжений при рассматриваемом несимметричном переходном процессе по существу сводится к вычислению симметричных составляющих этих величин.   

1.  Параметры элементов и сопротивления отдельных последовательностей.

Все сопротивления, которыми характеризуются отдельные элементы в нормальном симметричном режиме, а также в симметричном переходном процессе, по сути, являются сопротивлениями прямой последовательности. Система токов нулевой последовательности резко отличается от систем токов прямой и обратной последовательностей, вследствие чего сопротивления нулевой последовательности в общем случае весьма существенно отличаются от соответствующих сопротивлений двух других последовательностей.

Синхронные машины. Для синхронной машины без демпферных обмоток выражение реактивности  обратной последовательности при КЗ на шинах (паспортные данные) имеет вид:.

Реактивность  зависит от внешней реактивности . С увеличением внешней реактивности реактивность обратной последовательности машины стремится в пределе к ,                     

Для машины с демпферными обмотками реактивность  может быть определена по тем же выражениям, если заменить в них  и  на  и . Величины реактивностей  и  обычно ближе друг к другу, чем  и . Поэтому у машин с полным демпфированием разница в значениях  очень мала.

В практических расчетах для синхронных машин целесообразно принимать реактивность  по паспортным данным.

При практических расчетах используют дополнительное упрощение и принимают для турбогенераторов и машин с продольно-поперечными демпферными обмотками

.

Токи нулевой последовательности синхронных машин создают практически только магнитные потоки рассеяния статорной обмотки, которые меньше потоков прямой и обратной последовательности. Поэтому величину  принимают

.

Асинхронные двигатели. Сопротивление обратной последовательности АД представляет собой его сопротивление при скольжении и, близко к сверхпкреходному, или пусковому сопротивлению

.

Реактивность нулевой последовательности АД определяется только рассеянием статорной обмотки и сильно зависит от ее типа и конструкции и в расчетах принимается .

Обобщенная нагрузка.Реактивность обратной последовательности обобщенной нагрузки зависит от характера приемников электроэнергии. Для реактивности обратной последовательности обобщенной нагрузки  в практических расчетах можно принимать величину,  считая ее отнесенной к полной рабочей мощности данной нагрузки и среднему номинальному напряжению той ступени, где она присоединена.

Так как обобщенная нагрузка включает в себя сеть и понижающие трансформаторы, ее сопротивление нулевой последовательности обычно определяется именно этими элементами.

1.  Сопротивление нулевой последовательности рансформаторов

        и автотрансформаторов

  Трансформаторы.Реактивность нулевой последовательности трансформатора в значительной мере определяется его конструкцией и соединением обмоток.

Со стороны обмотки, соединенной в треугольник или звезду без заземленной нейтрали, независимо от того, как соединены другие обмотки, реактивность нулевой последовательности трансформатора, очевидно, бесконечно велика (), так как при этих условиях вообще исключена возможность циркуляции тока нулевой последовательности в данном трансформаторе. Следовательно, конечная реактивность нулевой последовательности трансформатора может быть только со стороны его обмотки, соединенной в звезду с заземленной нейтралью.

Рис.  Соединение обмоток трансформатора и схемы замещения

нулевой последовательности

На рис. приведены основные варианты соединения обмоток двухобмоточного трансформатора, Справа показаны схемы замещения трансформатора (без учета активных сопротивлений) для токов нулевой последовательности.

Сопротивления на пути протекания общего тока (сопротивления в нейтрали, сопротивление нулевого провода и земли) вводятся в схему замещения нулевой последовательности одной фазы утроенной величиной. У трехобмоточных трансформаторов одна из обмоток, как правило, соединена в треугольник. Поэтому для них всегда можно принимать .

Автотрансформаторы. Обмотки автотрансформатора связаны между собой не только магнитно, но и электрически. Поэтому здесь иные условия для протекания токов нулевой последовательности, которые должны быть отражены в схеме замещения нулевой последовательности автотрансформатора.

При глухом заземлении нейтрали автотрансформатора его схема замещения нулевой последовательности аналогична схеме соответствующего трансформатора. Если у автотрансформатора нет третьей обмотки и во вторичной цепи обеспечен путь для тока нулевой последовательности, его схема замещения (при пренебрежении намагничивающим током и активными сопротивлениями) представляется суммарной реактивностью рассеяния (рис.). При наличии третьей обмотки, соединенной треугольником, схема замещения имеет вид такой же, как и у трехобмоточного трансформатора при соответствующем соединении его обмоток.

