Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1 Виды коротких замыканий
К.з. - называется нарушение нормальной работы эл. установки, вызванное замыканием фаз между собой, а в системах с заземленной нейтралью, замыканием фаз на землю.
Также коротким замыканием называют состояние когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.
В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий:
1) Однофазное (замыкание фазы на землю);
2) Двухфазное (замыкание двух фаз между собой);
3) Двухфазное на землю (2 фазы между собой и одновременно на землю);
4) Трёхфазное (3 фазы между собой).
2 Причины возникновения и последствия к.з.
К.з. возникают в эл. установках в результате пробоя и перекрытия изоляции эл. оборудования, а так же из за неправильных (ошибочных) действий персонала.
При возникновении к.з. в эл. системах сопротивление цепи уменьшается (зависит от положения точки к.з. в системе), что приводит к увеличению токов в отдельных ветвях системы по сравнению с токами нормального режима. Это вызывает снижение напряжения в системе которое особенно велико вблизи места к.з.
При к.з. резко возрастает протекающая в цепи сила тока, что обычно приводит к механическому или термическому повреждению устройства. В месте к.з. может возникнуть электрическая дуга.
К.з. в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, при коротких замыканиях в трёхфазных сетях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях к.з. может вызывать тяжёлые системные аварии.
В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю, в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное навести в близко расположенныом оборудовании ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей.
Рядом с местом аварии происходит растекание потенциала по поверхности земли, шаговое напряжение может достигнуть опасного для человека значения
3 Действие токов к.з.
При коротком замыкании резко возрастает протекающая в цепи сила тока, что обычно приводит к механическому или термическому повреждению устройства. В месте короткого замыкания может возникнуть электрическая дуга.
1)электродинамическое действие – прохождение токов в проводниках приводит к возникновению между ними электродинамических (механических) усилий. Одинаковые направления токов проходящих в проводниках приводит к их притяжению, а противоположные к отталкиванию. При этом в нормальном режиме механические силы незначительны, а при прохождении токов к.з. могут достигать значений опасных для аппаратов, вызвать их деформацию или разрушение.
Сила взаимодействия проводников при прохождении по ним токов i1,i2
Термическое действие токов к.з. определяется значением импульса квадратичного тока Вк от протекания тока к.з. за время tк с момента возникновения повреждения до его отключения (или прекращения тока в результате его затухания).В общем виде это выражение имеет вид:
4 Назначение расчётов токов к.з. и требования к ним
Под расчетом электромагнитного переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных условиях. В зависимости от назначения такого расчета находят указанные величины для заданного времени или находят изменения в течение всего переходного процесса. При этом решение обычно проводится для одной или нескольких ветвей и точек схемы.
К числу задач, для практического решения которых производят такие расчеты, относятся:
а) сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений как отдельных установок (станций, подстанций), так и системы в целом;
б) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;
в) выбор аппаратов и проводников и их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;
г) проектирование и настройка устройств РЗ и автоматизации;
д) определение условий несинх. включения синх. машин и включения их способом самосинхронизации;
е) определение числа заземленных нейтралей и их размещения в системе;
ж) выбор числа и мощности компенсирующих дугогасящих устройств;
з) определение влияния линий электропередачи на провода связи и сигнализации;
и) проектирование и проверка защитных заземлений;
к) оценка и выбор систем возбуждения синх. машин;
л) анализ происшедших аварий.
Особенностью расчетов при решении задач, встречающихся в эксплуатации, является необходимость учета конкретных условий рассматриваемого переходного процесса.
5-6 Составление и преобразование схем замещения.
7 Система относительных единиц для расчётов токов к.з.
Для расчета в о.е. сначала выбирают базисные величины или условия.
Базовая мощность Sб ; Базисное напряжение Uб; базисное сопротивление полноеZб, реактивное базисное сопротивление Xб
Обычно задаются двумя величинами Sб и Uб, остальные определяют из закона Ома:
;
За базисное напряжение принимается номинальное напряжение или среднее (т.е. Uм,Uср) расчетное напряжение.
- относительная ЭДС
- относительное напряжение
; ; ; ; ;
; ;
;
8 Вычисление начального значения периодической составляющей тока трёхфазного к.з.
Условием 3-х фазного к.з. является симметричность схемы и равенство межфазных и фазных напряжений в месте к.з.
UKAB=UKBC=UKAC =0
UKA=UKB=UKC=0
Таким образом, разность потенциалов цепи к.з. от места подключения генерирующего источника до т. к.з. равняется ЭДС данного источника.
I п(0) переходная составляющая в начальный момент времени
I11 – сверх переходной ток
По закону Ома
9 Расчёт трёхфазного к.з. в относительных единицах.
;
- относительное ЭДС приведенные к базисным условиям
- результирующее относ. сопротивление цепи к.з. приведенное к базисным условиям
Без учета активного сопротивления:
Если источником является энергосистема
Без учета акт. сопротивления
Максимальное значение тока к.з. определяется при условии и
где - номинальный ток элемента расчетной схемы
- относ. индук. сопротивление элемента расчетной схемы приведенная к ном. условиям
12 Применение метода симметричных составляющих к исследованию переходных процессов.
При несимметричных к.з. характерны не одинаковые значения фазных токов и напряжений и различные углы сдвига фаз между токами, а также между токами и напряжениями. Эта особенность несимметричных к.з. существенно усложняет расчёт. Для упрощения расчетов используется метод симметричных составляющих.
Метод – заключается в замене не симметричного режима трех фазной сети симметричным режимом или замене не симметричного повреждения условным 3-х фазным к.з.
По этому методу любая не симметричная система может быть разложена на 3 симметричные или последовательности: прямую, обратную, нулевую.
Напряжение в месте к.з. при не симм. замыканиях не равно 0
10 Вычисление ударного тока к.з.
При расчётах тока трехфазного к.з. считается, что максимальное мгн. значение тока к.з. или ударного тока наступает через 0,01 секунды с момента возникновения к.з.
Для схем с последовательно включенными элементами iуд 3-х фазного к.з.
- пост. времени затухания апериодического составляющей тока к.з.
- ударный коэффициент для времени t = 0,01
и – соответственно суммарные индук. и акт. сопротивления схемы от источника питания до места к.з.
Для разветвлённой схемы определим iуд
и – соответственно суммарные индук. и акт. сопротивления полученные из схемы замещения, состоящей из индук. и акт. сопротивлений по очередном исключении из нее сначала всех активных, а затем всех индук. сопротивлений.
11 Общие положения о несимметричных к.з.
При несимметричных к.з. характерны не одинаковые значения фазных токов и напряжений и различные углы сдвига фаз между токами, а также между токами и напряжениями. Эта особенность несимметричных к.з. существенно усложняет расчёт. Для упрощения расчетов используется метод симметричных составляющих.
Метод – заключается в замене не симметричного режима трех фазной сети симметричным режимом или замене не симметричного повреждения условным 3-х фазным к.з.
По этому методу любая не симметричная система может быть разложена на 3 симметричные или последовательности: прямую, обратную, нулевую.
13 Схемы замещения прямой и обратной последовательности.
1) С.З. прямой последовательности составляется так же, как и схема замещения для расчёта 3-х фазного к.з., т.к. токи 3-х фазного к.з. является токами прямой последовательности.
Схема прямой последовательности является обычной схемой, которую составляют для расчета любого симметричного трехфазного режима или процесса.
2) Схема замещения обратной последовательности составляется из тех же элементов, что и схема прямой последовательности, т.к. пути прохождения тока для обеих последовательностей одинаковы. ЭДС генератора в схеме принимается равным нулю.
Началом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и нагрузочных ветвей; это точка нулевого потенциала схемы соответствующей последовательности.
Концом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, где возникла рассматриваемая несимметрия. При продольной несимметрии каждая из схем имеет два конца; ими являются две точки, между которыми расположена данная продольная несимметрия. К концу или между концами схем отдельных последовательностей приложены напряжения соответствующих последовательностей, возникающие в месте несимметрии.
14 Схема нулевой последовательности.
Составление схемы нулевой последовательности следует начинать от точки, где возникла несимметрия, считая, что в этой точке все фазы замкнуть между собой накоротко и к ней приложено напряжение нулевой последовательности.
С глухо заземлённой нейтралью.
Началом схемы нулевой последовательности считают точку, в которой объединены ветви с нулевым потенциалом, а ее концом – точку, где возникла несимметрия.
15 Результирующие э.д.с. и сопротивл
ения.
16.Двухфазное к.з.
Хар-ся м/у фазами В и С след.условиями:
I(2)KA=0;I(2)KB=-IKC(2);U(2)KB-UKC(2)=0.
I(2)k0=0,т к сумма фазных токов =0.
IKA(2)=I(2)KA1+IKA2(2)=0
I(2)KA1=IKA2(2)
UKA1(2)=U(2)KA2
EA-IKA1(2)*jX1Σ=-IKA2(2)*jX2Σ
IKA1(2)= EA/j(X1Σ+X2Σ)
Из этого выраж.следует, что ток отстает от фазной ЭДС на угол 90град.(деление на j)
По методу симмет. Составл.найдем токи в поврежд. Фазах:
IKB(2)=a2I(2)KA1+aIKA2(2)=(a2-a)I(2)KA1=-j31/2I(2)KA1
IKC(2)=(a-a2)I(2)KA1=j31/2I(2)KA1
Абсолютное значение полного тока при двухф.к.з.:
I(2)K=31/2E/(X1Σ+X2Σ)
Для момента возник. К.з.
I(2)’’=31/2E’’/31/2(X1Σ+X2Σ)=E’’/(X1Σ+X2Σ)
Где Е’’-сверхпереходная м/уфазная эдс
В случае питания кз от энергосистемы:
I(2)=31/2Ucp/31/2(X1Σ+X2Σ)=Ucp/(X1Σ+X2Σ
17 Однофазное к.з.
(1)
(2)
(3)
Граничные условия:
; ;
Т.к. токи в 2-х фазах отсутствуют, то симм. составляющая поврежденной фазы А равны
Выражая напряжение через симм. составляющие и их значения (1) – (3)
Абсолютное значение полного тока к.з.
19 Соотношение токов двухфазного и трехфазного к.з.
Т.к. при определении тока прямой последовательности 2-х фазное к.з. можно условно представить как 3-х фазное, за сопротивлением X1Σ+X2Σ . Ударный ток определяется:
Исходя из условия X1Σ=X2Σ и выражая из ур.(13) получим:
При равенстве ударных коэффициентов Iуд. 3-х фазного к.з. больше чем 2-х фазного:
18 Двухфазное к.з. на землю.
21 Перех. проц. в сетях с изолированной нейтралью. Особенности распределительных сетей
1) Сети 6-35кВ значительно электрически удалены от источника питания, переходные процессы в них мало влияют на работу генераторов эл.системы, поэтому при любых авариях в распред.сети напряжение выше в ступенях трансформации эл.системы считается постоянной.
2) распред.сеть выполняется проводами низких сечений с большим активным сопротивлением, которые возрастают в течении перех.процесса из-за нагрева проводов. Учёт активных сопротивлений необходим при расчётах токов к.з.
3) Значительная часть распред.сети выполняется из сталеалюминевой и стальных проводов. При протекании больших токов (более 200мА) по таким линиям из индуктивное сопротивление резко падает. Суммарное индуктивное сопротивление линии выполнено стальным проводом можно принять равным 0,5 Ом/км.
4) нагрев проводов, обладающий большими акт.сопр-ями, при протекании по ним больших токов велик. Увеличение температуры провода вызывает рост его акт. сопр-я, это в свою очередь ведёт к снижению тока. Этот эффект называется тепловым спадом тока к.з.
5) в распред.сетях широко применяется батарея статических конденсаторов (БСК). Они устанавливаются в узлах нагрузки для регулирования напряжения и значительно улучшают технико-эконом. Показатели сети. Если к.з. происходит в точке включения батареи или в электрич. близости от него, то батарея явл-ся также источником тока. Но разряд батареи происходит очень быстро. Колебания затухают с такой высокой скоростью, что при расчете токов к.з. влиянием батареи можно пренебречь.
6) в распред.сетях 6 – 35кВ при замыкании фазы на землю ток определяется емкостной проводимостью сети и он значительно меньше тока однофазного к.з. в сети с глухозаземленной нейтралью. Поэтому сети с изолир.нейтралью могут длительно работать при замык. фазы на землю.
7) в электр.установках до 1000В ещё в большей степени проявляется особенности распред.сетей:
а) увелич. акт.сопр-й по отношению к реакт.
б) ещё большая эл.удаленность от источников питания
22 Замыкание фазы на землю в сети с изолированной нейтралью.
При замыкании фазы на землю,наз.простым замыканием,ток опред.только емкостным сопрот.сети.Емкостные сопрот.элементов сети превышают их актив. И индукт. Сопрот.,это позволяет при опред. Тока пренебречь последними.Простейшая 3-ф. сеть, в к. произошло простое замыкание фазы А.
Токи в фазах В и С опред.:
IB=(UB-UA)jwCB=jUA(a2-1)jwCB=UAwCB(1-a2)=31/2UAwCBej30
IC=(UC-UA)jwCC=jUA(a-1)jwCC=UAwCC(1-a)=31/2UAwCCe-j30
IB=IC=31/2UфwC
Ток в земле:Iз=.UфwC
В практич.расчетах возможна грубая оценка величины тока на землю по ф.:
Iз=31/2Uср.ном.l/N
Где Uср.ном.-средненом.фазное напр.ступени
N-коэфф,приним.для возд.линий =350,для кабельных=10
l-сумм.длина возд. Или кабельных линий.
