Переходный процесс короткого замыкания
С течением времени t > 0 происходит экспоненциальное изменение периодической и апериодической слагающих тока КЗ, которые имеют наибольшее значение в начальный момент t = 0.
Изменение (затухание) апериодической слагающей тока КЗ описывается экспонентой
, (2.5)
где iao – начальное значение апериодической слагающей тока КЗ при t = 0;
Та – постоянная времени затухания апериодической слагающей тока ia.
Изменение амплитуды периодической слагающей тока КЗ происходит
также по экспоненциальному закону. Амплитуда 
уменьшается до значения Iпу, где Iпу – установившееся значение тока КЗ.
Тогда
(2.6)
где 
- постоянная времени периодической слагающей тока КЗ.
Чем больше постоянная времени, тем медленнее затухание (постоянная имеет размерность времени).
Постоянная времени затухания апериодического тока
(2.7)
где Хк, r к – индуктивное и активное суммарные сопротивления системы относительно точки КЗ;
- угловая частота переменного тока (Х/ω = L – индуктивность).
Постоянная времени изменения периодического тока
(2.8)
Здесь r г и r вн – активные сопротивления генератора и внешней цепи до точки КЗ. Если КЗ происходит непосредственно на зажимах (выходе) генератора, то
|
|
|
(2.8,а)
Значения Т d ` приводятся в технических данных на генератор.
На рис. 2.4 изображена ,,осциллограмма'' тока i переходного процесса при КЗ в неблагоприятной фазе, то есть в такой момент времени изменения напряжения фазной цепи, при котором начальный апериодический ток iao оказывается равным амплитуде переходного периодического тока 
, то есть iao = 
.
Ток фазной цепи в переходном процессе
i = ia + i п ,
где ia – апериодическая слагающая, i п – периодическая слагающая тока i;
i уд – ударный ток, см. рис. 2.4.
Рис. 2.4
Установившийся ток короткого замыкания
Определение установившегося тока КЗ для схемы замещения (рис. 2.1) выполняют по формуле (2.1) положив Хг = Х d и вместо ЭДС Еq` приняв ЭДС Еq:
(2.9)
где ЭДС Еq определяется по формуле, аналогичной формуле (2.2)
(2.9,а)
при условии Х d 
Xq.
Под установившимся режимом понимают ту стадию переходного процесса, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли.
Когда генераторы не имеют автоматического регулирования напряжения (или регуляторы отключены), расчет установившегося режима трехфазного КЗ по существу сводится к решению простой задачи определения токов и напряжений в линейной схеме, для которой известны все сопротивления и ЭДС. При этом, если схема КЗ представлена не простейшей схемой, как на рис. 2.1, то возможно применение известных методов: метода контурных токов, узловых потенциалов, принципа наложения и т.д.
|
|
|
В более простых случаях для расчетов можно использовать преобразование схем. На рис. 2.5 приведена схема замещения автономной электрической системы с двумя генераторами, представленными своими ЭДС Е за сопротивлениями Х d, которые связаны линией, включающей трансформаторы (ХТ) и линию электропередачи (Хл).
Рис. 2.5
Точки 1 и 2 являются точками на выходе генераторов, напряжения в этих точках Uг1 и Uг2 есть напряжения генераторов. Точка а – точка КЗ через сопротивление дуги Rд. В данном случае точка КЗ находится на линии электропередачи и ,,делит'' эту линию на сопротивление Хл1, относящееся к ветви КЗ первого генератора, и сопротивление Хл2, относящееся к ветви второго генератора (в общем случае Хл1 
Хл2).
Целью расчета установившегося режима КЗ может быть определение токов в месте короткого замыкания и в ветвях генераторов, а также напряжений в точках 1 и 2 при коротком замыкании. Полагая, что ЭДС Е1 и Е2 известны (или могут быть определены по формуле (2.2,а) или (2.9,а), а также считая параметры сопротивлений постоянными и известными, воспользуемся для расчетов методом преобразования. Заменим предварительно последовательно включенные сопротивления одним эквивалентным. Для первой и второй ветвей, примыкающих к генераторам, имеем:
|
|
|
X 1 = Xd + XT 1 + X л1 ; Х2 = Хл2 + ХТ2 + Х d 2.
Две генераторные ветви с ЭДС Е1 и Е2, и сопротивлениями ветвей Х1 и Х2, которые оказываются включенными параллельно по отношению к точке КЗ ,,а'', заменим эквивалентным генератором с ЭДС Еэ и сопротивлением Хэ:
В практических расчетах фазами ЭДС Е1 и Е2 можно пренебречь (то есть считать их фазы совпадающими). Тогда, ток установившегося короткого замыкания в месте КЗ
Распределение этого тока по ветвям:
где U к = I кз R д
Напряжение генераторов U г1 = I к1 Х d 1 ; U г2 = Е2 – I к2 Х d 2 .
При более точных расчетах необходимо пользоваться комплексным представлением сопротивлений, ЭДС, токов и напряжений.
Знание установившихся токов КЗ в различных ветвях электросистемы необходимо для настройки избирательного действия релейной защиты, для оценки допустимой длительности нахождения под токами КЗ различных элементов. Работа при не отключенных КЗ сопровождается значительными снижениями (провалами) напряжения в различных точках системы, могущих приводить к самопроизвольной остановке асинхронных двигателей, входящих в систему электропотребления. Эти провалы тем более опасны, что постоянная времени автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) соизмерима с постоянными времени электромагнитных переходных процессов, следовательно, наличие регуляторов возбуждения не может предотвратить хотя бы кратковременные провалы напряжения.
|
|
|
Схема установки
Рис. 2.6
На рис. 2.6 представлена схема автономной системы с двумя генераторами, которые связаны через двухцепную линию электропередачи.
Точки 1,2,3 и 4, отмеченные на схеме, соответствуют местам короткого замыкания. К каждой из этих точек поочередно подключается узел коротких замыканий. Схема узла КЗ приведена на рис. 2.7.
После подключения узла КЗ к соответствующей точке нажимают кнопку К(3) на панели ЛЭП (линии электропередачи). При этом замыкаются контакты К2 и К3, образуя цепь трехфазного короткого замыкания через симметричное сопротивление ,,дуги'' Rд. Величину установившегося тока КЗ в месте короткого замыкания определяют по показаниям амперметра А, см. рис. 2.7. Так как замыкание симметричное, то достаточно контролировать величину тока в одной фазе. Напряжение в точке КЗ контролируется по показаниям вольтметра V.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 528; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!