книги / Электромагнитные переходные процессы в электрических системах
..pdfПроведение аналогичных расчетов при несимметрич ных коротких замыканиях рассмотрено в § 14-11.
П рим ер 10-2. В схеме рис. 10-5,а определить расчетные величи ны для проверки выключателей В-1 и В -2 по их отключающей спо собности, считая, что собственное время отключения выключателей составляет 0,05 сек.
Генераторы Г -1—Г -4 одинаковые: |
117,5 М ва; 13,8 кв; х"а=0,14. |
||||||||
Трансформаторы Т-1 и Т-2 одинаковые: 250 Afea; 280/13,8 кв, |
|||||||||
«„=12% ; Yo/Д-П. |
|
|
230/10,5 |
|
и к — 12%; |
Yo/Д-П. |
|
||
Трансформатор Т-3 80 |
М ва; |
кв; |
г= |
||||||
Линии: Л -1 75 |
км, 2 |
цепи; |
Л -2 |
25 |
км; |
х = 0,407 |
ом!км; |
||
= 0,108 ом)км |
одной |
цепи. |
короткого |
замыкания, поступающая |
от |
||||
Система |
С — мощность |
системы при трехфазном коротком замыкании в точке ее присоеди
нения, составляет |
15 000 |
М ва. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Проведем решение в относительных единицах при 5 о = 4 - 117,5= |
|||||||||||||||
= 470 М ва, U 6 = 11ср, соответственно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
/ б = |
470 |
= 1,18 к а . |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
yiT-230 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
все |
В силу |
симметрии |
схемы станции относительно шин 230 кв |
||||||||||||||
генераторы |
рассматриваем |
как |
один |
генератор |
мощностью |
||||||||||||
470 |
М ва |
и |
*1=0,14. Равным образом трансформаторы Т-1 и Т-2 |
||||||||||||||
заменяем |
одним |
трансформатором |
2-250=500 |
М ва, |
реактивность |
||||||||||||
которого |
при базисной мощности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
470 |
|
(см. рис. 10-5,б ). |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
дса= 0 , 12-gQQ = 0,11 |
|
|
|
||||||||||
|
|
Относительные базисные реактивности: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
системы |
|
|
|
470 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
х * — 15 000 — ° - 03 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
линий |
|
|
|
|
|
|
470 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,407*0,5*75 |
^ |
0,135 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
* 4 |
2302 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
470 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
0,09. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0,407*25 -230Г = |
|
|
|
|
|
||||||
тов |
Относительные базисные активные сопротивления |
тех |
же элемен |
||||||||||||||
будут: |
г, = |
0,14/100= 1,4* 10-’ (по |
данным |
табл. |
6-2);г» = |
||||||||||||
= |
0 ,11/36 = |
3,06* 10- * (по данным |
приложения |
II-6); |
г, = 0 ,03/14= |
||||||||||||
= |
2 ,1*10” * |
(исходя из |
условия, |
что для |
системы |
А, = |
1,8); |
rt = |
|||||||||
= |
° ’ 135 O |
W |
= |
35,6' 10 |
*’ '•5 = |
0. 09^ |
Q 7 = |
23, 6*10- ' . |
|
|
|||||||
|
|
Суммарные реактивности до шин 230 кв станции: |
|
|
|
||||||||||||
|
|
со стороны |
генераторов хт=0,14+0,11=0,25; |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
со стороны |
системы х8=0,03+0,135=0,165; |
|
|
сек и х = |
|
||||||||||
|
|
По кривым рис. 10-3,а для т |
= 0 ,0 5 + 0 ,0 1 = 0 ,0 5 |
0,25 |
|||||||||||||
находим у^ = |
0,89. |
Следовательно, |
значение |
периодической слагаю |
|||||||||||||
1 6 - 2 4 9 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
841 |
щей тока при |
трехфазном коротком замыкании в точке К -1 будет |
|||||||||
при т = |
0,06 |
сек: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/„•,= ( 0>89,'о725 "^О.Юб)'1,18" 11,4 ка- |
