В электроэнергетике

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ

И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Программа курса, методические указания и контрольные задания (для студентов факультета заочного обучения и переподготовки специалистов

по специальности 210440- Электроснабжение (по отраслям)

Алматы 2004

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебно-методической работе

______________________

“___”_________________2004 г.

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Программа курса, методические указания и контрольные задания для студентов факультета заочного обучения и переподготовки специалистов

по специальности 210440- Электроснабжение (по отраслям)

СОГЛАСОВАНО Рассмотрено и одобрено на

Начальник УМО заседании кафедры ЭПП

________________ Протокол № _______

“___”___________2004г. от “___”___________2004г.

Зав. кафедрой ЭПП,

д.т.н., профессор

_____________А.В.Болотов

Редактор Составитель:

______________________ Старший преподаватель

кафедры ЭПП

“___”___________2004г. ___________А.С.Алданова

Старший преподаватель

кафедры ЭПП

___________Н.Н.Арыстанов

Алматы 2004

СОСТАВИТЕЛИ: А.С. Алданова, Н.Н. Арыстанов. Переходные процессы в электроэнергетике. Программа курса, методические указания и контрольные задания для студентов факультета заочного обучения и переподготовки специалистов по специальности 210440- Электроснабжение (по отраслям) - Алматы: АИЭС, 2004. - 38 с.

Данная разработка включает в себя рабочую программу курса, контрольные задания для студентов – заочников и указания на его выполнение, а также список необходимой литературы.

Ил. 14, табл.10, библиогр. - 9 назв.

Рецензент: д-р. техн. наук, проф. В.Н. Мукажанов.

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2004 год.

Алматинский институт энергетики и связи 2004г.

Введение

Согласно учебному плану студенты специальности 210440 - Электроснабжение (по отраслям) изучают курс «Переходные процессы в электроэнергетике», включающий в себя следующий объем часов работы студента-заочника: аудиторные занятия – 26 часов, самостоятельная работа - 89 часов.

Контрольная работа, предусмотренная в этом курсе, предполагает самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины и состоит из двух заданий.

Переходные процессы в электрических системах возникают как при нормальной эксплуатации (в основном включение и отключение отдельных видов нагрузок), так и в аварийных условиях (главным образом короткое замыкание). При любом переходном процессе происходит изменение электромагнитного состояния элементов системы и нарушение баланса между моментом на валу каждой вращающейся машины и электромагнитным моментом. Из сказанного следует, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе. Последние взаимосвязаны и представляют единое целое. Благодаря большой механической инерции вращающихся машин начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями. В соответствии с этим настоящий курс разбит на две части. В первой из них рассматриваются электромагнитные переходные процессы, а во второй - совместно электромагнитные и механические, то есть электромеханические переходные процессы.

1 СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

1.1 Электромагнитные переходные процессы

1.1.1 Основные виды и причины возникновения электромагнитных переходных процессов.

Основные допущения, принимаемые при расчетах. Назначения расчетов и требования к ним. Система относительных единиц. Составление схемы замещения. Преобразование схем замещения. Применение принципа наложения. Переходный процесс в простейшей трехфазной цепи.

/1, гл. 1,2,3; 3, гл.6, § 6.1-6.6; 2, гл.1; 4, § 8.1, § 8.2, § 8.3; 5, § 2.15-2.18, § 2.20, § 2.21/

1.1.2 Режимы работы синхронной машины (СМ).

Векторные диаграммы. Влияние и учет нагрузки. Расчет при наличии и отсутствии АРВ, понятие о критическом токе и критической реактивности. Начальный момент внезапного нарушения режима. Сверхпереходные и переходные э.д.с. и реактивности СМ. Схемы замещения, сравнение реактивностей. Характеристики двигателей и нагрузки

/1, гл.5,6; 3, гл.6, § 6.6; 2, гл. 1,2,3; 4, § 8.5, § 8.9; 5, § 2.24, § 2.25/

1.1.3 Практические методы расчета трехфазного к.з. для произвольного момента времени.

Приближенный учет системы. Применение метода расчетных кривых. Метод спрямленных характеристик.

/1, гл.10; 3, гл.6, § 6.6; 2, гл. 1,2,3; 4, § 8.5, § 8.9; 5, § 2.24, § 2.25/

1.1.4 Переходные процессы при нарушении симметрии трехфазной системы.