23 Компенсация емкостного тока замыкания на землю.
Замыкания одной фазы в сетях с изолированной нейтралью называется простым завмыканием.
В сетях 6 – 10кВ и не большой длины ВЛ и КЛ, ток замыкания фазы на землю составляет несколько ампер. Дуга в этом случае оказывается не устойчивой и самостоятельно гаснет. Такие сети могут нормально работать в режиме простого замыкания. Увеличение напряжения и протяженности сети приводят к росту тока замыкания на землю до десятков и сотен ампер. Дуга при таких токах может гореть долго, часто переходит на соседние фазы, превращая однофазное замыкание в 2-х и 3-х фазное. Быстрая ликвидация дуги достигается за счет компенсации тока замыкания на землю путём заземления нейтрали через дугогасящий аппарат.
U = const
В наст.время в качестве дугогасящего аппарата применяют дугогасящий реактор (Р).
Для ограничения тока простого замыкания на землю необходимо нейтраль трансформатора заземлить через индуктивность, величина которой выбирается так, чтобы в схеме нулевой последовательности возник резонанс токов. При этом сопротивление , что приводит к полному исчезновению тока замыкания на землю.
Дугогасящий реактор имеет ступенчатое регулир.инд-ть. С помощью реактора ток однофаз. замык. снижается в десятки раз, что вполне достаточно для погашения дуги в месте замыкания.
25 Расчет токов к.з. в установках до 1000 В характериз-ся особенностями:
-на величину тока к.з. вляют активные и реактивные сопрот.таких элементов кз цепи как:проводов,кабелей,шин длиной 10м и более;токовых катушек расцепителей автом.выкл;первич.обмоток многовитковых трансформаторов тока.
-Перехсопрот.контактов аппаратов вляют на ток кз.При отсутствии достоверных данных о контактах необх.учитывать сумм.сопрот.введением в схему активного сопрот.Значение этого сопрот. В пределах 0,015-0,03 Ом и зависит от удаленности от шие питающей подстанции.
-Электродвигатели,подкл. К узлу сети,в к. произошло кз,учитываются активными и реактивными сопрот. И ЭДС,равной Е=0,9Uном.При отсутст.каталожных данных сопрот.двигателей,опред-ся таким образом:
RM=0,63Рном106/(кпIном)2
XM=((Uном103/31/2кпIном)2 –RM2)1/2
Кп-кратность пускового тока.
Практически при любом кз в месте повреддения возникает дуга,сниж.ток кз.Дуга учитывается активным сопрот.,опред.как RД=UД/Iko,где UД=EД/IL-напряженность в стволе дуги.
-Сопрот. Энергосистемы и сети напр.выше 1 кВ,от к. питается расчет.схема,опред. Так же как и высоковольт.сети:
XC=Uср/31/2IR(3)=Ucp2/S(3)K
Где мощность кз,напряж. На шинах энергосистемы
-Питание установок до 1000 В произв.по радиальной схеме от тарансф-ра,нейтраль обмотки НН которого заземлена.больше заземюнейтралей в сети до 1000В нет,поэтому в цепи до 1000В ток трехф. Кз всегда больше одноф.кз,к. является наименьшим по отношению к токам других видов замыканий.
24 Смещение нейтрали.
В норм.режиме работы сети всегда имеется небольшое смещение нейтрали, т.е. потенциал нейтрали всегда отличен от 0. Это происходит из-за не симметрии фаз линий электропередачи, исключить которую в распред.сетях не возможно.
Смещение нейтрали составляет обычно 3 – 4% фазного напряжения, что вполне допустимо и не представляет опасности. Но при включении дугогасящего реактора в нейтраль её потенциал может значительно увеличится.
Напряжение нейтрали без дугогасящего реактора определяется:
,, – емкостная проводимость
При полной симметрии системы
При включении реактора напряжение на нейтрали:
Учитывая, что << определим напряжение реактора
При полной компенсации емк. тока
Т.о. при включении в нейтраль сети реактора потенциал нейтрали становится во столько раз больше потенциала (без реактора) во сколько раз индук.сопр-е реактора больше его активного.
Для уменьшения в система с резонансным зазаемлением применяют транспозицию проводов для симметрирования емк.фаз.
26 Средства ограничения токов к.з.
Для ограничения токов к.з. применяются как схемы решения, так и спец. устройства.
Наиболее широко используется:
а) у
б) станцион. или автомат. деление сети
в) применение токоограничивающих устройств
г) оптимизация режима заземления нейтрали в эл.сетях
Активизация структуры и параметров сети
Схемные решения применяются как правило на стадии проектирования схем развития энергосистемы. При этом выбираются оптимальные схемы выдачи мощности эл.станций и параметры элементов сетей энергосистемы.
Станцион. или автомат. деление сети
Деление сети применяют в процессе эксплуатации, когда требуется ограничить уровни токов к.з. при её развитии.
Различают деления сети стационарное (СДС) и автоматич. (АДС)
СДС осущ. в норм. режиме с помощью секционных выключателей. Оно происходит тогда, когда уровень тока к.з. в узле сети превышает допустимое значение для параметров установл. оборудования.
Деление производится в результате разрыва транс связи между распред.устройствами 2-х повышающих напряжений.
СДС оказывают сущесутвенное влияние на режимы, уст-т и надежность работы эл.системы, а также на потери мощности в сетях.
АДС производится вращ-ся в авар.режиме для обеспечения работы коммутационных аппаратов. Оно осуществляется на секционных или шиносоединенном выключателе. При АДС образуется система каскадного отключения токов к.з. Однако АДС имеет недостатки:
1) возможность появления в послеаварийном режиме значит. Небаланс-х мощностей источников и нагрузки в раздел. частях сетей.
2) увеличение времени восстановления норм.режима
Несмотря на это устройства АДС широко применяются в энергосистемах, т.к. они недорогие, простые и надежные
28 Оптимизация режима заземления нейтралей в эл.сетях.Схемные решения как правило принимаются на стадии проектирования схем развития энергосистем, при этом выбир.оптимальные схемы выдачи мощности электростанции и параметры элементов сетей энергосистем.Оптимизация явл-ся эффективным средством ограничения токов кз.С этой целью примен. Перифирийное разделение сетей,при к. части терр.сетей одного напр. Связыв-ся м/у собой только через сеть повыш.напр.(по рисунку1)Местное или поперечное разделениесетей (по рис.2)осущ-ся наложением сетей одного и того же напр. На площади какого-либо района и связью этих сетей через сеть повышнапр.
27 Токоограничивающие устройства.
К ним относятся:
1) Токоогранич.реакторы
Имеют разл. конструктивные исполнения и параметры
а) реакторы с лин. хар-кой включаемые последоват. в соотв. линию огранич-ют ток к.з. и поддерживают отн-но высокий уровень остат. напр-я в узле подключения
Однако в норм.режиме в них теряется акт. и реакт. Мощности, а также возникают потери напр-я.
Схема включения реакторов
В отношении потерь напряжения и реак.мощности лучшим явл.сдвоенный реактор.
В норм.режиме магн.связь между ветвями реактора уменьшает потери напряжения в нем без снижения токоогран.способности.
б) Реакторы с нелин.хар-кой
К этой группе относ-ся управляемые и насыщающее реакторы.
Управляемый реактор – это регулируемый реактор со сталью, изменении сопр-я которого осуществляется подмагничиванием магнитопровода полем пост.тока. В норм.режиме сопр-е реактора снижается за счет подмагничивания.
Насыщающий реактор – это неуправляемый реактор с Нелин.хар-кой со сталью который определяется насыщением магнитопровода полем обмотки перемен.тока.
в) токоогран.коммутационные аппараты
Уменьшают ударный ток к.з., т.е. являются аппаратами без инерционного действия
К ним относятся токоогран.предохранители и ограничители ударного тока взрывного действия. Они отличаются простой конструкцией, низкой стоимостью.
Недостатки:
– Одноразовое действие, что затрудняет применение автоматич. АПВ
– Нестабильность токовременных хар-к
– неуправляемость со стороны внешних устройств (РЗ), в связи с чем предохранители устанавливаются в цепи менее ответственных потребителей
29 Координация уровней токов к.з. и параметров электрооборудования.Деление сети применяют в поцессе эксплуатации,когда торебуется ограничить уровни токов кз при ее развитии. Различают стационарное(СДС) и автоматич.деление сети(АДС).Стационарное деление сети осущ-ся в нормальном режиме с помощью секционных,шиносоед-х и линейных выключателей.Оно производится тогда,когда уровень тока кз в узле сети превышает допустимые значения для параметров установленного оборудования.На рис показано пример деления сети на электростанции с двумя распредустройствами повыш.напр.Деление производится в результате разрыва трансф.связи м/у распре.устройствами двух повыш.напр.СДС оказывает существ.влияние на режимы, устойчивость и надежность работы эл.системы,также на потери мощности в сетях.
АДС производится в аварийном режиме для обеспечения работы коммутационных аппаратов.Оно осущ-ся на секционных или шиносоед-х выкл-х.При АДС образуется система каскадного отключения токов кз.Но АДС имеет некоторые недостатки:Возможность появления небалансов мощностей источников и нагрузки в разделившихся частях сети;увеличение времени восстановления норм.режима.Несмотря на это АДС широко использемы,так как дешевы,просты и надежны.
2часть
30.Основные понятия и определения устойчивости. Допущения, принимаемые при анализе устойчивости.
В установившемся режиме системы всегда есть малые возмущения параметров ее режима, при которых она должна быть устойчива
Статическая устойчивость - способность системы восстанавливать исходный режим после малого его возмущения.
Динамическая устойчивость - способность системы возвращаться в исходное состояние после большого возмущения. Когда после большого возмущения синхронный режим системы нарушается, а затем после допустимого перерыва восстанавливается, то говорят о результирующей устойчивости системы.
Допущения:
1)Предполагается, что ск-ть вращения роторов синхр машин при протекании электромеханических пп изм-ся в небольших пределах (2-3%) сихронной скорости.
2)Считается, что напряжения и токи статора и ротора генератора изм-ся мгновенно.
3)Нелинейность параметров системы не учитывается. Нелин-ть парам-в режима учитывается. Если же это не учитывать, то считают систему линеаризованной.
4)Перейти от одного режима электрич системы к др можно, изменив собственные и взаимные сопротивления системы, также ЭДС генераторов и двигателей.
32 Статическая устойчивость простейшей системы.
Под простейшей системой понимается такая, в которой одиночная электростанция связана с шинами неизменного напряжения трансформаторами и линиями по которым передается мощность от станции в систему.
Формальный признак статической устойчивости:
Приращение угла δ и мощности генератора р должны иметь один и тот же знак. ∆р/∆δ>0; dр/dδ>0(производная - синхронизирующая мощность).Критерием статической устойчивости является положительный знак в сихр.мощности.
31 Задачи расчета устойчивости.
При анализе статической устойчивости возникает ряд задач, которые решаются в проектных и эксплуатац-х организациях. К ним относятся:
1)Рсачет параметров предельных режимов(пред-ой мощности, критического напряжения и т д)
2)Опред-е значений коэф-в запаса.
Sk=Kmax-Kmin/Kmax+Kmin
3)Выбор мероприятий по повышению статической устойчивости энергосистем или обеспечению заданной пропускной способности передачи.
4)Разработка требований, направленных на улучшение устойчивости систем.
Задачи анализа динамич-й устчивости связаны с переходом системы от одного установившегося режима к другому:
А)расчет параметров динамического перехода при эксплуатац-м или аварийном отключениях нагруженных элементов электрической ситемы;
Б)определение параметров динамических переходов при кз в системе с учетом различных факторов:
-возможного перехода одного несиметричн КЗ в другое;
-работы автоматич-го повторного включения элемента, отключившегося после КЗ, и т д.
33.Признаки устойчивости системы:
Признаком устойчивости системы является такой характер изменения мощностей и моментов при небольшом отклонении от состояния равновесия, который вынуждает систему вновь возвращаться в исходное состояние.
Изменение мощности при приращении угла δ. P0=мощность турбины. В режиме работы в точке a, мощности генератора и турбины, если допустить что угол ∆ получает небольшое приращение то мощность генератора ∆р.
Мощность турбины же зависти от угла ∆ и при любых ее изменениях остаётся постоянной, равной P0; в результате изменения мощности генератора равновесие моментов турбины и генератора нарушается и на валу машины возникает момент избыточный, тормозящего характера. Под влиянием этого момента ротор генератора начинает замедлятся и вектор генератора E перемещается в сторону уменьшения угла δ в результате этого восстанавливается исходный режим.
36.Типы АРВ(Автоматическое Включение Резерва)
Имеется два типа АРВ: пропорционального действия (ПД) и сильного действия (СД).
АРВ СД дают возможность поддерживать практически постоянным напряжение на шинах генераторов или на стороне высшего напряжения трансформаторов во всех режимах.
АРВ ПД поддерживает близкой к постоянной, ЭДС генератора Eq=const
Параметрами АРВ является коэффициент усиления и постоянная времени его элементов.
Коэффициенты по отклонению определяют точность поддержания напряжения при изменении установившегося режима, деформируют статические характеристики системы.
34. Уравнение движения ротора генератора
Незначительное возмущение в цепи статора генератора вызывает движение ротора в сторону увеличения или уменьшения угла δ (это зависит от знака избыточного момента). Возмущение сообщает ротору некоторое ускорение α, которое в относительных единицах пропорционально избыточному моменту ΔМ и обратно пропорционально постоянной инерции Tj:
Здесь принимается, что при небольших изменениях скорости ; Tj – время, в течение которого скорость ротора изменяется от нуля до номинальной под действием номинального избыточного момента и при постоянном моменте сопротивления. Оно определяется:
где GD2 – маховый момент, т м2;
n – скорость вращения, об/мин;
Sном – номинальная мощность генератора, кВА.
Возвращаясь к уравнению (11.2) и учитывая, что ускорение представляет собой вторую производную от угла по времени
,
получаем
(где Ро – мощность турбины;
Pmax – максимальное значение мощности аварийного режима.
Уравнение (11.4) называется уравнением движения ротора генератора. Его решение в форме δ = f(t) дает картину изменения угла δ во времени и позволяет судить об устойчивости генератора
35. Характеристика мощности электропередачи с регулируемыми генераторами
Рассмотрим простейшую систему, принципиальная схема и схема замещения которой показана на рисунке 11.1. Из схемы замещения определим суммарное индуктивное сопротивление Хс = Хг + Хт1 + Хл + Хт2. Предположим, что у генераторов отсутствует система регулирования напряжения.
Рисунок 11.1
Построим векторную диаграмму рассматриваемой системы. Значение напряжения на шинах генераторов можно получить, прибавляя к вектору напряжения приемника падение напряжения в суммарном индуктивном сопротивлении трансформаторов и линии Хтл = Хт1 + Хл + Хт2. Прибавляя далее к вектору падение напряжения в синхронном индуктивном сопротивлении генератора Хг, находим ЭДС генератора в данном режиме. Вектор напряжения на шинах генератора делит вектор полного падения напряжения на два отрезка: IХтл и IХг – в отношении значений индуктивных сопротивлений Хтл и Хг. При увеличении угла δ на Δδ вектор ЭДС генератора займет новое положение, показанное на диаграмме (см. рисунок 11.2) штриховой линией. Положение вектора напряжения генератора в новом режиме можно найти, разделив в том же отношении значений индуктивных сопротивлений Хтл и Хг вектор полного падения напряжения, соединяющий концы векторов и .
Как вытекает из диаграммы, вектор напряжения при увеличении угла δ поворачивается, следуя за вектором , и при этом уменьшается. Этот вывод справедлив для напряжения любой другой точки схемы электропередачи: на шинах подстанции, на линии и т.д.
Рисунок 11.2
При наличии у генераторов автоматических регуляторов возбуждения контролирующих напряжение Uг, регуляторы, реагируя на понижение напряжения при возрастании угла δ, будут увеличивать ток возбуждения генераторов, а с ними ЭДС до тех пор, пока не восстановят прежнего значения напряжения.
Рассматривая установившиеся режимы работы генератора с АРВ при различных значения угла δ, исходят из постоянства напряжения Uг. Значение же ЭДС генератора при этом будет возрастать с увеличением угла δ. На рисунке 11.3 показано семейство характеристик Р = f (δ), построенных для различных значений ЭДС.
Рисунок 11.3
Если принять за исходную точку нормального режима точку а, то при увеличении мощности Ро (сопровождающемся увеличением угла δ) точки новых установившихся режимов будут определяться переходом с одной характеристики на другую в соответствии с векторной диаграммой (см. рисунок 11.2). Соединив между собой точки установившихся режимов при разных уровнях возбуждения, получим внешнюю характеристику генератора. Она возрастает даже в области углов δ > 90 о, и ее максимум достигается при угле δг = 90 о, где
δг – угол вектора напряжения на шинах генератора Uг. Но возможность работы в области углов больших 90о зависит от типа регулятора возбуждения.
37. Динамическая устойчивость простейшей системы
Рассмотрим простейших случай, когда электростанция работает через двухцепную линию на шины бесконечной мощности. Условие постоянства напряжения на шинах системы (U = соnst) исключает качания генераторов приемной системы и значительно упрощает анализ динамической устойчивости.
Для выяснения принципиальных положений динамической устойчивости рассмотрим явления, возникающие при внезапном отключении одной из двух параллельных цепей электропередачи (см. рисунок 12.1), связывающей удаленную станцию с шинами неизменного напряжения.
Рисунок 12.1
Схема замещения в нормальном режиме (до отключения цепи) представлена на рисунке 12.2,а. Индуктивное сопротивление системы
Хс = Хг + Хт1 + 0,5Хл + Хт2 ,
определяет амплитуду характеристики мощности в этих условиях:
.
Рисунок 12.2
При отключении одной цепи линии электропередачи индуктивное сопротивление системы получает новое значение
Хс1 = Хг + Хт1 + Хл + Хт2 ,
которое больше, чем в нормальном режиме. Амплитуда характеристики мощности при отключении цепи соответственно уменьшается до значения ЕU/Хс1.
Характеристики мощности в условиях нормального режима и при отключенной цепи показаны на рисунке 12.3.
Нормальному режиму соответствует кривая I, режиму после отключения – кривая II.
Картина колебаний угла δ во времени показана на рисунке 12.4.
38 Нарушение динамической устойчивости при отключении одной сети ВЛ
40 Определение предельного угла отключения по правилу площадей.
41. Метод последовательных интервалов
Метод последовательных интервалов позволяет установить предельное время отключения КЗ, учесть действие регуляторов возбуждения, изменение реакции якоря во времени и т.д.
Рассмотрим уравнение движения ротора генератора
Решение этого уравнения в форме δ = f(t) дает картину изменения угла во времени и позволяет установить, остается ли генератор в синхронизме.
42. Динамическая устойчивость асинхронного двигателя
Снижение напряжения на зажимах двигателя или механического момента на его валу вызывает появление избыточного тормозящего момента ΔМ (см. рисунок 15.1). Как при снижении напряжения, так и при увеличении механического момента скольжение двигателя будет увеличиваться и он опрокинется. Чтобы этого не произошло, надо своевременно восстановить напряжение или уменьшить механический момент. Если прежнее значение напряжения или момента будет восстановлено при скольжении S1 (см. рисунок 15.2), то на вал двигателя будет действовать ускоряющий избыточный момент ΔМ1, который вернет двигатель в устойчивый режим со скольжением S0.
Рисунок 15.2
Если восстановление напряжения или момента произойдет при скольжении S3, то избыточный момент ΔМ2 будет иметь тормозной характер и двигатель опрокинется. Необходимо знать время, в течение которого будет достигнуто то или иное значение скольжения. Для этого необходимо решить уравнение движения ротора двигателя.
43. Мероприятия по улучшению устойчивости и качества переходных процессов.
Основные (генераторы):
1) Уменьшение реактивных сопротивлений
2) Увеличение механической постоянной инерции
3) Применение быстродействующей истемы возбуждения
4)Использование регуляторов возбуждения
Дополнительные:
1)Расщепление проводов в каждой фазе на несколько параллельных
2)Применение защиты и выключателей с увеличенной скоростью отключения к.з.
1 Виды коротких замыканий.
2 Причины возникновения и последствия к.з.
3 Действие токов к.з.
4 Назначение расчетов токов к.з и требован
5 Составление схем замещения.
6 Преобразование схем замещения.
7 Система относительных единиц для расчет
8 Вычисление начального значения перио
9 Расчет трехфазного к.з. в относительных е
10 Вычисление ударного тока к.з.
11 Общие положения о несимметричных к.з.
12 Применение метода симметричных соста
13 Схемы замещения прямой и обратной п
14 Схема нулевой последовательности.
15 Результирующие э.д.с. и сопротивления.
16 Двухфазное короткое замыкание.
17 Однофазное короткое замыкание.
18 Двухфазное короткое замыкание на земл
19 Соотношение токов двухфазного и трехфа
20 Учет переходного сопротивления в месте
21Перех. проц. в сетях с изолированной ней
22 Замыкание фазы на землю в сети с изоли
23 Компенсация емкостного тока замыкания
24 Смещение нейтрали.
25 Расчет токов к.з. в установках до 1000 В.
26 Средства ограничения токов к.з.
27 Токоограничивающие устройства.
28 Оптимизация режима заземления нейтра
29 Координация уровней токов к.з. и п
2часть
30 Основные понятия и определения устойчиво
31 Задачи расчета устойчивости.
32 Статическая устойчивость простейшей
33 Признаки устойчивости системы.
34 Уравнение движения ротора генератора.
35 Характеристика мощности электропере
36 Типы АРВ.
37 Динамическая устойчивость простейшей
38 Нарушение динамической устойчивос
39 Правило площадей при работе станции
40 Определение предельного угла отк
41 Метод последовательных интервалов.
42 Правило площадей в случае двух элект
43 Мероприятия по улучшению устойчивос
5
PAGE 1