|
||||||||
Значения |
отношений |
xjr: |
|
|
|
|
|
|
||
со |
стороны |
станции |
х /г = 0 ,25/(3,06+ 1,4) 10-3=56; |
|
||||||
со |
стороны |
системы |
х /г = 0 ,165/(2,1 +35,6) 10—3= 4,4. |
|
||||||
Обращаясь |
к кривым |
рис. 10-4, |
для этих значений x jr |
при т = |
||||||
= 0,06 |
сек соответственно находим |
Х^ — 0,72 и Х^ = 0,05. |
|
|||||||
Значение |
апериодической |
слагающей |
тока в |
месте |
короткого |
|||||
замыкания в рассматриваемый |
момент будет: |
|
|
|||||||
|
1т = |
К2тГо,72 -о7 ^ - + |
0,°5 оТТбб) 1,18 = |
5,31 ка . |
||||||
Следовательно, расчетное относительное содержание апериоди |
||||||||||
ческой |
слагающей тока будет: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
5,31 |
|
0,33. |
|
|
||
|
|
|
|
У~2-11,4] |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
коротком замыкании в точке К -2 |
результирующая |
реактив |
|||||||
ность составляет х г = (0 ,2 5 //0 ,165) + 0,09=0,19 . |
Выделим станцию |
и систему в отдельные ветви. Реактивности этих ветвей найдем как
стороны эквивалентного треугольника (см. |
пунктир на рис. 10-5,6): |
|
|
0,25-0,09 |
|
х , = 0,25 + 0,09 + |
0,165 |
“ 0,48, |
аналогично
хю=0,32.
По кривым рис. 10-3 при х = 0 ,4 8 и т = 0,06 сек находим ут =
= 0,92. Значение периодической слагающей тока в месте короткого замыкания для т = 0,06 сек:
/ пг= ^ 0 ,9 2 --0 4g-+ ~ Q |
-1 ,1 8 = 6,03 к а . |
Оценим теперь значение апериодической слагающей тока. Ре зультирующее активное сопротивление относительно точки К -2 со
ставляет: |
|
|
|
|
|
|
rz = [(3 ,0 6 + 1,4)//(2,1 + 3 5 ,6 )+ 23,6] 1 0 '* = |
27,6-10'* . |
|||||
Находим отношение |
x ir |
— 0,19/27,6 -10'* = 6,9, |
для |
которого |
||
по кривой рис. 10-4 при |
т = |
0,06 сек имеем Хт= 0 , 11. |
Значение апе |
|||
риодической слагающей |
/ат= |
К 2 - 0 ,11-jp jg -1,18 = |
0,97 к а |
и рас- |
||
_ |
0,97 |
|
|
|
|
|
четная величина р.т |
J/T.6,03 = 0,114.. |
|
|
|
242
10-4. Метод расчетных кривых
Когда задача ограничена нахождением тока в месте короткого замыкания или остаточного напряжения не посредственно за аварийной ветвью, для проведения соответствующего расчета в течение многих лет широко
используется |
|
так называемый |
ме т о д р а с ч е т н ы х |
||||||
кривых . |
Причиной |
этого является его относительная |
|||||||
простота |
и |
в |
большинстве |
|
|
||||
случаев |
достаточная |
точ |
|
|
|||||
ность |
(в |
рамках |
указанной |
0 |
- |
||||
задачи). |
|
|
|
|
|
|
|||
Данный метод основан на |
|
2тёО,йчО,6*Ш |
|||||||
применении |
|
специальных |
|
т |
|||||
кривых, |
которые |
дают |
для |
|
*-расч |
||||
произвольного |
момента |
про |
|
|
|||||
цесса |
короткого |
замыкания |
|
|
|||||
при |
различной |
расчетной |
|
|
|||||
реактивности |
|
схемы |
относи |
|
|
||||
тельные |
значения периодиче |
|
|
||||||
ской слагающей тока в ме |
|
|
|||||||
сте |
короткого |
замыкания. |
|
|
|||||
Построение |
таких |
кривых |
|
|
|||||
произведено |
применительно |
Рис. |
10-6. Схема, принятая при |
кпростейшей схеме рис. построении расчетных кривых,
10-6,а, |
где |
принято, что гене а —исходная |
схема; б —схема |
за |
|||
ратор |
предварительно |
рабо |
мещения. |
|
|||
тал |
с номинальной нагруз |
этому сама |
на |
||||
кой |
(при cos<p=0,8). |
Соответственно |
|||||
грузка |
учтена |
относительным сопротивлением1 zH= |
|||||
= 0,8+ /0,6, |
которое |
считалось неизменным втечение |
всего процесса короткого замыкания. Ветвь с реактив ностью хк, за которой предполагается трехфазное корот кое замыкание, предварительно была не нагружена.
Для средних значений параметров генератора и при различной удаленности короткого замыкания в схеме рис. 10-6 по соответствующим выражениям § 9-2—9-4 вычислены относительные величины периодической сла гающей тока в месте короткого замыкания. По получен ным результатам построены расчетные кривые, пред ставляющие изменение относительной величины периоди ческой слагающей тока в месте короткого замыкания
1 Отметим, что учет нагрузки реактивностью дг„= 1,2 дает прак тически тот же результат.
10» |
2 4 3 |
Рис. 10-7. Расчетные кривые для турбогенератора средней вые — при
а — з а а р г у м е н т п р и н я т о в р е м я t\ б — з а а р г у м е н т
2 4 4
мощности (сплошные кривые — при наличии АРВ, пунктирные криотсутствии АРВ).
ллинята расчетная реактивность хрлсч.
245
Рис. 10-8. Расчетные кривые для гидрогенератора средней вые — при
|
а —з а а р г у м е н т п р и н я т о в р е м я t; б —з а |
|||
П р и м е ч а н и е . |
Д л я г е н е р а т о р о в |
с |
д е м п ф е р н ы м и |
о б м о т к а м и |
|
|
|
|
п о л ь з о в а т ь с я |
246
9)
мощности (сплошные кривые— при наличии АРВ, пунктирные криотсутствии АРВ).
аргумент принята расчетная реактивность Храоч- |
0.1 сек следует |
|
*раоч Должно быть |
увеличено на 0,07; при этом для |
|
датрих-пунктирными |
кривыми. |
|
247
для разных значений |
так |
называемой |
р а с ч е т н о й |
р е а к т и в н о с т и Xpac4 в |
зависимости |
от времени |
|
t (рис. 10-7,а и 10-8,а) |
или для разных значений t в за |
висимости от Храсч (рис. 10-7,6 и 10-8,6). В первом варианте расчетные кривые нагляднее отражают харак тер изменения тока при разной удаленности короткого замыкания, но при пользовании ими приходится чаще прибегать к менее точному интерполированию. Поэтому
Таблица 10-1
Параметры типовых союзных генераторов средней мощности
|
|
Гидрогенератор |
|
Наименование параметров |
Турбогене |
с демп |
без демп-} |
ратор |
|||
|
|
ферными |
ферных |
|
|
обмотками |
обмоток |
Реактивность х " а , отн.ед....................... |
|
0.125 |
0,20 |
0,27 |
||||
То |
же |
х " д , отн.ед.................... |
|
0,175 |
0,30 |
0,65 |
||
. |
„ |
х ' л , отн.ед..................... |
|
0,21 |
0,30 |
0,30 |
||
„ |
, |
x d, |
о тн .ед ..................... |
|
1,72 |
1,00 |
1,00 |
|
, |
, |
Хц, |
отн.ед |
...................... |
|
1,72 |
0,65 |
0,65 |
, |
„ |
х „ , |
отн.ед |
....................... |
|
0,11 |
0,17 |
0,17 |
Отношение к. з. К с ................................. |
|
|
0,70 |
1,06 |
1,06 |
|||
Постоянная |
времени Т ^ , . . . . |
сек |
|
7,00 |
5,00 |
5,00 |
||
То же |
|
Т0 , |
сек . |
. . . |
0,57 |
0,57 |
0,57 |
|
Ток возбуждения |
при |
номинальной |
|
|
|
|||
нагрузке |
/ i a , |
о т н .е д ............................. |
|
|
2,26 |
1,80 |
1,80 |
|
Предельный ток |
возбуждения, |
/ / ор, |
|
|
|
|||
отн.ед |
....................................................... |
|
|
|
|
3,96 |
3,15 |
3,15 |
Характеристика холостого хода |
|
Стандартная по данным заво |
||||||
|
|
|
|
|
|
да «Электросила* |
|
в большинстве литературных источников и в справочни ках расчетные кривые обычно приводят выполненными по второму варианту.
Под расчетной реактивностью принята сумма реак тивностей xvac4= x"d+ xK (рис. 10-6,6), т. е. в ней не отражено наличие нагрузки в схеме, чем в сущности и определяется методика пользования расчетными кривы ми.
248
Приведенные на рис. 10-7 и 10-8 расчетные кривые1 соответствуют типовым союзным генераторам средней мощности (до 50—100 Мет). Значения тока и лтрасч вы ражены в относительных единицах при номинальных условиях генератора. Разделение кривых по типу гене раторов (турбо- и гидро-) вызвано тем, что их парамет ры существенно отличаются между собой (табл. 10-1). По мере увеличения расчетной реактивности (или уда ленности короткого замыкания) различие между тока ми во времени, как видно, становится все меньше. Это позволяет практически считать, что при Х расч>3 перио дическая слагающая тока короткого замыкания остается неизменной и равной своему начальному значению. На рис. 10-7,а и 10-8,а проведены пунктирные линии, которые для сравнения дают те же закономерности при отсутствии АРВ у генераторов. Следует также отметить,
что с увеличением Храсч различие |
в типах генерато |
ров сказывается все меньше и уже |
при Храсч^ 1 рас |
четные кривые для генераторов разных типов почти совпадают.
Принятый способ построения расчетных кривых устанавливает простую методику их применения. В самом деле, для нахождения по ним значения тока короткого замыкания в произвольный момент времени достаточно определить храСч относительно рассматривае мой точки короткого замыкания, используя схему для начального момента, причем нагрузки в последнюю не должны входить; это значительно упрощает решение. При этом, как следует из самого построения расчетных кривых, найденное по ним значение тока получается с учетом влияния нагрузки. Такой косвенный учетнагруз ки, конечно, не может претендовать на большую точ ность, но все же он приводит к более правильным ре зультатам, чем если бы нагрузкой совсем пренебречь. Что касается той нагрузки, которая в действительности может быть подключена непосредственно к точке корот кого замыкания, то ее учет можно произвести отдельно, как указывалось в § 6-5 и 6-6.
1 Эти кривые разработаны в 1940 г. А. Б. Черниным и В. Я. Швагером. Авторами они даны в выполнении по второму ва рианту.
Аналогичные кривые для современных крупных турбогенерато ров построены в УПИ (Труды УПИ, сб. 54, изд. УПИ, Свердловск, 1966).
2 4 9
Распространение метода расчетных кривых на слож ные схемы с большим числом генераторов по существу соответствует допущению, что все участвующие в схеме генераторы могут быть заменены одним генератором суммарной номинальной мощности, поставленным в не которые средние условия по отношению к точке корот кого замыкания. Ошибка от такой замены зависит от того, в какой мере реальные условия отдельных генера торов отличаются от указанных средних. На этом вопро се ниже остановимся более подробно, а сейчас проследим порядок выполнения расчета при замене всех генерато
ров одним генератором |
суммарной мощности |
или, как |
говорят, по о б ще м у |
и з м е н е н и ю Этот |
порядок |
состоит в следующем 1) Для заданной системы составляют схему замеще
ния, в которую генераторы вводят своими х"а\ нагрузки в ней должны отсутствовать, за исключением крупных двигателей и синхронных компенсаторов (в особенности расположенных вблизи места короткого замыкания), которые рассматриваются как генераторы равновеликой мощности. Поскольку метод достаточно приближен, схе му замещения целесообразно составлять упрощенно (см. § 2-4). Никаких э. д. с. в схему замещения вводить не нужно
2)Постепенным преобразованием схемы замещения (или замером на расчетной модели) находят ее результирующую реактивность ху относительно места короткого замыкания.
3)Для определения расчетной реактивности дграсч най денную реактивность x z выражают в относительных едини
цах при суммарной номинальной мощности |
генераторов |
||
SHj,= :SH1 + |
Se2 |
+ S am, Мва, участвующих |
в питании |
короткого |
замыкания, т. е. если x s выражено в омах при |
||
г/СР, кв, то |
|
|
|
|
|
*раеч=-*2 -5т-; |
(Ю-6) |
|
|
^ср |
|
соответственно, если х^ выражено в относительных едини, цах при 5б, то
■*-расч — |
* |
(10-7) |
250