Рис.  Соединения обмоток автотрансформатора и

их схемы замещения для токов нулевой последовательности

Непосредственно из схемы замещения нулевой последовательности автотрансформатора нельзя получить ток, протекающий в нейтрали. Ток в нейтрали равен утроенной разности токов нулевой последовательности первичной и вторичной цепей, т.е.

.

При этом каждый из них должен быть отнесен к своей ступени напряжения.

1.  Сопротивление нулевой последовательности воздушных и кабельных линий

Ток нулевой последовательности ВЛЭП возвращается через землю и по заземленным цепям, расположенным параллельно линии (защитные тросы, рельсовые пути вдоль линии и др.). Главная трудность точного определения сопротивления нулевой последовательности ВЛЭП связана с учетом распределения тока в земле.

Сопротивление нулевой последовательности одноцепной трехфазной линии.

.

, - эквивалентная глубина возврата тока через землю,обычно принимают .         де  - среднее расстояние между проводами.  - эквивалентный радиус провода.  

В то время как при токе прямой (или обратной) последовательности взаимоиндукция с другими фазами уменьшает сопротивление фазы, при токе нулевой последовательности она, напротив, увеличивает его.

 Сопротивление нулевой последовательности каждой цепи двухцепной линии дополнительно увеличивается благодаря взаимоиндукции с проводами параллельной цепи.

Грозозащитные тросы  заземляли практически на каждой опоре. При этом в образующихся короткозамкнутых контурах возможно протекание наведенных токов. При этом ответная реакция от наведенных токов в тросе может существенно уменьшить сопротивление нулевой последовательности линии.

В последнее время для линий большой протяженности стали применять другую систему заземления защитных тросов. Тросы подвешивают на изоляторах и разрезают на ряд участков. С одного конца каждого участка тросы заземляют, а с другого между тросом и землей оставляют искровой промежуток, пробой которого наступает при возникновении перенапряжения определенной величину. При такой системе заземления тросов они практически не сказываются на сопротивлении нулевой последовательности линии.

     В приближенных расчетах в качестве средних соотношений между индуктивными сопротивлениями  и  для воздушных линий можно принимать значения, приведенные в табл.

Характеристика линии	отношение
Одноцепная линия без тросов	3.5
Одноцепная линия со стальными тросами	3.0
Одноцепная линия с хорошо проводящими тросами	2.0
Двухцепная линия без тросов	5.5
Двухцепная линия со стальными тросами	4.7
Двухцепная линия с хорошо проводящими тросами	3.0

 

Кабельные линии. Активное и индуктивное сопротивления прямой (обратной последовательности) кабеля можно определить так же, как и для ВЛЭП,

Оболочка кабеля, как правило, заземлена на концах и в промежуточных точках (муфтах), поэтому она образует путь для токов нулевой последовательности, параллельный земле. В этом отношении оболочка кабеля аналогична заземленным тросам у ВЛЭП. На распределение тока между оболочкой и землей существенное влияние оказывает не только собственное сопротивление оболочки, но и сопротивление ее заземлений, величины которых зависят от характера прокладки кабеля (траншея, блоки, эстакады и т.д.) и ряда других факторов, что очень затрудняет расчет сопротивления нулевой последовательности кабеля.

    В приближенных расчета для трехжильного кабеля принимают:

Единственный путь получения надежных данных о Z0 кабеля состоит в проведении соответствующих замеров в реальных условиях.

Для кабеля с секторными жилами, имеющими ту же поверхность проводника и ту же толщину изоляции, как и у кабеля с круглыми жилами, емкостные сопротивления  и  несколько меньше.

1.  Расчет двухфазного КЗ.

Двухфазное короткое замыкание — короткое замыкание между двумя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

    При расчетах всех видов несимметричных коротких замыканий, в соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, достаточно определить лишь прямую последовательность тока . Все остальные расчетные величины выражаются  через .

    Для определения тока прямой последовательности двухфазного КЗ требуется предварительно найти результирующую реактивность схем обратной последовательности, которая при данном виде КЗ является дополнительной реактивностью.

