Абрамович Б.Н. Электропривод и электроснабжение горных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

 

(3)

III 

, (6.8)

где

 

12222 

(3)(3)

уa

kIIkIIiI

Максимальная величина ударного тока

   

 

.51,1212

3(3)

(3)(3)

11,81 IIkIII 

(6.9)

6.4.Особенности протекания процесса трехфазного КЗ

при питании от генератора

Трехфазное КЗ при питании от генератора без АРВ.

Характер процесса протекания трехфазного КЗ при питании от

генератора без АРВ показан на рис.6.7.

Результирующий магнитный поток синхронного генератора

по продольной оси в режиме КЗ

M=MФ

M–MФ

пр

M+MФ

св

, (6.10)

где Ф

– составляющая магнитного потока, создаваемая обмоткой

возбуждения; Ф

пр

, Ф

св

– принужденная и свободная составляющие

магнитного потока, создаваемого обмоткой якоря.

С ростом t уменьшаются составляющие Ф

св

, Ф

и,

следовательно, ЭДС генератора. Поэтому уменьшается переходная

составляющая тока КЗ I

. Свободные токи затухают через

tM=M0,40,5Mс.

Трехфазное КЗ при питании от генератора с АРВ.

Современные генераторы снабжены устройствами АРВ. Поэтому в

результате действия АРВ при КЗ увеличивается ток возбуждения и

ЭДС (рис.6.8). Действие АРВ сказывается через 0,2-0,3Mс после

начала КЗ. Полная длительность переходного процесса 3-5Mс.

Рис.6.7. Характер переходного процесса при трехфазном КЗ

и питании от генератора без АРВ

U,I

(3)

tM=M0,2-0,3Mс

0,02 с

Рис.6.8. Характер переходного процесса при трехфазном КЗ

и питании от генератора с АРВ

U,I

(3)

tM=M0,2-0,3Mс

tM=M3-5Mс

0,02 с

6.5.Расчет токов трехфазного КЗ в сетях

напряжением выше 1000В

Алгоритм и допущения, принимаемые при расчете тока КЗ.

Расчет тока КЗ выполняется при следующих допущениях:

Mне учитываются ток нагрузки, ток холостого хода (ХХ)

трансформатора, емкостные проводимости воздушных линий,

насыщение магнитных систем генераторов, трансформаторов и

электродвигателей;

Mвлияние активного сопротивления СЭС на периодическую

составляющую тока КЗ учитывается тогда, когда оно превышает

30-35M% суммарного индуктивного сопротивления СЭС;

Mактивное сопротивление цепи КЗ учитывают при

определении постоянной времени затухания апериодической

составляющей тока КЗ;

Mсинхронные компенсаторы и электродвигатели

напряжением свыше 1000MВ рассматриваются как дополнительные

источники питания, если они связаны с местом КЗ непосредственно

воздушными или кабельными линиями, токопроводами или через

линейные реакторы. Подпитывающее действие электродвигателей

учитывается только в начальный момент КЗ. В последующие

моменты КЗ электродвигатели учитываются в виде пассивных

элементов.

Расчет тока КЗ производится в соответствии с алгоритмом,

приведенном на рис.4.4.

Расчетная схема (рис.6.9) составляется на основе анализа

схемы электроснабжения промышленного предприятия в

зависимости от целей расчета и представляет собой однолинейную

электрическую схему. На расчетной схеме указывают все источники

питания точки КЗ, линии электропередачи, трансформаторы,

реакторы, установки продольной и поперечной компенсации, а

также основные параметры перечисленных элементов.

Коммутационные аппараты на расчетной схеме не приводятся.

Синхронные генераторы, компенсаторы и электродвигатели

напряжением свыше 1000MВ при КЗ рассматриваются как источники

питания с напряжением, равным сверхпереходной ЭДС



, и

внутренним сопротивлением, равным сверхпереходному

индуктивному сопротивлению по продольной оси



. Для них на

расчетной схеме указываются

(н)*



, U

ср

(н)*d



в относительных

единицах. Величины

(н)*



(н)*d



принимают по табл.6.1 или

вычисляют в каждом конкретном случае. В относительных

номинальных единицах сверхпереходное индуктивное

сопротивление электродвигателей может быть принято равным

(н)*



, (6.11)



,, xr

, %

,, xr

, %

,, xr

Рис.6.9. Пример расчетной схемы СЭС при вычислении токов КЗ

где k

пI

– кратность пускового тока.

Таблица 6.1

Средние значения сверхпереходных

сопротивлений

(н)*d



и ЭДС

(н)*



в относительных единицах

Тип машины

(н)*d



(н)*



Турбогенераторы мощностью, МВт:

до 100

более 100

0,125

0,20,29

1,08

1,131,18

Гидрогенераторы:

с демпферными обмотками 0,2 1,13

без демпферных обмоток 0,27 1,18

Синхронный компенсатор 0,2 1,2

Синхронный двигатель 0,2 1,1

Асинхронный двигатель 0,2 0,9

Переход от относительных единиц к физическим при

допущении, что среднее напряжение ступени равно номинальному

напряжению элемента, производится по формулам

;

ср(н)*

UEE







ср

Z 

, (6.12)

ср

(н)*н(н)*

XZXX

ddd











, (6.13)

где S

– номинальное значение мощности; U

ср

– среднее значение

напряжения элемента цепи КЗ.

Схема замещения (рис.6.10) при расчете тока КЗ в

физических единицах составляется по расчетной схеме. При этом

исключаются трансформаторные связи между элементами расчетной

схемы. Рядом с каждым элементом схемы в числителе указывается

его порядковый номер, а в знаменателе – величина сопротивления в

омах, приведенная к базовой ступени. В качестве базовой ступени

принимают ступень, на которой рассчитывается ток КЗ.

Приведенные к базовой ступени трансформации параметры

электрической схемы замещения вычисляются в соответствии с

данными, приведенными в разделе 4.

После определения приведенных ЭДС, напряжений и

сопротивлений схема замещения упрощается и сворачивается

относительно точки КЗ. При этом используются свойства

параллельного и последовательного соединения элементов, метод

узловых потенциалов, метод наложения, преобразования звезды в

треугольник и наоборот.

Рис.6.10. Расчетная схема замещения







Расчет тока КЗ в физических единицах. После этапа

преобразования цепь замещения соответствует схеме на рис.6.11.

Сопротивления определяют по формулам











ХХ



, (6.14)

где n  число последовательно соединенных элементов от источника

питания до точки КЗ.

Если

3,0



, то периодическая составляющая тока КЗ

 





















ХR

Если

3,0



, то

 



3 Х

I 

Ударный коэффициент



01,0

1

, (6.15)





Рис.6.11. Преобразованная расчетная

схема цепи КЗ

ударный ток

 

KII



2

. (6.16)

При расчете тока КЗ в относительных единицах

учитывают типовые характеристики источников и оборудования.

За базовую мощность S

принимают 100MМВА, 1000MМВА или

номинальную мощность какого-либо элемента системы, если она

повторяется в расчетах несколько раз, или суммарную рабочую

мощность энергосистемы, от которой осуществляется

электроснабжение предприятия.

За базисное напряжение U

принимают среднее напряжение

ступени, на которой определяют ток КЗ.

Расчет тока КЗ в относительных единицах производится в

соответствии с алгоритмом, приведенным на рис.4.4. В результате

эквивалентных преобразований схемы замещения определяются

суммарные активное R

*

, индуктивное Х

*

и полное Z

*

сопротивления цепи КЗ.

Ток КЗ в относительных единицах, если R

*

/Х

*

MM0,3,

 

Σ*

ХR







. (6.17)

Если R

*

/Х

*

MM0,3, то

 

Σ*

I 



; (6.18)

 

   

I 





, (6.19)

т.е. в системе относительных единиц ток и мощность КЗ равны.

Ударный коэффициент

01.0





, (6.20)

ударный ток

 

KII





. (6.21)

Перевод тока КЗ из относительных единиц в физические

производится по формуле

ср

б*

III 

. (6.22)

Определение тока КЗ по расчетным кривым. При питании от

генераторов периодическая составляющая тока КЗ непрерывно

меняется из-за изменения ЭДС генератора. Расчет величины тока I

(з)

в этом случае может быть произведен с помощью расчетных

кривых, построенных по типовым характеристикам для турбо- и

гидрогенераторов. Расчетные кривые (рис.6.12) приводятся в

справочной литературе и представляют собой зависимость

кратности k

периодической составляющей тока КЗ от

сопротивления Х

*

и времени, отсчитываемого от начала

возникновения КЗ. За базовую мощность при построении расчетных

кривых принята суммарная номинальная мощность генераторов

источника питания. Поэтому при использовании расчетных кривых

величину базовой мощности S

необходимо принимать равной S

г



суммарной мощности генераторов электрической станции,

питающей точку КЗ.

6.6.Расчет тока КЗ в сетях напряжением до 1000В

При расчете тока КЗ в сетях напряжением до 1000MВ не

учитывают влияние его на ЭДС генераторов электростанций.

При определении тока КЗ учитывают сопротивление

понижающего трансформатора и сопротивление сети до точки КЗ,

включая сопротивление шин, сопротивление последовательно

Рис.6.12. Кратность периодической составляющей тока трехфазного КЗ

при питании от турбогенератора с АРВ