2020-04-07
1219
Внезапное КЗ на зажимах генератора приводит к возникновению в нем переходного процесса, обусловленного уменьшением сопротивления короткозамкнутой цепи по сравнению с ее сопротивлением в нормальном режиме.
Переход электрической цепи из одного состояния в другое сопровождается появлением апериодического (свободного) тока, который накладывается на периодический (принужденный) ток, генерируемый источниками питания. Изменения полного тока и его составляющих на зажимах одной из фаз трехфазного генератора без АРВ при КЗ показаны на рисунке 2.23.
Рис. 2.23. Изменение полного тока и его составляющих одной из фаз генератора без АРВ при внезапном КЗ на его зажимах
До начала КЗ (точка 0) генератор работал в нормальном режиме, при котором в цепи нагрузки протекал ток iН, отстающий по фазе от ЭДС на угол φ. В момент времени, когда ток нагрузки имел значение iН0, произошло КЗ, под влиянием которого наступил переходный процесс, сопровождающийся увеличением тока.
При КЗ на зажимах генератора и вблизи расположенных от него точках сети преобладающее значение имеет индуктивное сопротивление цепи, поэтому ее активным сопротивлением можно пренебречь. При этом угол φК близок к 90° и всегда больше φН.
|
|
|
Начальные значения апериодических составляющих зависят от фазы включения цепи на КЗ. Максимальное значение апериодической составляющей тока КЗ в начальный момент iА0 зависит как от фазы включения, так и от предшествующего тока нагрузки iН0 поврежденной цепи.
При φК ≈ 90° максимум апериодической составляющей тока КЗ наблюдается при нулевой фазе включения на КЗ и отсутствии предшествующего тока в цепи. В этом случае значение iА0 оказывается равным амплитуде периодической составляющей, если в момент КЗ эта составляющая имеет максимум, т. е.
iА0 = iП0 = IП.МАХ = 
I". (2.43)
Полный ток КЗ во время переходного процесса состоит из периодической и апериодической составляющих.
Мгновенное значение полного тока КЗ в любой момент времени t
. (2.44)
Периодическая составляющая тока КЗ, если напряжение источника в течение переходного процесса не изменяется, остается неизменной по амплитуде и определяется выражением
. (2.45)
Для генераторов без АРВ с исчезновением апериодического тока переходной процесс не заканчивается.
Поскольку генератор является источником конечной мощности и в соответствии с принятым условием работает без АРВ, напряжение на его зажимах, а следовательно, и периодическая составляющая тока КЗ с течением времени уменьшаются. Объясняется это тем, что по мере затухания свободных токов, наведенных в начальный момент КЗ в обмотке возбуждения, демпферных обмотках и в массиве ротора, поток реакции статора при неизменном токе возбуждения ослабляет результирующий магнитный поток в воздушном зазоре генератора. Последнее обстоятельство приводит к уменьшению ЭДС, наводимой в статоре, падению напряжения на зажимах генератора и изменению периодической составляющей тока КЗ.
|
|
|
На рисунке 2.23 периодическая составляющая тока КЗ iП в течение переходного процесса изображена в виде синусоиды с убывающей амплитудой. Заметим при этом, что длительность переходного процесса превышает время затухания апериодической составляющей тока КЗ. Кроме того, начальный ток КЗ больше установившегося значения тока (I" > I∞).
Апериодическая составляющая тока КЗ в любой момент времени t определяется исходя из затухания ее по экспоненциальному закону по (2.39)
, (2.46)
где 
- коэффициент затухания апериодической составляющей.
Кривая полного тока КЗ получается при сложении значений периодической и апериодической составляющих в каждый момент времени с учетом их знака. Она асимметрична относительно оси времени. Ее криволинейной осью симметрии служит кривая апериодической составляющей. После полного затухания последней кривая полного тока КЗ сливается с периодической составляющей. Максимальное мгновенное значение полного тока КЗ называется ударным током. Он возникает при первом наибольшем значении периодической составляющей, совпадающей по знаку с апериодической составляющей тока КЗ, т.е. через полпериода после появления КЗ (t=0,01 c).