    Модуль полного тока в месте КЗ определяется как

,         

.

Выразим напряжения  через симметричные составляющие напряжения фазы а:

,

откуда

.

,                   

Напряжение прямой и обратной последовательности фазы а в месте КЗ будут:

.

Что касается напряжения нулевой последовательности, то оно может иметь произвольное значение, так как при рассмотрении данного вида КЗ смещение нейтрали системы относительно земли не влияет на величины токов. Поскольку в данном случае для токов путь через землю отсутствует ().

Фазные напряжения в месте КЗ составляют:

;

.

                             

а)                                                                   б)

а) векторная диаграмма напряжений в месте КЗ;

б) векторная диаграмма токов в месте КЗ.

Построенные по полученным выражениям векторные диаграммы напряжений и токов в месте КЗ показаны на рис..

1.  Расчет однофазного КЗ.

Однофазное короткое замыкание — короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяется только одна фаза.

    При расчетах всех видов несимметричных коротких замыканий, в соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, достаточно определить лишь прямую последовательность тока .

    Для определения тока прямой последовательности однофазного КЗ требуется предварительно найти результирующие реактивности схем обратной и нулевой последовательностей и дополнительные реактивности

.

    Модуль полного тока в месте КЗ определяется как

,    

Ток в поврежденной фазе в месте КЗ

.

Этот же ток является током в земле.    

Нетрудно убедиться, что при  и  симметричные составляющие токов в месте КЗ связаны простыми соотношениями:

.

Симметричные составляющие напряжений в месте КЗ:

;

;

.

Фазные напряжения относительно земли в месте КЗ:

;                 .

Рис. – Векторные диаграммы токов и напряжений в точке КЗ

                                при однофазном коротком замыкании

На рис. приведены векторные диаграммы напряжений и токов в месте однофазного КЗ. Угол между напряжениями неповрежденных фаз зависит от соотношения между  и . Он изменяется в широких пределах :

600 ≤ θU < 1800.

Нижний предел соответствует условию , а верхний предел стремится угол при . Лишь при  угол θU = 1200.

1.  Расчет двухфазного КЗ на землю

Двухфазное короткое замыкание на землю — короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются две фазы.

    При расчетах всех видов несимметричных коротких замыканий, в соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, достаточно определить лишь прямую последовательность тока . Все остальные расчетные величины выражаются  через .

    Для определения тока прямой последовательности требуется предварительно найти результирующие реактивности схем обратной и нулевой последовательностей и дополнительную реактивность .

    Модуль полного тока в месте КЗ определяется как

,

.

Ток в земле

.

 

         

.                   И      

напряжения двух других фаз равны 0.

 

В зависимости от соотношения между  и  значение  находится в пределах . Нижний предел наступает при , а верхний – при , равном 0 или ∞.

           

Рис.– Векторные диаграммы токов и напряжений в точке КЗ

                                при двухфазном коротком замыкании на землю

Векторные диаграммы напряжений и токов в месте двухфазного короткого замыкания на землю приведены на рис. 10.7. Угол между токами поврежденных фаз может изменяться в пределах 600 < θI ≤ 1800, стремясь к нижнему пределу при  и к верхнему – при , что соответствует двухфазному короткому замыканию без соединения с землей.

1.  Соотношение между токами при различных видах КЗ.

Правило эквивалентности прямой последовательности позволяет достаточно просто произвести сравнение различных видов КЗ.

Имея в виду, что короткие замыкания разных видов происходят поочередно в одной и той же точке системы и при одних и тех же условиях, на основании данных табл. 10.1 можно записать соотношения между величинами дополнительных реактивностей при различных видах КЗ:

;

;

.                              

 

Примерные пределы, в которых могут находиться величины токов при несимметричных коротких замыканиях по сравнению с величинами токов трехфазного короткого замыкания можно определить из отношения величины тока любого несимметричного КЗ к току трехфазного КЗ

.

Это выражение справедливо для произвольного момента времени при условии примерного равенства эдс.. Для приближенной оценки пределов изменения  можно пренебречь различием величин эдс. В начальный момент времени , а при установившемся режиме КЗ вблизи генератора . Следовательно, соотношение  находится в пределах . В начальный момент времени и при удаленных КЗ (Системы электроснабжения промышленных предприятий) токи КЗ составляют  и определяют минимальный ток КЗ для проверки чувствительности релейной защиты. Установившийся режим работы генератора не допускается введением резервной токовой защиты

Поскольку реактивность , то . Даже в начальный момент КЗ, где  соотношение . Особую опасность представляет затяжное однофазное КЗ на шинах генератора. В связи с этим обстоятельством нейтраль генератора никогда не заземляется.