Образование высших гармоник. Метод симметричных составляющих. Параметры элементов электрической системы для токов обратной и нулевой последовательностей. Составление схем замещения обратной и нулевой последовательностей. Граничные условия и соотношения между симметричными составляющими токов и напряжений для основных видов несимметричных к.з. при однократной поперечной несимметрии. Векторные диаграммы токов и напряжений. Правило эквивалентности прямой последовательности, комплексные схемы замещения. Сравнение различных видов к.з. Применение практических методов к расчету несимметричных видов к.з.

/1, гл. 11, 12, 13, 14; 3, гл. 6, § 6.7; 2, гл.6; 4 § 8.6/

1.1.5 Замыкания в распределительных сетях и системах электроснабжения.

Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью. Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В. Явление теплового спада тока к.з.

/1, гл.17; 3, гл.6, § 6.8, 6.9; 2, гл. 8; 4, § 8.7; 5, § 2.29; 2.31/

1.2 Электромеханические переходные процессы

1.2.1 Основные понятия и определения

Основные положения, принимаемые при анализе. Схемы замещения основных элементов. Понятие об устойчивости и виды устойчивости. Основные допущения, применяемые при анализе переходных процессов. Характеристика мощности простейшей системы. Определение мощности в сложной системе с учетом активного сопротивления. Угловые характеристики с учетом АРВ пропорционального и сильного действия.

/6, гл.1,2,5; 7, гл. 1,2/

1.2.2 Статическая устойчивость

Практические критерии статической устойчивости. Метод малых колебаний. Алгебраические и частотные методы решения. Анализ статической устойчивости простейшей нерегулируемой и регулируемой системы.

/6, гл. 6, 9, 10; 7, гл. 4, § 4.2-4,5, гл. 8/

1.2.3 Переходные процессы в электрических системах при больших возмущениях режима и малых изменениях скорости вращения генераторов

Основные допущения. Исследование динамической устойчивости методом площадей при различных видах возмущений. Метод последовательных интервалов и его обоснование. Определение предельного времени отключения короткого замыкания.

/6, гл.5, § 5.3, гл. 7, гл. 8, § 8.6; 7, гл.4, § 4.6, гл. 7, § 7.2/

1.2.4 Переходные процессы в системах электроснабжения при малых изменениях режима

Устойчивость узлов нагрузки. Статические и динамические характеристики основных элементов нагрузок. Статические характеристики комплексной нагрузки и двигателей. Опрокидывание двигателей. Лавина напряжения. Влияние регуляторов возбуждения, установленных на генераторах. Влияние включения в нагрузку конденсаторов. Изменение частоты системы. Практические критерии устойчивости узла нагрузки.

/6, гл.11; 7, гл.11/

1.2.5 Переходные процессы в узлах нагрузки при больших возмущениях

Динамические характеристики элементов нагрузки. Пуск двигателей. Схемы пуска. Уравнение движения при пуске. Переходные процессы при пуске асинхронных двигателей, имеющих мощность, соизмеримую с мощностью источника. Резкие изменения режима в системах электроснабжения. Толчкообразные нагрузки. Самозапуск двигателей. Влияние регулирования возбуждения синхронных двигателей. Учет динамических характеристик при анализе электромеханических переходных процессов в узлах нагрузки. Самовозбуждение асинхронных двигателей при пуске.

/6, гл. 12; 7, гл. 12/

1.2.6 Переходные процессы в электрических системах при больших возмущениях режима и больших изменениях скорости вращения генераторов

Асинхронные режимы. Процесс выпадения из синхронизма и переход в установившийся асинхронный режим (асинхронный ход). Процесс ресинхронизации синхронных генераторов.

/6, гл. 14; 7, гл. 14, § 14.1-14.7/

1.2.7 Мероприятия по улучшению устойчивости и качества переходных процессов

/6, гл. 18; 7, гл. 14, § 14.8-14.10/

1.3 Методические указания к изучению теоретических вопросов

1.3.1 При изучении раздела 1.1.1 необходимо обратить внимание на основные допущения, принимаемые при расчете тока к.з., на принципы составления и преобразования схем замещения, особенности осциллограммы тока к.з.

1.3.2 При изучении раздела 1.1.2 необходимо обратить внимание на особенности расчета установившегося тока к.з. при отсутствии и наличии АРВ, на влияние и учет нагрузки при расчете установившегося режима. Кроме того, необходимо усвоить понятия переходных и сверхпереходных ЭДС и реактивностей, применяемых при расчете тока к.з. в начальный момент.

1.3.3 При изучении раздела 1.1.3 необходимо обратить внимание на особенности, отличительные черты и принципы применения приближенных методов расчета тока к.з.

1.3.4 При изучении раздела 1.1.4 необходимо обратить внимание на особенности применения метода симметричных составляющих при расчете несимметричных к.з., составление схем замещения различных последовательностей. Кроме того, следует уяснить граничные условия и соотношения между симметричными составляющими токов и напряжений для основных видов несимметричных к.з. и правило эквивалентности прямой последовательности.

1.3.5 При изучении раздела 1.1.5 необходимо обратить внимание на особенности расчета тока к.з. в сети до 1000 В и замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

1.3.6 При изучении раздела 1.2.1 необходимо усвоить понятие устойчивости и виды устойчивости. Также необходимо обратить внимание на основные допущения, применяемые при анализе переходных процессов и определение угловой характеристики мощности простейшей системы.

1.3.7 При изучении раздела 1.2.2 следует усвоить понятие практического критерия статической устойчивости и обратить внимание на особенности применения метода малых колебаний для анализа статической устойчивости системы.

1.3.8 При изучении раздела 1.2.3 необходимо обратить внимание на понятие динамической устойчивости и использование метода площадей для анализа динамической устойчивости электрических систем при различных видах возмущения. Кроме того, следует обратить внимание на особенности метода последовательных интервалов для анализа динамической устойчивости электрической системы.

1.3.9 При изучении раздела 1.2.4 следует обратить внимание на особенности статических и динамических характеристик основных элементов нагрузки. Также необходимо усвоить сущность явления опрокидывания двигателя и лавины напряжения.

1.3.10 При изучении раздела 1.2.5 необходимо обратить внимание на особенности пуска двигателей, схемы пуска и уравнение движения при пуске. Кроме того, следует обратить внимание на особенности самозапуска и принципы расчета самозапуска группы двигателей.

1.3.11 При изучении раздела 1.2.6 следует обратить внимание на причины выпадения из синхронизма генераторов и переход в установившийся асинхронный режим.

1.3.12 При изучении раздела 1.2.7 необходимо обратить внимание на принципы осуществления мероприятий по улучшению статической и динамической устойчивости и качества переходных процессов.

1.4 Содержание лабораторных работ

1.4.1 Расчет величины тока трехфазного короткого замыкания для начального момента времени КЗ

1.4.2 Расчет несимметричных коротких замыканий

1.4.3 Расчет величины тока трехфазного короткого замыкания для начального момента времени t=∞

1.4.4 Расчет трехфазного короткого замыкания методом расчетных кривых

1.5 Содержание практических занятий

1.5.1 Составление схем замещения для расчета к.з. вычисление параметров схемы замещения в системе именованных и относительных единиц. Преобразование схем замещения.

1.5.2 Расчет установившегося режима к.з. при наличии автоматического регулирования возбуждения. Расчет начального сверхпереходного и ударного токов к.з.

1.5.3 Расчет токов к.з. с учетом большого диапазона регулирования напряжения трансформаторов с РПН. Расчет токов к.з. с учетом влияния высоковольтных электродвигателей.

1.5.4 Расчет несимметричных коротких замыканий. Составление схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Построение векторных диаграмм токов и напряжений.

1.5.5 Расчет однофазного замыкания в сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью. Расчет токов к.з. в установках напряжением до 1000 В.

1.5.6 Расчет и построение статических характеристик мощности различных видов нагрузки. Определение коэффициента запаса статической устойчивости узла нагрузки.

1.6 Курсовая работа

Курсовая работа выполняется студентами согласно варианту. Задание к курсовой работе состоит из двух разделов: расчет токов трехфазного короткого замыкания в системе электроснабжения промышленного предприятия на сборных шинах 6 кВ ГПП и при питании по ВЛ-110 кВ в сети 0.4 кВ (при различных параметрах элементов схемы электроснабжения и нагрузки); расчет статической устойчивости узла нагрузки (при различных напряжениях ВЛ и параметрах нагрузки).

