Лекция 1. Общие сведения о переходных процессах
Содержание лекции: режимы работы электрических систем; короткие замыкания, причины их возникновения, последствия коротких замыканий.
Цели лекции: ознакомление с режимами работы системы, причинами возникновения коротких замыканий и их последствиями.
Основные понятия и определения
Электрическая система – это условно выделенная часть электроэнергетической системы, в которой осуществляется выработка, преобразование, передача и потребление электрической энергии. В результате аварийных ситуаций в системе возникают переходные процессы, в течение которых происходит переход от одного режима к другому.
Режим работы системы – это совокупность процессов, характеризующих работу электрической системы и ее состояние в любой момент времени. Параметры режима: напряжения, мощности, токи и т.п. – связаны между собой параметрами системы. Параметры системы: сопротивления, проводимости, коэффициенты трансформации, постоянные времени и т.п. – определяются физическими свойствами элементов. Различают несколько видов режимов электрических систем.
|
|
1. Установившийся нормальный режим – состояние системы, когда параметры режима изменяются в небольших пределах, позволяющих считать эти параметры неизменными.
2. Нормальные переходные режимы возникают при нормальной эксплуатации системы (включение и отключение каких–либо элементов системы, изменение нагрузки, несинхронное включение синхронных машин и т.п.).
3. Аварийные переходные режимы возникают в электрических системах при таких возмущениях (авариях), как: короткие замыкания, внезапные отключения элементов системы, повторные включения этих элементов, несинхронные включения синхронных машин и т.п.
4. Послеаварийные установившиеся режимы наступают после отключения поврежденных элементов электрической системы. При этом параметры послеаварийного режима могут быть как близкими к параметрам нормального (исходного) режима, так и значительно отличными от них.
При переходе от одного режима к другому изменяется электромагнитное состояние элементов системы и нарушается баланс между механическими и электромагнитными и электромагнитными моментами на валах генераторов и двигателей. Это означает, что переходные процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе, которые взаимно связаны и представляют собой единое целое. Тем не менее очень часто переходный процесс делят на две стадии. На первой стадии из-за большой инерции вращающихся машин в системе преобладают электромагнитные изменения. Эта стадия длится от нескольких сотых до 0,1…0,2 с и называется электромагнитным переходным процессом. На второй стадии проявляются механические свойства системы, которые оказывают существенное влияние на переходные процессы. Эта стадия называется электромеханическим переходным процессом.
|
|
Наиболее частой причиной возникновения аварийных переходных процессов является короткое замыкание. Короткое замыкание – это не предусмотренное нормальными условиями эксплуатации замыкание между фазами или между фазами и землей. В системах с изолированной нейтралью замыкание одной фазы на землю называется простым.
В местах замыкания часто образуется электрическая дуга, сопротивление которой имеет нелинейный характер. Учет влияния дуги на ток КЗ представляет сложную задачу.
Кроме сопротивления дуги, в месте КЗ возникает переходное сопротивление, вызываемое загрязнением, наличием остатков изоляции и т.п. В случае, когда переходное сопротивление и сопротивление дуги малы, ими пренебрегают. Такое замыкание называют металлическим. Расчет максимально возможных токов проводится для металлических КЗ.
В электрических системах, работающих с заземленной нейтралью, различают четыре вида КЗ (см. рисунок 1.1):
а) трехфазное;
б) двухфазное;
в) двухфазное на землю, т.е. замыкание между двумя фазами с одновременным замыканием той же точки на землю;
г) однофазное.
Трехфазное короткое замыкание являются симметричным, так как при нем все фазы остаются в одинаковых условиях. Все остальные виды коротких замыканий являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся уже не в одинаковых условиях, поэтому системы токов и напряжений при этих видах короткого замыкания в той или иной мере искажены.
Рисунок 1.1