Пределы отношения  получаются те же, что и для .

1.  Правило эквивалентности прямой последовательности.

    На основании анализа расчетных соотношений для отдельных последовательностей несимметричного КЗ можно сформулировать правило эквивалентности прямой последовательности: Ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ может быть определен как ток симметричного трехфазного КЗ, удаленного от точки действительного КЗ на дополнительное сопротивление, не зависящее от параметров схемы замещения прямой последовательности и определяемое результирующими сопротивлениями обратной и нулевой последовательности относительно точки КЗ.

    При расчетах всех видов несимметричных коротких замыканий, в соответствии с правилом эквивалентности прямой последовательности, достаточно определить лишь прямую последовательность тока . Все остальные расчетные величины выражаются  через  . Так, например,   .

    Для определения тока прямой последовательности требуется предварительно найти результирующие реактивности схем обратной и нулевой последовательностей и дополнительные реактивности, зависящие от вида КЗ (), которые определяются  по табл..

    Модуль полного тока в месте КЗ определяется как

,    

где  – коэффициент, зависящий от вида КЗ (табл. ).

	0
	1		3

1.  Комплексные схемы замещения.

Комплексная схема замещения — электрическая схема, в которой схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей (или других составляющих) объединены соответствующим образом с учетом соотношений между составляющими токов и напряжений в месте повреждения.

Установленные соотношения между симметричными составляющими напряжений в месте короткого замыкания позволяют для каждого вида несимметричного КЗ соединить схемы отдельных последовательностей и образовать комплексную схему замещения для соответствующего вида КЗ.

Такие схемы приведены на рис.

                      

            а)                                           б)                                           в)

  

Рис.  Комплексные схемы замещения: а) для однофазного КЗ ; б) для двухфазного КЗ;  в) для двухфазного КЗ на землю.

    Применение комплексных схем замещения удобно при физическом и математическом моделировании. Они позволяют моделирование КЗ любого вида и в любой точке расчетной схемы. При этом могут быть определены симметричные составляющие токов в любой ветви схемы и симметричные составляющие напряжений в любом узле. По полученным значениям симметричных составляющих могут быть синтезированы полные величины токов и напряжений.

1.  Использование метода типовых кривых при расчётах несимметричных КЗ.

Все  практические методы и приемы расчета переходного процесса при трехфазном коротком замыкании согласно правилу эквивалентности прямой последовательности могут быть применены для расчета прямой последовательности переходного процесса при любом несимметричном коротком замыкании.

    Использование метода типовых кривых для расчета несимметричных КЗ основано на правиле эквивалентности прямой последовательности.  Расчет производится для прямой последовательности тока КЗ отдельно для каждого источника. Определяется аналитически начальный ток прямой последовательности отдельного источника  по формуле  ,

    

    Затем определяется удаленность КЗ нахождением расчетного коэффициента . Для полученного значения  по типовым кривым определяется изменение начального значения тока прямой последовательности генератора и тока КЗ к заданному моменту времени  и находится необходимая величина периодической слагающей тока КЗ в момент времени  источника

.

    Ток от системы считается неизменным во времени и суммируется с полученными для заданного момента времени значениями тока для остальных источников

.

1.  Методы и средства ограничения токов КЗ.

     Для ограничения токов КЗ на электростанциях и в сетях энергосистем используются следующие методы:

1.  Метод оптимизации структуры и параметров сети (схемные решения)
2.  Деление сети
3.  Использование токоограничивающих устройств
4.  Оптимизация режима заземления нейтралей элементов электрической сети    

     Методы и средства ограничения токов КЗ выбираются в зависимости от местных условий, требуемой степени ограничения токов при различных видах КЗ, технико-экономических показателей

     Схемные решения принимаются на стадии проектирования .

  При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий выбор схемных решений в основном касается схем главных понизительных подстанций (ГПП). Возможные технические решения определяются допустимыми токами КЗ. Величина допустимых токов определяется технико-экономическим расчетом .