2 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

2.1 Общие указания к выполнению контрольных заданий

2.1.1 Прежде чем приступить к выполнению контрольных работ следует ознакомиться с соответствующими разделами рекомендованной литературы и с настоящими методическими указаниями.

2.1.2 Решение задач следует располагать в порядке номеров, указанных в задании. Перед решением каждой контрольной работы надо выписать полностью ее условие с конкретными данными соответствующего варианта.

2.1.3 По ходу решения необходимо приводить краткие пояснения. Графики и векторные диаграммы следует выполнять на отдельных листах миллиметровой бумаги в удобном масштабе. Все обозначения и графические изображения необходимо делать в соответствии с ГОСТом.

2.1.4 Все необходимые данные для выполнения контрольных работ студент выбирает по первой букве своей фамилии и двум последним цифрам номера зачетной книжки.

2.2 3адание на выполнение контрольной работы № 1

Для начального момента времени (t=0) аналитическим методом в системе относительных единиц требуется:

2.2.1 Рассчитать сверхпереходные токи для трехфазного и всех видов несимметричных к.з.: двухфазного, однофазного и двухфазного на землю.

2.2.2 Построить векторные диаграммы токов и напряжений для несимметричных к.з. в месте возникновения несимметрии.

2.2.3 Искомая схема и параметры элементов электрической системы для выполнения задания выбираются по данным таблиц 1 - 3. Схемы электрической системы составлены из восьми типовых элементов и приведены на рисунках 1-11.

Таблица 1- Варианты схем электрической системы

Начальная буква фамилии студента	А,Д	Б,Е	В,Г,Я	Ж,ЗИ,Л	К, Ц	М,О	Н,П	Р,Т У,Ф	С,Ч, Э	Х, Ш,Щ, Ю
Номер схемы

Таблица 2 - Выбор точки короткого замыкания

Последняя цифра номера зачетной книжки
Точка к.з.	К-1	К-2	К-3	К-4	К-5	К-1	К-2	К-3	к-4	К-5

2.3 Методические указания к контрольной работе № 1

2.3.1 Составление схемы замещения. Генераторы вводятся в схему замещения своими сверхпереходными э.д.с. Е² и сопротивлениями x²_d. Если известен предшествующий режим работы генератора, то величину сверхпереходной э.д.с. легко определить по формуле

,
где U_о, I_о, j_о - предшествующие напряжения, ток и угол сдвига между их векторами.

Все генераторы до возникновения к.з. работают с номинальной нагрузкой (I_о = 1, U_о = 1) и соs j_о = 0,8. В приближенных расчетах для турбогенераторов Е² = 1,08, для гидрогенераторов Е² = 1,13, нагрузки должны быть введены в схему замещения в точках их действительного присоединения. При этом их относительная реактивность принимается равной x²_нагр _.= 0,35, а Е²_нагр _.= 0,85 при их полной рабочей мощности (МВА) и среднем номинальном напряжении (кВ) той ступени, где эти нагрузки присоединены. Схемы замещения силовых трансформаторов и автотрансформаторов приведены в таблице 4.

Для расчета несимметричных к.з. необходимо составить схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Схема прямой последовательности является обычной схемой, которую составляют для расчета любого симметричного трехфазного режима.

Схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие между ними состоит только в том, что в схеме обратной последовательности э.д.с. всех генерирующих ветвей принимают равными нулю. Началом схемы обратной последовательности является точка, объединяющая начала всех генераторных ветвей и нагрузочных ветвей. В конце схемы (в точке к.з.) приложено напряжение U_к2.

В практических приближенных расчетах обычно принимают: для генераторов x₂» x²_d, а для системы неограниченной мощности x₁ = x₂ = x_о, поэтому результирующее сопротивление обратной последовательности получается равным результирующему сопротивлению прямой последовательности x₂_å = x₁_å.

Вид схемы нулевой последовательности зависит от схемы сети высшего напряжения (110 кВ и выше), количества трансформаторов и автотрансформаторов и схемы соединения их обмоток.

Составление схемы замещения нулевой последовательности следует начинать с точки к.з. для того, чтобы проследить возможные пути протекания токов нулевой последовательности. Циркуляция токов нулевой последовательности имеет место только в том случае, если есть хотя бы одна заземленная нейтраль, электрически связанная с точкой несимметрии. Обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, соединенные в или U без заземленной нейтрали ограничивают пути циркуляции токов нулевой последовательности, поэтому элементы сети, присоединенные к этим обмоткам в схеме замещения отсутствуют / 1,3 /.

Таблица 3 - Параметры элементов электрической системы

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	Система	ЭЛЕМЕНТ № 1	ЭЛЕМЕНТ № 2
Генераторы Г-1, Г-2, Г-3	Трансформаторы Т-1, Т-2	Н-1	Генераторы Г-4, Г-5	Трансформатор Т-3		Н-2
Sк.з., мВА	Sном, МВА	Uном, кВ	Xd	X"d	If.пред	Sном, МВА	Uном, кВ	Uк, %	Sном, МВА	Sном, МВА	Uном, кВ	Xd	X"d	If.пред	Sном, МВА	Uном, кВ	Uк, %	Sном, МВА
Uвн,кВ	Uнн, кВ	Uвн,кВ	Uнн, кВ
1
			10,5	1,907	0,192	3,2			10,5				10,5	1,23	0,22	3,15			10,5
			10,5	1,69	0,146	4,2			10,5				10,5	0,95	0,3	3,2			10,5
		37,5	6,3	2,46	0,143	3,5			6,3				10,5	0,91	0,21	2,8			10,5
		62,5	6,3	1,4	0,134	3,9			6,3				10,5	0,61	0,23	2,6			10,5
		78,75	10,5	2,2	0,153				10,5				13,8	0,89	0,26	2,85			13,8
			10,5	1,69	0,145	4,4			10,5				10,5		0,16	2,65			10,5
		37,5	10,5	2,65	0,153	3,8			10,5				10,5	0,95	0,3	2,7			10,5
		235,3	15,75	1,88	0,191	2,6			15,8				10,5	0,61	0,23	2,95			10,5
		176,5		1,713	0,213	2,8						27,5	6,3	1,35	0,21	2,55			6,3
		117,5	10,5	1,79	0,183				10,5				10,5	0,95	0,24	3,1			10,5
Примечание - Система – источник неограниченной мощности с неизменным напряжением, равным среднему номинальному напряжению той ступени, где она подключена.

Продолжение таблицы 3

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	ЭЛЕМЕНТ № 3	ЭЛЕМЕНТ № 4
Генераторы Г-6, Г-7	Трансформатор Т-4	Генератор Г-8	Автотрансформатор АТ-1
Sном, МВА	Uном, кВ	Xd	X"d	If.пред	Sном, МВА	Uном,кВ	Uк, %	Sном, МВА	Uном, кВ	Xd	X"d	If.пред	Sном, МВА	Uном,кВ	Uк, %
Uвн,кВ	Uнн, кВ	Uвн,кВ	Uсн,кВ	Uнн,кВ	Uк В-С	Uк В-Н	Uк С-Н


0		6,3	1,85	0,11	3,85			6,3/6,3		37,5	10,5	2,65	0,153	3,75			21,5
	37,5	10,5	2,65	0,15	3,8			11/11			6,3	1,35	0,114	3,66		6,6
		6,3	1,85	0,11	3,65			6,6/6,6		62,5	6,3	1,4	0,134	3,9		6,6
	78,75	10,5	2,2	0,15				11/11		37,5	10,5	2,65	0,153	3,8
	37,5	6,3	2,46	0,14	3,8			6,6/6,6			10,5	1,69	0,146	5,4
		10,5	1,69	0,15	4,4			10,5/10,5			10,5	2,07	0,131	3,85			21,5
		10,5	2,07	0,13	3,75			10,5/10,5		62,5	6,3	1,4	0,134	3,95		6,6
	78,75	10,5	2,2	0,15				10,5/10,5		37,5	6,3	2,46	0,143	3,75		6,6
	37,5	10,5	2,65	0,15	4,2			10,5/10,5			6,3	1,6	0,195	4,25		6,6	22,5
	37,5	10,5	2,65	0,15	4,15			11/11			10,5	1,19	0,192	4,25
Примечания - 1 Все генераторы до возникновения короткого замыкания работают с номинальной нагрузкой Cosφ=0,8. 2 Г-1, 2, 3, 8, 9 – турбогенераторы, Г-4, 5, 6, 7 – гидрогенераторы.

Продолжение таблицы 3

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	ЭЛЕМЕНТ № 5	ЭЛЕМЕНТ № 6	ЭЛЕМЕНТ № 7
Генераторы Г-9, Г-10	Трансформаторы Т-5, Т-6	Трансформаторы Т-7, Т-8	Н-3	Автотрансформатор АТ-2	Н-4
Sном, МВА	Uном, кВ	Xd	X"d	If.пред	Sном, МВА	Uном,кВ	Uк, %	Sном, МВА	Uном,кВ	Uк, %	Sном, МВА	Sном, МВА	Uном,кВ	Uк, %	Sном, МВА
Uвн,кВ	Uнн, кВ	Uвн,кВ	Uнн, кВ	Uвн,кВ	Uсн,кВ	Uнн,кВ	Uк В-С	Uк В-Н	Uк С-Н

1
		10,5	1,23	0,22	3,2			10,5				10,5/10,5				38,5	22,5
		10,5	0,95	0,24	3,1			10,5				6,3				38,5
	27,5	6,3	1,25	0,21	2,6			6,3				10,5
		10,5	0,91	0,21	2,8			10,5				6,6/6,6				6,6
		13,8	0,89	0,26	2,9			13,8				11/11				38,5
		13,8	0,76	0,21				13,8				10,5
		10,5	0,61	0,23	2,6			10,5				10,5/10,5				6,6	21,5
		15,8	1,65	0,3	3,4			15,8				6,6/6,3					22,5
		13,8	1,34	0,28	3,3			13,8				10,5/10,5				38,5
		10,5	0,95	0,3	2,7			10,5				11/11				38,5

Продолжение таблицы 3

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	ЭЛЕМЕНТ № 8	ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ	РЕАКТОР
Л-1	Л-2	Л-3	Л-4	Л-5
Н-5	двухцепная	одноцепная	одноцепная	одноцепная	двухцепная
Sном, МВА	L, км	Х0/Х1	L, км	Х0/Х1	L, км	Х0/Х1	L, км	Х0/Х1	L, км	Х0/Х1	Хр, Ом

0
			5,5		3,5				3,5
			4,7								4,7
											5,5
			4,7		3,5						3,5
			5,5				3,5		3,5

			4,7		3,5						4,7
			5,5								5,6
			4,7								3,5
Примечание - Для воздушных линий принимать удельное сопротивление прямой последовательности х_уд = 0,4 Ом/км.

Рисунок 1 - Схемы типовых элементов электрической системы

Рисунок 2 - СХЕМА № 1

Рисунок 3 - СХЕМА № 2

Рисунок 4 - СХЕМА № 3

Рисунок 5 - СХЕМА № 4

Рисунок 6 - СХЕМА № 5

Рисунок 7 - СХЕМА № 6

Рисунок 8 - СХЕМА № 7

Рисунок 9 - СХЕМА № 8

Рисунок 10 - СХЕМА № 9

Рисунок 11 - СХЕМА № 10

Таблица 4 - Схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов

Наименование	Условное обозначение	Схема замещения	Исходные данные	Расчетные выражения
Двухобмоточный трансформатор			U_к S_н
Трехобмоточный трансформатор			U_{к В-С} U_{к В-Н} U_{к С-Н} S_н
Автотрансформатор с обмоткой низшего напряжения			U_{к В-С} U_{к В-Н} U_{к С-Н} S_н	Аналогично трехобмоточному трансформатору
Трехфазный трансформатор с обмоткой низшего напряжения, разделенной на две ветви			U_{к В-Н} S_н

При протекании тока прямой последовательности в фазе воздушной линии взаимоиндукция с другими фазами уменьшает сопротивление фазы, а при протекании тока нулевой последовательности увеличивает его. По этой причине x₁ и x_о воздушной линии резко различаются между собой. В таблице 3 даны значения отношения x_о/x₁, по которому по известной величине x₁ легко определить сопротивление нулевой последовательности x_о воздушной линии.

Началом схемы нулевой последовательности считают точку, в которой объединены ветви с нулевым потенциалом, а ее концом - точку, где возникла несимметрия.

2.3.2 Расчет параметров элементов схемы замещения в системе относительных единиц

При расчете в относительных единицах базисная мощность может быть взята произвольной (например, 100 или 1000 МВА). Если производится точный учет действительных коэффициентов трансформации, то вначале задаются базисным напряжением на ступени к.з. U_б, обычно его принимают равным номинальному напряжению одного из элементов данной ступени), а затем определяются базисные напряжения для каждой другой ступени путем пересчета через коэффициенты трансформации по формуле

,
где k₁, k₂... k_n - коэффициенты трансформации трансформаторов, связывающих данную ступень напряжения схемы со ступенью напряжения точки к.з.

Базисный ток любой ступени напряжения может быть найден по выражению

Сопротивление элементов схемы замещения в относительных единицах при базисных условиях x_*_(б) определяют следующим образом.

Если сопротивление, включенное на ступени U_б, задано:

а) в относительных единицах x_*_(н) при S_н и U_н (генераторы, трансформаторы), то

;

б) в процентах x_(н) % при I_н и U_н (реакторы), то

;

в) в Омах x (воздушные линии, кабели) на единицу длины, то при длине

В указанных формулах следует принимать U_б той ступени, на которой находится данный элемент.

Э.д.с. источников при принятых базисных условиях определяются по формуле

При приближенном приведении параметров к базисной ступени в относительных единицах используются следующие формулы:

генераторы

, ;

трансформаторы

;

воздушные и кабельные линии

;

где U_нл - среднее значение номинального напряжения ЛЭП или КЛ;

нагрузка

для момента t = 0

, ;

для момента t_¥

, .

Способ приведения параметров к базисной ступени точное или приближенное выбирается студентом самостоятельно.

2.3.3 Преобразование схем замещения

Преобразование схемы замещения выполняется в направлении от источников питания к месту короткого замыкания. Для приведения к простейшему виду схемы замещения с несколькими источниками производят замену отдельных генерирующих ветвей с э.д.с. Е₁, Е₂, …, Е_n и сопротивлениями x₁, x₂, …, x_n одной эквивалентной генерирующей ветвью (таблица 5).

2.3.4 Расчет токов и напряжений в точке к.з.

Ток прямой последовательности для различных видов к.з. можно определить по следующей формуле

где Е₁_å - результирующая э.д.с. схемы прямой последовательности;

x₁_å - результирующее сопротивление схемы прямой последовательности относительно точки к.з.;

- дополнительное сопротивление, зависящее от вида к.з. и результирующих сопротивлений схем обратной и нулевой последовательностей.

Периодическая составляющая тока поврежденной фазы в месте к.з.

где m⁽ⁿ⁾ - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида к.з.

Для трехфазного к.з. и m⁽ⁿ⁾ =1.

Значения и коэффициента m⁽ⁿ⁾ для несимметричных к.з. приведены в таблице Х. Там же даны основные расчетные формулы для токов и напряжений в месте повреждения для различных видов несимметричных к.з.

Таблица 5 - Основные формулы преобразования схем замещения

Производимое преобразование	Схемы	Э.д.с. и сопротивления преобразованной схемы
До преобразования	После преобразования
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Преобразование треугольника в эквивалентную звезду
Преобразование звезды в эквивалентный треугольник

Таблица 6 - Основные формулы, применяемые при расчете КЗ

Определяемые величины	Вид короткого замыкания
Двухфазное	Однофазное	Двухфазное на землю

Условное обозначение вида КЗ (n)	(2)	(1)	(1,1)
Дополнительное сопротивление
Коэффициент m⁽ⁿ⁾
Токи в месте КЗ прямой последова-тельности фазы А,
То же обратной последователь-ности фазы А,
То же нулевой последовательности,
Ток в месте КЗ фазы А,
То же фазы B,
То же фазы C,
Напряжения в месте КЗ прямой последователь-ности фазы А,

Продолжение таблицы 6


То же обратной последователь-ности фазы А,
То же нулевой последователь-ности,
Напряжения в месте КЗ фазы А,
То же фазы B,
То же фазы C,