Мощность тока короткого замыкания. Определение периодической составляющей тока к.з

Электроснабжение > Короткие замыкания в электрических системах

Определение периодической составляющей тока короткого замыкания от мощных генераторов
Параметры отечественных мощных генераторов существенно отличны от параметров генераторов малой и средней мощности.
Использование расчетных кривых рис. 38-12 и 38-13 для мощных машин приводит к значительным погрешностям.
На основе упрощенных уравнений Парка - Горева для синхронной машины с использованием ЭВМ получены кривые изменений периодических составляющих тока к. з. мощных турбо- и гидрогенераторов. Расчеты проведены для следующих исходных условий:
1. Генератор до к. з. работал с номинальной нагрузкой; нагрузка подключена на стороне высшего напряжения трансформатора блока (рис. 38-17).

Рис 38-17. Схема к определению токов короткого замыкания от мощных генераторов.

2. В качестве основной принята вентильная независимая система возбуждения с постоянной . Расчеты выполнены также для электромашиниого возбудителя (резервное возбуждение) с с. Потолочное возбуждение принято для турбогенераторов , для гидрогенераторов .

3. Короткое замыкание рассмотрено на выводах генератора и за трансформатором блока (точки 1 и 2 рис. 38-17).
Кривые, представленные на рис, 38-18 - 38-20, дают зависимость

где - периодическая составляющая тока к. з. в момент г; - периодический (сверхпереходный) ток в момент t =0.
Для определения тока в килоамперах необходимо вначале вычислить сверхпереходный ток . При к. з. на выводах

при к. з. за трансформатором блока

где Е" - сверхпереходная э. д. с. генератора, о. е; - номинальный ток генератора, кА; - то же, но приведенный к ступени высшего напряжения ВН трансформатора, кА; - сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора, о. е.; - индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к номинальной мощности генератора, о. е.
Искомый периодический ток равен

Здесь определяется по кривым рис. 38-18-38-20 для заданного момента t.
На рис. 38-18 даны кривые, которые следует использовать для турбогенераторов 200, 300 и 500 МВт типов ТВВ, ТГВ и ТВМ. По этим же кривым могут быть найдены токи для блока, состоящего из синхронного компенсатора типа КСВ мощностью 50 или 100 MBА и трансформатора соответствующей мощности. Изменение тока к. з. от наиболее мощных турбогенераторов (800 и 1 200 МВт) дано на рис. 38-19. Кривые для гидрогенераторов представлены на рис. 38-20. Здесь даны средние кривые для отечественных гидрогенераторов мощностью 115, 225 и 500 МВт.
При продолжительности к. з. t >2 с можно принимать ток равным его значению при t =2 с .

Рис. 38-18. Кривые отношения периодического тока короткого замыкания турбогенераторов 200-500 МВт к их сверхпереходному току. 1 - к. з. на выводах генератора: 2- к. з. за трансформатором; сплошные кривые - при Те=0; пунктирные кривые - при Те=0,25 с.

Рис. 38-19. Кривые отношения периодического тока короткого замыкания турбогенераторов 800 ц 1 200 МВт к их сверхпереходному току при Те=0. 1 - к. з. на выводах генератора; 2 - к. з. за трансформатором.

Рис. 38-20. Кривые отношения периодического тока короткого замыкания гидрогенераторов 115-500 МВт к их сверхпереходному току. 1 - к. з. на выводах генератора; 2-к. з. за трансформатором блока: сплошные кривые при Те=0; пунктирные кривые при Те- 0,25 с.

Ударный ток – наибольшое возможное мгновенное значение тока короткого замыкания. Ударный ток возникает при одновременном выполнении следующих условий:

до КЗ тока в цепи не было (холостой ход);

в момент КЗ напряжение проходит через ноль.

Ударный ток КЗ рассчитывается по формуле:

где k у – ударный коэффициент:

, (4.8)

где T а – постоянная времени цепи КЗ, рассчитываемая по формуле:

, (4.9)

где f– частота тока в энергосистеме,x эк – эквивалентное реактивное,r эк – эквивалентное активное сопротивление относительно точки КЗ.

Эквивалентное реактивное сопротивление относительно точки К1 рассчитано в подпункте 4.1. Расчет эквивалентного активного сопротивления выполняется аналогично по схеме на рисунке 1.1, но реактивные сопротивления элементов следует заменить на активные.

Активное сопротивление генератора:

, (4.10)

для генераторов G1, G2, G3:

Активное сопротивление трансформаторов и двухобмоточных автотрансформаторв:

. (4.11)

Для трансформатора Т1:

;

;

.

Для автотрансформатора АТ1:

.

Активные сопротивления обмоток трехобмоточного автотрансформатора одинаковы и рассчитываеются по формуле:

. (4.12)

.

Активное сопротивление системы в пятьдесят раз меньше реактивного:

.

Активное сопротивление ЛЭП рассчитывается аналогично реактивному:

.

На рисунке 4.7 изображена промежуточная эквивалентная схема:

Рисунок 4.7 – расчет эквивалентного активного сопротивления для точки К1

Эквивалентное активное сопротивление:

.

По формуле (4.4) определяется постоянная времени цепи:

.

.

В соответствии с формулой (4.2) ударный ток равен:

Эквивалентное активное сопротивление относительно точки К2 рассчитывается аналогично (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – расчет эквивалентного активного сопротивления для точки К2

Эквивалентное сопротивление:

.

Постоянная времени цепи:

.

Ударный коэффициент рассчитывается по формуле (4.3):

.

Ударный ток:

Действующее значение ударного тока:

4.4. Определение затухания периодической составляющей тока

Затухание периодической составляющей тока КЗ для моментов времени 0,1 с; 0,2 с; 0,3 с определяется по типовым кривым.

Для расчета затухания используются начальные значения периодических составляющих токов от источников энергии – системы и генераторов. Эти токи рассчитаны в подпункте 4.1, их следует привести к напряжению, на котором произошло короткое замыкание.

Начальные значения периодических составляющих для точки К1 на шинах 220 кВ:

;

;

;

.

Сначала необходимо определить номинальный ток генератора, приведенный к среднему напряжению точки КЗ по формуле:

. (4.13)

Для генераторов G1, G2 иG3:

Типовые кривые затухания приведены в . Для использования данных кривых следует определить соотношение:

. (4.14)

.

Для генератора G2:

.

t = 0,1 с;

;;

t = 0,2 с;

;;

t = 0,3 с;

;.

Аналогичный расчет выполняется для генератора G3:

.

По кривым определяется затухание для моментов времени:

t = 0,1 с;

;;

t = 0,2с;

;;

t = 0,3с;

;.

Ток КЗ в точке К1 в различные моменты времени:

Аналогичные расчеты выполняются для точки К2.

Начальные значения периодических составляющих для точки К2 на выводах генератора 15 кВ:

;

;

;

.

Для любого момента времени периодическая составляющая тока от системы равна начальному значению:

Для генераторов G1, G2 иG3:

Для генератора G1 отношение (4.9):

.

Так как отношение меньше двух, то для всех моментов времени:

Для генератора G2:

.

По кривым определяется затухание для моментов времени:

t = 0,1 с;

;;

t = 0,2 с;

;;

t = 0,3 с;

;.

Для генератора G3:

,

Ток КЗ в точке К2 в различные моменты времени.

Cтраница 1

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериодическая-определяется характером затухания тока короткого замыкания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора.  

Периодическая составляющая тока / г в ветви Г изменяется во времени в соответствии с параметрами генераторов (компенсаторов), характеристиками регуляторов возбуждения, удаленностью точки замыкания и др. Периодическая составляющая тока 1пС ветви С неизменна во времени.  

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериодическая - определяется характером затухания тока короткого замыкания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора.  

Периодическая составляющая тока / п (г в ветви Г изменяется во времени по сложному закону, определяемому параметрами генераторов и характеристиками регуляторов возбуждения. Периодическую составляющую тока / п с в ветви С принимают незатухающей. Периодическая составляющая тока в месте замыкания равна сумме этих двух токов. Двухлучевая схема используется при определении импульса квадратичного тока при к.  

Периодическая составляющая тока КЗ от генератора изменяется во времени по сложному закону.  

Периодическая составляющая тока статора в условиях нормального включения не должна превышать более чем в 3 5 раза величину номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратность периодической составляющей по отношению к номинальному току.  

Периодическая составляющая тока статора при нормальном включении генератора не должна превышать более чем в 3 5 раза величину номинального тока. При аварийных режимах работы допускается пятикратность периодической составляющей по отношению к номинальному току.  

Периодическая составляющая тока статора (одновременно со всеми нечетными гармониками) убывает до своей установившейся величины с постоянной времени цепи ротора. Апериодическая составляющая тока ротора, возникающая при внезапном коротком замыкании, уменьшается по тому же закону до установившейся величины постоянного тока IrL. В цепи ротора все четные высшие гармонические обнаруживаются и в установившемся режиме.