     Схемные решения также могут предусматривать:

- выделение части территории (регионов) сетей одного напряжения, связанных между собой только через сеть повышенного напряжения – так называемое периферийное или продольное разделение сетей .

- наложение сетей одного и того же напряжения на площади данного региона со связью этих сетей через сеть повышенного напряжения – так называемое местное или поперечное разделение сетей.

- разукрупнение электростанций по мощности

- разукрупнение узлов сети по генерируемой мощности

- использование схем удлиненных блоков генератор-трансформатор-линия

    Деление сети сети используют в процессе эксплуатации, когда требуется ограничить рост уровней токов КЗ при развитии энергосистем.

    Стационарное деление сети  – это деление сети в нормальном режиме, осуществляемое с помощью секционных, шиносоединительных или линейных выключателей мощных присоединений электроустановок. Стационарное деление производят тогда, когда наибольший уровень тока КЗ в сети или уровень тока КЗ в угле сети превышает допустимый с точки зрения параметров установленного оборудования. СДС оказывает существенное влияние на режимы, устойчивость, надежность работы станции, на потери мощности.

     Автоматическое деление сети (АДС) – это деление сети в аварийном режиме с целью обеспечения работы коммутационных аппаратов при отключении шин поврежденной цепи. Оно выполняется на секционных или шиносоединительных выключателях, реже – на выключателях мощных присоединений. При АДС отключается значительно меньший ток, чем КЗ в поврежденной цепи.

Использование токоограничивающих устройств

Токоограничивающие реакторы

     В настоящее время в энергосистемах для ограничения токов КЗ используются только нерегулируемые реакторы с линейной характеристикой. В сетях 6(10) кВ применяют одинарные и сдвоенные бетонные реакторы, а в сетях 35-220 кВ – масляные реакторы.

Трансформаторы и автотрансформаторы с расщепленной обмоткой

     Для ограничения токов КЗ используются трансформаторы с расщепленной обмоткой НН, это позволяет снизить ток КЗ в сети низшего напряжения.

      Вставка постоянного тока. Подпитка со стороны вставки не превышает её нагрузочного тока.

     Вставки переменного тока непромышленной частоты . Частота передачи fn=25 Гц.

Оптимизация режима работы нейтрали. Изменение режима заземления нейтралей возможно при выполнении ряда условий:

1.   Силовые трансформаторы 330 кВ и выше не могут работать с разземленной нейтралью.

Сети 110 кВ и выше должны быть эффективно заземлены, т.е. таким образом, чтобы напряжение на поврежденных фазах при КЗ на землю в любой точке не превышало 80 % линейного напряжения сети (1,4 Uф.ном).

По условиям работы выключателей желательно, чтобы токи однофазного и двухфазного КЗ на землю в любой точке сети не превышали тока трехфазного КЗ в этой же точке.

PAGE  35

EMBED PBrush  

EMBED PBrush  

1. Тема урока- Единицы времени
2. на тему Гигиена воды и водоснабжения Вариант А Выберите один наиболее правильный ответ 1
3.  Характеристика бази практики2
4. Реферат на тему История др
5. тема правових соціальноекономічних санітарногігієнічних та лікувальнопрофілактичних заходів та засобів
6. Setter ~ внесенная и зарегистрированная торговая марка компании bsysPrint GmbH
7. Медицина в символах и эмблемах
8. вариант ответа в каждом из приведенных ниже тестов
9. і. листи що потребують відповіді- листипрохання; листизвернення; листипропозиції; листиза.html
10. 31 И сказал мне Господь- вот Я начинаю предавать тебе Сигона и землю его начинай овладевать землею его
11. по теме- Преображенское
12. Среди счастливых соискателей государственных грантов оказалась жительница деревни Сидоршор Ленинского по.html
13. Роза Мира вм РОЗИН Сущность эзотерической доктрины Много лет занимаясь изучением эзотерических учен
14. Методика преподавания урока по баяну
15. Науково-технічний прогрес основа розвитку виробництва
16. History of runes
17. на тему - В гости к бабушке для детей 2младшей группы
18. На тему- Основні терміни та визначення в галузі охорони праці
19. тема очень характерна для французского менталитета- с одной стороны необходимость законного обоснования вс
20. Культура ХХ века

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе