Буквенные обозначения величин
Учет системы при расчете токов короткого замыкания............................................. 64
Сверхпереходные параметры синхронной машины................................................... 60
Расчет установившегося режима КЗ при отсутствии и наличии АРВ..................... 54
Действие токов КЗ и последствия коротких замыканий............................................... 9
ОГЛАВЛЕНИЕ
ББК 31.2я73
УДК 621.31(075)
А. Д. Эрнст
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Курс лекций
Омск
Издательство ОмГТУ
УДК 621.31(075)
ББК 31.2я73
Э81
Рецензенты:
В. К. Федоров, д-р техн. наук, проф. СибАДИ;
Ю. В. Кондратьев, канд. техн. наук, доц. ОмГУПС
Эрнст, А. Д.
Э81 Электромагнитные переходные процессы в системах электроснабжения:курс лекций. − Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 144 с.
ISBN 978-5-8149-0781-3
Изложены основные положения теории и практики расчетов электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах. Рассмотрены вопросы составления и преобразования схем замещения и применения практических методов расчета симметричных и несимметричных коротких замыканий в курсе «Переходные процессы в электроэнергетических системах».
Для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения по специальности 140211 «Электроснабжение», а также для подготовки магистров по специальности 140208.68 «Автоматика энергосистем».
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета
|
технический университет», 2009
| |
Буквенные обозначения величин.............................................................................................. 5
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ................................................................................................................ 7
1.1. Предмет изучения. Основные понятия. Возникновение и развитие проблем
переходных процессов..................................................................................................................... 7
1.3. Задачи расчета электромагнитных переходных процессов...................................... 10
1.4. Координация и оптимизация токов короткого замыкания......................................... 11
2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.......................................... 12
2.1. Причины возникновения переходных процессов........................................................ 13
2.2. Виды КЗ в системах электроснабжения......................................................................... 13
2.3. Трехфазные сети с изолированной нейтралью............................................................. 15
2.3.1. Простое замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью............ 15
2.3.2. Достоинства и недостатки сетей с изолированной нейтралью...................... 17
2.4. Трехфазные сети с компенсацией емкостного тока. Достоинства
и недостатки .................................................................................................................................... 18
2.5. Трехфазные сети с заземленной нейтралью. Достоинства и недостатки............... 19
2.6. Требования к защите от поражения электрическим током в электрических
сетях.................................................................................................................................................... 20
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА............................. 22
3.1. Переходный процесс в простейших трехфазных цепях............................................. 22
3.2. Определение ударного тока КЗ........................................................................................ 25
3.3. Приближенное исследование переходных процессов.............................................. 27
3.4. Эквивалентная постоянная времени............................................................................... 28
3.5. Действующие значения величин и их составляющих при переходном
процессе............................................................................................................................................. 28
3.6. Переходный процесс при включении трансформатора на холостом ходу........... 33
4. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ................................................ 36
4.1. Принципы составления схем замещения....................................................................... 36
4.2. Методы преобразования схем замещения.................................................................... 37
4.3. Система относительных единиц при расчетах КЗ....................................................... 41
4.4. Определение сопротивления элементов электрических систем и их схемы
замещения......................................................................................................................................... 44
5. УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.......................................... 50
5.1. Основные характеристики и параметры......................................................................... 50
5.2. Учет нагрузки в установившемся режиме короткого замыкания............................ 53
6. НАЧАЛЬНЫЙ МОМЕНТ ВНЕЗАПНОГО ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМА................................ 57
6.1. Баланс магнитных потоков. Переходные параметры синхронной машины.......... 57
6.3. Учет подпитки синхронных и асинхронных двигателей при расчете токов КЗ.... 61
7. ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ.............................. 64
7.2. Метод расчетных кривых. Основные допущения и последовательность
расчета............................................................................................................................................... 66
7.3. Метод спрямленных характеристик. Основные допущения
и последовательность расчета..................................................................................................... 70
7.4. Метод типовых кривых. Основные допущения и последовательность расчета... 75
7.5. Уточнение расчетов практическими методами. Нахождение коэффициентов
распределения.................................................................................................................................. 77
8. ОБЩИЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА........ 80
8.1. Постановка задачи и проблемы решения...................................................................... 80
8.2. Индуктивности обмоток синхронной машины............................................................. 81
8.3. Обобщенный вектор трехфазной системы и замена переменных............................ 83
8.4. Вывод уравнения Парка−Горева..................................................................................... 85
8.5. Уравнения Парка−Горева в системе относительных единиц.................................... 87
8.6. Уравнения Парка−Горева в операторной форме......................................................... 87
8.7. Переходный процесс при включении обмотки возбуждения на постоянное
напряжение.......................................................................................................................................... 88
8.8. Внезапное КЗ синхронной машины без демпферных обмоток................................ 90
9. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА НЕСИММЕТРИЧНЫХ КОРОТКИХ
ЗАМЫКАНИЙ.................................................................................................................................. 91
9.1. Применимость метода симметричных составляющих в расчетах
несимметричных КЗ........................................................................................................................ 91
9.2. Параметры элементов для прямой и обратной последовательностей.................... 95
9.3. Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов и
автотрансформаторов..................................................................................................................... 98
9.4. Сопротивления нулевой последовательности воздушных и кабельных
линий................................................................................................................................................ 104
9.5. Схемы замещения отдельных последовательностей................................................ 108
10. ОДНОКРАТНАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ НЕСИММЕТРИЯ........................................................ 112
10.1. Общие положения........................................................................................................... 112
10.2. Двухфазное КЗ. Определение токов и напряжений................................................ 113
10.3. Однофазное КЗ. Определение токов и напряжений................................................ 114
10.4. Двухфазное КЗ на землю. Определение токов и напряжений.............................. 116
10.5. Правило эквивалентности прямой последовательности........................................ 118
10.6. Комплексные схемы замещения.................................................................................. 121
10.7. Соотношения между токами при различных видах КЗ.......................................... 122
10.8. Трансформация симметричных составляющих....................................................... 124
10.9. Использование практических методов при расчетах несимметричных КЗ...... 126
11. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СЕТЕЙ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ...................................................................................... 127
11.1. Особенности расчета токов КЗ в сетях напряжением до 1000 В......................... 127
11.2. Особенности расчета тока КЗ в цепях постоянного тока...................................... 133
12. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОГРАНИЧЕНИЯ ДЕЙСТВИЯ ТОКОВ
КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ...................................................................................................... 136
12.1. Схемные решения........................................................................................................... 136
12.2. Деление сети.................................................................................................................... 138
12.3. Использование токоограничивающих устройств.................................................... 139
12.4. Оптимизация режима работы нейтрали..................................................................... 140
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК......................................................................................... 142