Векторная диаграмма явнополюсной синхронной машины

Рассмотрим данную схему. При к.з. в точке 1 U₁=0, то в т.2 и 3 будет какое-то остаточное напряжение.

К подстанции в основном присоединена асинхронная нагрузка, которая составляет большую часть общей нагрузки.

* Если ЭДС нагрузки в момент к.з. окажется выше напряжения в месте присоединения, эти двигатели будут подпитывать место к.з. Это. Очевидно, в полной мере относится к точке (1), где U₁=0.

* Если , то двигатели будут, очевидно. Отбирать ток от места к.з.

Чтобы знать в каком режиме работает тот или иной двигатель, необходимо определить его ЭДС в начальный момент.

В соответствии с постоянством потокосцепления эта ЭДС будет, очевидно, равна значению ЭДС в предшествующем режиме. Определим ее из векторной диаграммы:

В соответствии с векторной диаграммой переходная ЭДС будет равна:

В этом уравнении необходимо определить сопротивление двигателей . Рассмотрим схему замещения асинхронной машины:

Переходная реактивность двигателя легко может быть определена из схемы замещения при s=1.

Очевидно, что именно этим сопротивлением характеризуется двигатель при пуске, это есть сопротивление к.з. двигателя.

Тогда легко определить из условия пуска двигателя:

- кратность пускового тока двигателя.

Величина лежит в пределах:

Тогда ЭДС двигателя равна при cos=0.8:

В практических расчетах нагрузку в начальный момент к.з. учитывают параметрами:

Очевидно, что наиболее эффективное участие в токе к.з. будут принимать двигатели, присоединенные к месту к.з. Их участие учитывают в определении ударного тока к.з.

Действующее значение тока к.з. двигателя:

Тогда ударный ток к.з. с учетом подпитки от нагрузки:

, где

I_0.0 - начальный переходный ток к.з. от системы;

к_у.с - ударный коэффициент от тока к.з. от системы

к_у.дв - ударный коэффициент для тока к.з. от нагрузки.

Промежуточные токи.

Т.к. кинетическая энергия двигателей быстро затухает при резком снижении напряжения, двигатели начинают тормозится и потреблять ток от места к.з. / скольжение мало, сопротивление также мало /.

В силу этого принимают приближенно, что в промежуточные моменты к.з. вся обобщенная нагрузка влияет так же, как и при установившемся режиме, т.е. принимают:

Е_нагр=0, х_нагр=1, 2.

37, 38 МЕТОД РАСЧЕТНЫХ КРИВЫХ. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА.

Все практические методы в том числе и метод расчетных кривых позволяют вычислить уровень периодической составляющей т.к.з. в месте к.з.

При разработке данного метода приняты следующие допущения:

n нагрузка предполагается сконцентрированной и присоединенной к шинам генератора / т.е. пренебрегаем распределенностью нагрузки по электрической сети /;

n пренебрежение активным сопротивлением элементом системы. Данное допущение означает, что в методе не учитывается апериодическая составляющая т.к.з.;

n генератор до возникновения к.з. работал с номинальной нагрузкой при cos j = 0.8.

n генератор имеет одинаковые параметры по продольной и поперечной осям;

n при построении расчетных кривых применены усредненные параметры типовых генераторов.

Указанные допущения позволяют рассматривать следующую простейшую схему:

Уровень тока в произвольный момент времени для данной схемы зависит от удаленности к.з.

/ х_вн /, параметров генератора и моментов времени. Нагрузка представляется постоянным в течении переходного процесса сопротивлением. Равным в соответствии с принятыми допущениями. Линия передачи, на которой рассматривается к.з., до возникновения к.з. не была загружена. Параметры приведены к мощности генератора.

Для данной схемы, задаваясь различной удаленностью места к.з., можно определить периодический ток в мете к.з. для любого момента времени. Эти вычисления можно представить в виде графических зависимостей - расчетных кривых, причем более удобно в качестве независимой переменной по оси абсцисс откладывать так называемое расчетное сопротивление:

,

а по оси ординат - ток к.з., определенный с учетом сопротивления нагрузки:

При пользовании расчетными кривыми расчетное сопротивление должно быть приведено к мощности генератора.

Построены следующие типы кривых:

Для типового генератора без АРВ.

Для типового генератора с АРВ. Здесь может оказаться, что ток в последующем интервале времени больше, чем в предыдущем, что связанно с действием АРВ. Для удобства пользования кривые сдвинуты на величину .

Для типового генератора без АРВ. Кривые построены для гидрогенератора без успокоительных обмоток, поэтому ось ординат сдвинута на величину . Для машин с успокоительными контурами для моментов времени до 0, 1сек построены кривые, обозначенные на рисунке пунктирными линиями. Указанными кривыми можно пользоваться для генераторов с успокоительными обмотками, но при этом следует увеличить расчетное сопротивление на 0, 07 и для времени 0, 1сек пользоваться кривыми, представленными пунктирной линией.

Для типового генератора с АРВ.

Кривые для всех типов генераторов построены до . При периодический ток к.з. считается незатухающим и его вычисляют по формуле:

39 МЕТОД ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ

Указанный метод расчета пригоден и составлен для радиальной схемы с одним источником питания. Как же быть в случае сложной системы? Допустим имеется следующая система:

Генераторы представим в схеме замещения сверхпереходными ЭДС и сверхпереходными сопротивлениями:

В соответствии с методом наложения ток в месте к.з. равен:

Причем, ток I_ki каждого генератора, посылаемый к месту к.з., можно определить, воспользовавшись взаимной проводимостью между ЭДС и точкой к.з.

Указанную выше схему замещения можно представить эквивалентной в виде многоугольника с диагоналями. В реальных схемах сверхпереходная ЭДС генераторов мало отличается друг от друга. Поэтому можно принять, что . Тогда перетока энергии по х₁₂, х₂₃, х₁₃ не будет и данную схему можно представить в виде чисто „лучевой схемы”:

Для получения лучевой схемы можно пользоваться двумя способами.

Метод преобразования схемы в n- угольник.

Этот метод был нами рассмотрен при определении взаимных сопротивлений между узлами схемы. Т.к. ЭДС генераторов равны (это вполне допустимо, т.к. сверхпереходные ЭДС генераторов мало отличаются) и совпадают по направлению, то при этих условиях перетоков между генераторами не будет и взаимными сопротивлениями между узлами можно пренебречь. В результате чего получаем схему лучевую.

2.С использованием потокораспределения.

При этом также принимается. Что сверхпереходные ЭДС генераторов одинаковы. Это позволяет объединить генераторные точки. Тогда токи, посылаемые каждым генератором, можно выразить через коэффициенты токораспределения С:

Данную схему можно преобразовать к простейшему случаю с и . Тогда, очевидно, зная коэффициенты С каждого генератора (в этой схеме /лучевой/ каждый генератор работает как бы независимо друг от друга) и зная эквивалентное сопротивление, можно определить сопротивление х_i каждого луча:

Для пользования расчетными кривыми необходимо, чтобы это сопротивление было отнесено к номинальной мощности генератора (генераторов) данного луча, если сопротивления схемы замещения были приведены к некоторой базисной мощности S_б. Это можно осуществить по известному правилу приведения:

Зная данное сопротивление по расчетным кривым для интересующего момента времени можно определить ток, посылаемый данным генератором к месту к.з. В нашем примере система имела3 генератора, а если в системе будет 10-20 и больше генераторов - целесообразно выделять столько же лучей? Расчеты показывают, что уточнение от этого весьма незначительно, а объем работы вырастает весьма существенно.

Поэтому рекомендуется объединить несколько генераторов (станций) в один луч, используя следующие рекомендации:

1) Рекомендуется объединить в один луч несколько генераторов, но так, чтобы общее число лучей не превосходило 3-5. Систему бесконечной мощности выделить в один луч.

2) Генератор на шинах которого возникло к.з., следует выделять в отдельный луч.

3) Нельзя в один луч объединять турбогенераторы и гидрогенераторы / они имеют разные и разные характеристики /.

4) Нельзя объединять в один луч однотипные генераторы, если они находятся в резко неодинаковых условиях.

		Если выполняется условие , то объединять такие источники можно. При выполнении условий: - можно пренебречь генератором 1.

40 АЛГОРИТМ РАСЧЕТА Т.К.З. ПО МЕТОДУ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

Составляют для заданной системы схему замещения, в которую генераторы вводят своими , нагрузки в ней должны отсутствовать / расчетные кривые уже учли нагрузку, а нам необходимо найти только х_расч /, за исключением крупных синхронных компенсаторов и синхронных двигателей, близко расположенных к месту к.з., которые приближенно учитывают как генераторы приближенной мощности.

Постепенно преобразовывают схему, считая начало всех генераторных ветвей эквипотенциальными точками и определяют х_э.

Находят токораспределение в генераторных лучах. Если в луч входят несколько генераторов. то .

Определяют х_расч каждого луча:

5.Определяют соответствующие расчетные кривые, по которым определяют для интересующих моментов времени значения . Если , то относительную величину периодической составляющей тока трехфазного к.з. для всех моментов времени определяют как:

,

где

7.Определяют ток в месте к.з.:

8.Определябт ударный ток к.з.: ,

где - значение тока к.з. в начальный период (от системы),

- ток нагрузки, непосредственно примыкающий к месту к.з.

Следует особо отметить, что если , то относительную величину периодической составляющей тока к.з. для всех моментов времени определяют как:

41, 42МЕТОД РАСЧЕТА ПО ОБЩЕМУ ИЗМЕНЕНИЮ

Иногда при упрощенных расчетах всех генераторы системы объединяют в один луч независимо от типа генератора и его удаленности до места к.з. Этот метод называют метод расчета по общему изменению, он является частным случаем метода расчета по индивидуальному изменению при количестве лучей равных одному.

РАСЧЕТ Т.К.З. ПО МЕТОДУ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