Тема № 4. Аварийные режимы в СЭС
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Общая характеристика процесса трехфазного короткого замыкания
в СЭС с источником неограниченной мощности (окончание).
2. Особенности процесса трехфазного короткого замыкания
в СЭС с источником ограниченной мощности.
3. Применяемые системы относительных единиц.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Общая характеристика процесса трехфазного короткого замыкания
в СЭС с источником неограниченной мощности
(окончание)
На рисунке представлены графики изменения во времени тока нагрузки iH(ωt), периодической iП(ωt), апериодической iА(ωt) составляющих и собственно тока при коротком замыкании iК(ωt).
Максимальное мгновенное значение полного тока при коротком замыкании называют ударным током короткого замыкания.
В соответствии с рисунком максимальное значение тока к.з. наступает через половину периода питающего напряжения. Для частоты 50 Гц это соответствует времени 0,01 с, поэтому можно записать, что
где kу – ударный коэффициент 
Ниже приведены значения X/R для различных элементов СЭС.
Наименование элемента Х/R
При практических расчетах токов к.з. в случаях недостатка исходной информации могут быть ориентировочно приняты следующие значения ударных коэффициентов:
1,8 – в сложной разветвленной сети
напряжением 35 кВ и выше с
несколькими источниками;
1,2 – 1,4 – протяженная кабельная линия
(2-3км) напряжением 6-10 кВ;
1,9-1,95 – для к.з. на генераторных шинах.
На графике представлена зависимость величины ударного коэффициента от соотношения между индуктивным и активным сопротивлениями, из которого видно, что kу может принимать значения от 1 до 2.
Турбогенераторы 15-150
Гидрогенераторы 40-90
Трансформаторы 7-50
Реакторы 6-10 кВ 15-80
Воздушные линии 2-8
Кабельные линии 6-10 кВ 0,2-0,8
Обобщенная нагрузка 2,5
2. Особенности процесса трехфазного короткого замыкания
в СЭС с источником ограниченной мощности.
Здесь нужно рассмотреть два случая. Первый из них – это, когда источник ограниченной мощности не имеет устройства автоматического регулирования напряжения (АРН). В этом случае при возникновении к.з. во времени изменяется не только апериодическая, но и амплитуда периодической составляющей тока к.з. Это происходит во-первых за счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора при протекании по нему тока к.з., а во-вторых, за счет размагничивающего действия реакции якоря синхронной машины.
Вследствие этого при к.з. снижается напряжение в сети, что нарушает нормальную работу потребителей, питающихся от этого источника. Описанная ситуация поясняется рисунком а).
Во втором случае источник оборудован АРН, поэтому, когда после возникновения к.з. произойдет уменьшение напряжения, как и в первом случае, АРН будет увеличивать ток возбуждения с целью восстановления значения напряжения. Все это приведет к тому, что сначала амплитуда периодической составляющей будет уменьшаться, а после начала работы АРН – увеличиваться (см. рис. б).
В результате вышеизложенного становиться понятно, что задача определения токов к.з. в случае с источником ограниченной мощности достаточно непроста, поэтому на практике используют приближенные методы (например, метод расчетных кривых).
В связи с тем, что амплитуда периодической составляющей меняется с течением времени процесса к.з., при расчетах стремятся определить начальное действующее значение периодической составляющей, которое принято называть величиной сверхпереходного тока короткого замыкания и обозначать I ´´. Тогда известное нам выражение будет выглядеть следующим образом
 |
3. Применяемые системы относительных единиц.
До сих пор мы оперировали абсолютными (именованными) единицами (А, Ом, кВ и т.д.). Но можно выражать те же величины и в относительных единицах. К достоинству использования относительных величин можно отнести более простую структуру многих расчетных выражений, большую наглядность результатов вычислений, возможность достаточно просто определить порядок вычисляемых величин, возможность построения типовых характеристик и т.п.
При расчетах токов к.з. используют следующие величины, связанные между собой, U, I, S, Z, R, X. При R=0, что допустимо при к.з., Z = X. Поэтому, задав любые две величины, другие две можно определить через известные выражения.
, .
Перевод в относительные единицы связан с приведением их к какой-то базисной величине, например,
 |
, , , .
Здесь индекс * означает, что величина выражена в относительных единицах, а буква «б» - , что она приведена к базисной величине.
На практике обычно задаются величинами Sб и Uб, а величины Iб и Xб определяют по выражениям.
, .
Для перехода от абсолютных единиц к относительным нужно подставить в X*б выражение для Xб.
В качестве базисного значения может использоваться номинальная величина, тогда такие единицы называют относительными номинальными. Выражения для них выглядят также, только индекс «б» заменяется индексом «ном», например
.
В справочной литературе параметры оборудования задают обычно в относительных номинальных единицах, а расчеты проводят в относительных базисных. Поэтому возникает необходимость во взаимном переходе от относительных номинальных единиц к базисным. Для этого выразим параметр X из выражения для X*ном и подставим в выражение для X*б (пусть Uб = Uном).
Для обратного перехода нужно параметр X выразить из выражения для X*б и подставить в X*ном.
Далее рассмотрим особенности определения относительных базисных единиц для основного оборудования главных схем ЭСПС.