Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ. ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Посмотреть оригинал

Учет электродвигателей и обобщенной нагрузки в начальный момент короткого замыкания

Рассмотренные вопросы о переходных и сверхпереходных ЭДС и сопротивлениях синхронных генераторов можно перенести на синхронные компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели. Различия в их поведении определяются величинами их сверхпереходных ЭДС.

Синхронный двигатель может длительно работать в режиме как недовозбуждения (/^ H), так и перевозбуждения (/^ >/ун). Векторные диаграммы двигателей в этих режимах изображены на рис. 8.5.

У перевозбужденного синхронного двигателя (или компенсатора) сверхпереходная ЭДС больше подведенного напряжения U. Поэтому при любом резком снижении напряжения посылаемый двигателем реактивный ток возрастает. Если рассматривается синхронный двигатель, работающий с недовозбуждением, его сверхпереходная ЭДС меньше подведенного напряжения U. В зависимости от степени снижения напряжения возможно как продолжение потребления реактивного тока из сети (при Eg <Ц0|), так и генерирование реактивного тока (при Е'о > С/|0|)• В частном случае, когда = [/|0|, этот ток в начальный момент переходного процесса будет отсутствовать. ЭДС синхронных двигателей рассчитывается по формулам

где знак «-» соответствует режиму недовозбуждения, «+» — перевозбуждения; /р — реактивный и 1а — активный токи синхронного двигателя.

Векторные диаграммы синхронного двигателя

Рис. 8.5. Векторные диаграммы синхронного двигателя:

а — режим недовозбуждения; б — режим перевозбуждения

В приближенных расчетах используется более простая формула

Асинхронные двигатели в нормальном режиме работают со скольжением 2—5%. Столь малым скольжением в большинстве случаев можно пренебречь и в начальный момент переходного процесса рассматривать асинхронный двигатель как недовозбужденный синхронный. Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного двигателя представляет собой его индуктивное сопротивление при заторможенном роторе, когда скольжение s = 100%. Относительное значение данного сопротивления определяют по пусковому току этого двигателя:

где /пуск — относительный пусковой ток при прямом пуске двигателя.

Сверхпереходную ЭДС асинхронного двигателя находят из его векторной диаграммы для предшествующего режима (рис. 8.6). Знак «-» для вектора jl^x" введен потому, что за положительное направление тока в двигателе принято направление из сети, т.е. противоположное току генератора.

Векторная диаграмма асинхронного двигателя

Рис. 8.6. Векторная диаграмма асинхронного двигателя

В соответствии с рис. 8.6 имеем

или приближенно, принимая ЭДС Е" равной проекции вектора этой ЭДС на вектор U0,

где U0,/0, (р0 — параметры предшествующего режима.

При анализе переходного процесса в достаточно сложных схемах индивидуальный учет каждого двигателя невозможен. Принимают, что в зависимости от типа и мощности двигателя его относительное сопротивление находится в пределах х" = 0,2 н- 0,35, coscp = 0,8 и Е" = 0,9.

Двигатели небольшой мощности и другие электроприемники учитывают в виде обобщенной нагрузки типового состава потребителей промышленного района. При отсутствии достоверных данных об относительном составе нагрузок в расчетной схеме их учитывают средними параметрами, полученными на основе анализа результатов соответствующих экспериментов. В частности, если относительный состав нагрузки близок к характерному для промышленного узла, а ее электроснабжение осуществляется по радиальной схеме, обобщенная нагрузка в начальный момент короткого замыкания характеризуется значениями Е" = 0,85 и х" = 0,35, выраженными в относительных единицах, при номинальной мощности нагрузки и среднем номинальном напряжении той ступени, к которой она присоединена.

На основании изложенного делаем вывод, что точка короткого замыкания может питаться не только от системных источников или отдельных генераторов электростанций, но и от электродвигателей, которые при внезапном коротком замыкании продолжают по инерции вращаться, переходят в генераторный режим и генерируют ток к месту повреждения. В переходном процессе этот ток у синхронного двигателя спадает до установившегося значения (определяется током возбуждения), у асинхронного двигателя — до нуля.

Увеличение тока в месте короткого замыкания из-за перехода двигателей в генераторный режим может быть весьма существенным, если мощный двигатель или группа двигателей подключены вблизи точки короткого замыкания, что характерно для сетей электроустановок 6—10 кВ с двигателями мощностью 1000 кВт и более.

При выполнении практических расчетов начального сверхпереходного тока в месте короткого замыкания и ближайших к нему ветвях обычно учитывают только те нагрузки и отдельные двигатели, которые находятся в зоне малой электрической удаленности от нее, т.е. связаны с местом короткого замыкания непосредственно, через кабельные линии или токопроводы, линейные реакторы или двухобмоточные трансформаторы. Не учитывают токи, генерируемые двигателями, подключенными к секции сборных шин подстанции, которая связана с другой секцией (где произошло короткое замыкание) через трансформатор с расщепленной обмоткой или через сдвоенный реактор. Ток, генерируемый двигателями, учитывают при проверке аппаратов и проводников РУ 6—10 кВ по условиям короткого замыкания, а также при расчете уставок релейной защиты. С этой целью определяют сверхпереходный ток двигателя 1Д, ударный ток 1уД, а также периодическую (1Д(,т) и апериодическую (гаД(, (аДт) составляющие тока в любой момент t переходного процесса и в момент т отключения короткого замыкания. При определении токов, генерируемых двигателями, за базисные величины принимают номинальные напряжения и мощность (ток) двигателей.

В случае асинхронного двигателя начальное действующее значение периодической слагающей тока короткого замыкания с учетом внешнего сопротивления, через которое двигатель подключен к сборным шинам, определяется выражением

где Е" — сверхпереходная ЭДС двигателя, определяемая по формуле (8.25);

х" — сверхпереходное сопротивление двигателя.

Периодическая составляющая тока короткого замыкания, создаваемая асинхронным двигателем в произвольный момент времени переходного процесса, определяется выражением

где Тд расч — расчетная постоянная времени периодического тока двигателя при коротком замыкании на его зажимах.

В случае синхронного двигателя начальное действующее значение периодической слагающей тока короткого замыкания с учетом внешнего сопротивления, через которое двигатель подключен к сборным шинам, также определяется выражением (8.30), но с учетом того, что ЭДС находят, считая, что до короткого замыкания двигатель работал в номинальном режиме с перевозбуждением. Для определения периодической составляющей тока короткого замыкания, создаваемой синхронным двигателем в произвольный момент времени переходного процесса, пользуются расчетными кривыми (см. лекцию 9).

Апериодическую составляющую тока короткого замыкания, создаваемую синхронными и асинхронными двигателями в любой момент времени аварийного процесса, рассчитывают по формуле

где Тад — постоянная времени апериодической составляющей тока короткого замыкания на зажимах двигателя, определяемая по справочным и каталожным данным в соответствии с типом используемого в схеме двигателя.

Ударный ток короткого замыкания, создаваемый асинхронным и синхронным двигателями, определяется выражением

Ток в месте короткого замыкания радиальной схемы находят суммированием периодических и апериодических составляющих токов всех источников:

Ударный ток в месте короткого замыкания определяется выражением

При определении /суД имеют в виду, что в двигателях периодическая и апериодическая составляющие тока короткого замыкания затухают практически одновременно, поэтому учитывается затухание обеих составляющих. Значение куД существенно зависит от величины активной мощности двигателя, что показано на рис. 8.7.

Примерный вид зависимости k=f(P)

Рис. 8.7. Примерный вид зависимости kyR=f(P)

Обычно при расчете начального значения тока короткого замыкания индивидуально учитывают только электродвигатели, подключенные вблизи точки короткого замыкания. Остальные электродвигатели вместе с другими потребителями учитывают в виде обобщенных нагрузок различных узлов электрической системы. При отсутствии достоверных данных об относительном составе нагрузок их учитывают средними параметрами. В частности, если относительный состав нагрузки близок к тому, который характерен для промышленных потребителей, а ее электроснабжение осуществляется по радиальной схеме, то такую обобщенную нагрузку эквивалентируют следующими параметрами: Е =0,85; х =0,35. При этом значение ЭДС отнесено к среднему

* ном 4 ном

номинальному напряжению той ступени, где подключена нагрузка, а значение сопротивления — к тому же напряжению и к суммарной мощности этой нагрузки.

Пример 8.1

Вычислить ударный ток в точке К схемы (рис. 8.8) в соответствии с исходными данными, представленными в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Исходные данные к примеру 8.1

Элементы

схемы

S,

МВ А

иИ,

кВ

х"

(о.е.)

ЭДС

Е"

%

Длина,

км

*0,

Ом/км

Генератор

60

10,5

0,12

1,08

CK

5

6,3

0,2

1,2

АД

6

6,3

0,2

0,9

Трансфор-

маторы:

Т1

40

10,5/115

10,5

Т2

10

115/6,3

10,5

ТЗ

25

115/6,3

10,5

Нагрузки:

Н1

30

10,5

0,85

Н2

18

6,3

0,85

ЛЭП

/1

60

0,4

12

20

13

30

Решение. Схема замещения представлена на рис. 8.9. Сопротивления выражены в относительных единицах при S6 = 100 МВ • А и l/6 = Uc ном;

/б =-^—= -Д^—= 9,2 кЛ.

Su6 S-6,3

Вычисляем:

Исходная схема к примеру 8.1

Рис. 8.8. Исходная схема к примеру 8.1

Постепенным преобразованием схемы замещения (см. рис. 8.9) находим:

Начальный сверхпереходный ток со стороны трансформатора ТЗ:

Схема замещения к примеру 8.1

Рис. 8.9. Схема замещения к примеру 8.1

Поскольку остаточное напряжение в точке А равно UA = /"Сх8 + хи) = 0,66, нагрузки Н1 и Н2 вряд ли будут являться источниками питания и их влияние незначительно.

По данным табл. 6.1, где приведены значения отношений х/r для различных элементов электрической системы, оцениваются активные сопротивления:

Сопротивления г3 и г4 несоизмеримо велики по сравнению с параллельными им сопротивлениями г^ и г2, что позволяет считать г3 = г4 = ~ине учитывать их. Результирующее активное сопротивление схемы до точки короткого замыкания со стороны трансформатора ТЗ будет равно

Отношение — = = 9Д8. По кривой рис. 6.8 находим /суС = 1,72.

rvr 0,1685

По кривой рис. 8.7 принимаем куд = 1,8.

Начальный сверхпереходный ток со стороны двигателя

С учетом подпитки от асинхронного двигателя искомый ток по формуле (8.34) равен

Поскольку !уД = 6,3 кА, участие двигателя в общем ударном токе составляет около 31%, что весьма существенно.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы