Составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей

Схема прямой последовательности является обычной схемой, которую составляют при любом симметричном режиме.

Схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности, поскольку пути циркуляции токов обратной последовательности те же, что и токов прямой последовательности. Различие между ними состоит в том, что в схеме обратной последовательности эдс всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю и, кроме того, считают, что сопротивления обратной последовательности синхронных машин и нагрузок практически постоянны и не зависят от вида и условий возникшей несимметрии, а также от продолжительности переходного процесса.

Началом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и нагрузочных ветвей; это точка нулевого потенциала схемы соответствующей последовательности.

Концом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, где возникла рассматриваемая несимметрия.

При необходимости учета емкостной проводимости последняя должна быть введена аналогично нагрузочной ветви, потенциал свободного конца которой равен нулю.

Схема нулевой последовательности в значительной мере определяется соединением обмоток имеющихся в схеме трансформаторов и автотрансформаторов. Токи нулевой последовательности по существу являются однофазным током, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю и параллельным ей цепям.

Чтобы составить схему замещения нулевой последовательности, следует допустить, что в точке несимметричного кз все фазы соединены между собой накоротко и между этой точкой и землей приложено напряжение нулевой последовательности. Затем, идя от точки кз поочередно в разные стороны, необходимо на каждой ступени напряжения исходной расчетной схемы выявить возможные пути циркуляции токов нулевой последовательности (циркуляция этих токов возможна только в тех ветвях, которые образуют контуры для замыкания токов через землю и параллельные ей цепи) и соответственно определить элементы этой схемы, которые должны быть введены в схему замещения. При этом следует иметь в виду, что сопротивление нулевой последовательности трансформатора со стороны обмотки, соединенной в треугольник или звезду с незаземленной нейтралью, бесконечно велико, поэтому трансформаторы с указанными схемами соединения и все находящиеся за ними элементы исходной расчетной схемы в схему замещения нулевой последовательности не входят.

Циркуляция токов нулевой последовательности возможна только в том случае, если обмотка трансформатора, обращенная в сторону расчетной точки кз, соединена в звезду с заземленной нейтралью.

Сопротивление, через которое заземлена нейтраль трансформатора, генератора, двигателя, нагрузки, должна быть введено в схему нулевой последовательности утроенной величиной.

Процедуру составления схем замещения последовательностей при несимметричном коротком замыкании рассмотрим для исходной расчетной схемы электроустановки, приведенной на рис. 9.11.

 

Рис. 9.11.  Исходная расчетная схема электроустановки

Схема замещения для первой последовательности приведена на рис. 9.12. В схеме сопротивление ВЛ для токов первой последовательности X_Л1=X_уд1ˑL, где X_уд1 – удельное сопротивление первой последовательности ВЛ, U _k1 – напряжение первой последовательности в точке кз; параметры остальных элементов схемы те же, как и при расчете симметричных коротких замыканий.

 

Рис. 9.12. Схема замещения первой последовательности

 

Рис.9.13. Преобразованная схема

 замещения первой последовательности

 

В преобразованная схеме замещения первой последовательности, представленной на рис. 9.13:

 

Уравнение контурного тока для преобразованной схемы замещения прямой последовательности

 

Схема замещения и преобразованная схема обратной последовательности представлены на рис. 9.14 а, б.

Уравнение контурного тока для преобразованной схемы замещения запишется в виде:

Рис. 9.14. Схема замещения обратной последовательности: а – исходная;

б – преобразованная

Сопротивления обратной последовательности в схеме замещения такие же как и для прямой последовательности за исключением сопротивления синхронного генератора.

Эдс обратной последовательности для СГ и генераторов системы существовать не может, т.к. это означало бы, что генераторы должны изменить направление вращения роторов, что физически невозможно.

Схема замещения и преобразованная схема нулевой последовательности представлена на рис. 9.15.

В схеме замещения Xл0 = Xуд0 · L – сопротивление ВЛ токам нулевой последовательности, Xт10, Xт20 – сопротивления трансформаторов токам нулевой последовательности. В преобразованной схеме эквивалентное сопротивление нулевой последовательности  определяется по формуле

Рис. 9.15. Схема замещения нулевой последовательности: а – исходная,                   б – преобразованная

Уравнение контурного тока для преобразованной схемы нулевой последовательности

 

В схеме замещения нулевой последовательности эдс нулевой последовательности источников, также как и в схеме замещения обратной последовательности, равны нулю.