Особенности схем замещения преобразовательных подстанций

Разумеется, что полученные на основе векторной диаграммы схемы замеще­ния генераторов совпадают с теми схемами, которые известны из дисциплин «Элек­трические машины» и «Электромагнитные переходные процессы». Напомним схе­мы замещения основных элементов электрической системы (табл. 6.3).

Линии электропередачи.При исследовании переходных процессов линии электропередачи могут замещаться Т- или П-образными схемами замещения:

Z_л= r_л + jx_л; r_л=r₀l; x_л=x₀l; y_л=b₀l

где l — длина линии, км; r₀ и х₀ — удельные активное и индуктивное сопротив­ления линии, Ом/км; b₀ — удельная емкостная проводимость линии, См/км [1/(Ом- км)].

При длинах линии более 300 км в указанные соотношения должны вводиться поправочные коэффициенты, принимаемые комплексными при длинах линии более 1000 км.

При упрощенном рассмотрении электромеханических переходных процессов воздушные линии могут заменяться полными Z_л или чисто реактивными х_л сопротивлениями. Основанием к этому могут быть или небольшая длина линии, или наличие компенсирующих устройств (шунтирующих реакторов), унич­тожающих в схеме замещения составляющую емкостной проводимости.

Активное сопротивление в упрощенных расчетах часто может не учитываться, так как в мощных электропередачах, имеющих провода большого сечения, оново много раз меньше реактивного. При изучении переходных процессов в системах, имеющих малую мощность или содержащих кабельные линии, активное сопро­тивление следует учитывать.

Асинхронные двигатели.Асинхронные • двигатели при исследовании пере­ходных процессов представляются (см. табл. 6.3) известной схемой 2, а, ото­бражающей основные контуры машины с учетом потерь.

Для расчетов, выявляющих количественные соотношения, рекомендуется пользоваться более точными схемами замещения.

В практических расчетах часто применяют упрощенные в той или иной сте­пени схемы замещения двигателя. Степень упрощения зависит от поставленных в каждом конкретном случае задач и точности расчета. Во многих случаях при­емлемую точность обеспечивает Г-образная схема замещения 2, б. Для анализа общих соотношений и оценки влияния процессов, происходящих в двигателе, на систему можно воспользоваться грубо приближенной схемой 2, в, дающей за­вышение вращающего момента двигателя на 10—15%, или даже схемой 2, г.

Трансформаторы.При составлении схемы замещения для исследования пере­ходных электромеханических процессов в системах трансформаторы можно представить Г-образными схемами 3, в, объединяя сопротивления Х\ и Хц обмо­ток, а также относя сопротивление ветви намагничивания к стороне высшего или низшего напряжения в зависимости от удобства преобразования схемы сис­темы в дальнейших расчетах. В ряде случаев ветвь намагничивания опускается (схема 3, г).

Синхронные машины (генераторы). Комплексная схема замещения машины показана на рис. 6.6. Соответствующие частные схемы для определения ре­активных сопротивлений, представляющих генератор в некоторых характерных режимах, приведены в графах 4.1—4.4 табл. 6.3. Эти схемы предполагают, что синхронно работающий генератор находится или в начальной стадии переход­ного процесса (x _d^’, x_d^’, x_q^’), или в установившемся режиме (x_d, x_q). При асин­хронном режиме (работа при скольжении s Ф 0) приближенные Г-образные частные схемы для определения сопротивлений Z_d^’ Z_d^’’ Z_q^’’ получаются на ос­нове схем, изображенных на рис. 6.6. Они принимают вид схем, показанных в графе 4.3 табл. 6.3. Эти схемы аналогичны упрощенной Г-образной схеме заме­щения 2, в асинхронного двигателя.

Дальнейшее упрощение заключается в отбрасывании ветви намагничива­ния аналогично тому, как это было сделано для асинхронного двигателя. После этого схемы приобретают вид схем 4.4, а, б, в табл. 6.3. Входящие в них сопро­тивления xi, x_a, х₃ легко представить через основные каталожные параметры

синхронного генератора. Так, рассматривая cхему 4.3, а в предположении, что r_f = 0, а также учитывая, что x_l + x_a/d = х_d и x_l + x_f = x_t, получим

x_d^’ = х_d х_l /(х_d + х₁),

откуда

x₁ = x_d x_d^’ /(x_d — x'_d).

Аналогично из схем рис. 4.3, б, в будем иметь соответственно

x₂=x_d^’x_d^’’/(x_d^’-x_d^”) x₃=x_q x_q^’’/(x_q – x_q^”)

Заметим, что схемы замещения 4.4, а, б в основном только качественно от­ражают происходящие явления. В самом деле, схема 4.4, а предполагает, что на роторе машины действует только одна короткозамкнутая обмотка возбуждения. Схема 4.4, б соответствует такому же предположению относительно продольной демпферной обмотки, а схема 4.4, в — относительно поперечной. Однако, не­смотря на грубость этих предположений, получаемые на их основе приближенные Г-образные схемы замещения часто могут быть полезны не только для оценки характера процесса, но и для выявления важных количественных соотношений.