Вопрос 1.1 Основные понятия и определения

Лекция 1

Переход из одного исходного режима электрической системы (ЭС) в другой сопровождается переходным процессом. В силу физических свойств ЭС этот переходный процесс является единым по своей природе и должен рассчитываться, строго говоря, на основе общего математического описания. Однако в большинстве практических задач принимают, что переходный процесс состоит из ряда процессов, сменяющих друг друга и характеризующих изменение определенной группы параметров режима.

Переходный процесс в ЭС характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе. Благодаря довольно большой механической инерции вращающихся электрических машин начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями. Эта стадия переходного процесса носит название электромагнитного. В последствии электромагнитный переходный процесс дополняется механическим переходным процессом. Эта стадия переходного процесса носит название электромеханического.

В настоящем курсе мы будем изучать электромагнитные переходные процессы в ЭС, т.е. такие процессы, при расчете которых допустимо не учитывать изменение частоты вращения роторов электрических машин. Электромеханические переходные процессы будут изучаться в следующий части курса.

Электромагнитная система – условно выделенная часть энергетической системы в которой производится, преобразуется, передается и потребляется электроэнергия.

Город Харьков снабжают ТЭЦ-5, ТЭЦ-3, Эсхар.

Электроэнергия вырабатывается генераторами напряжением не выше 27 кВ (наиболее распространенные). Также используют генераторы 20 кВ мощностью 300 МВА. Наиболее распространены сети с классом напряжения 110 кВ – 330 кВ – 750 кВ. Класс напряжения 220 кВ мало используется.

Режимом системы называется совокупность процессов, которые характеризуют состоянием электрической системы.

В данном курсе из всех режимов функционирования электрической системы рассматривается только аварийный режим, а также рассматриваются нормальный и аварийный режимы для 3-х фазных сетей.

Следует различать параметры режима и параметры системы.

К параметрами режима П_р. относятся значения мощности, напряжения, тока, углов сдвига векторов э. д. с., напряжений, токов, частоты и т. д.

Параметры системы — это показатели П_с, количественно определяющие физические свойства системы как некоторого материального сооружения, зави­сящие от схемы соединений ее элементов и принимаемых допущений. К парамет­рам системы относятся значения полных, активных и реактивных сопро­тивлений, проводимостей элементов, собственных и взаимных сопротивлений, коэффициентов трансформации, постоянных времени, коэффициентов усиления и т д. Например, если для некоторого элемента системы ток İ черезсопротивление R, определяется

İ = Ù/R,

где İ и Ù – параметры режима; а R – параметр системы.

Параметры и системы и режима взаимосвязаны.

Ток в ветви сложной системы определяется параметрами режима (э. д. с. Ė₁,Ė₂,…Ė_n) и параметрами системы (проводимостями Y₁₁, Y₁₂,…, Y_1k):

İ₁= Ė₁ Y₁₁+ Ė₂ Y₁₂ +…+Ė_n Y_1k

Ряд параметров системы в той или иной мере зависит от режима. Такая система будет нелинейной. Однако во многих практических задачах параметры этой системы обычно можно полагать неизменяющимися, считая систему линейной. Случаи, когда нелинейность, обусловленную изменением параметров системы, необходимо учесть, необходимо специально оговаривать.

Нелинейность другого вида в изучаемой системе, обычно учитываемая при анализе, обусловлена характером соотношений между параметрами ее режима. Например, мощность Р, связанная квадратичной зависимостью с напряжением U и синусоидальной — с углом расхождения векторов напряжений по концам передачи δ, будет нелинейной функцией этих величин:

Р = U²/R; Р = (U₁U₂/Х)sinδ

где Р, Х - параметры системы.)

Режимы электрической системы разделяются на две большие группы устано­вившиеся режимы и переходные режимы.

Внутри этих групп различают следующие виды режимов:

- нормальные установившиеся — длительные режимы, применительно к которым при проектировании электрической системы определяются ее основные технико-экономические характеристики;

- нормальные переходные — режимы, во время которых система переходит от одного рабочего состояния к другому;

- аварийные — установившиеся и переходные режимы, для которых опреде­ляются технические характеристики устройств, предназначенных для ликви­дации аварии, и выясняются условия дальнейшей работы системы;

- послеаварийные установившиеся — режимы, которые в общем случае характеризуются изменением нормальной схемы системы, например, отключением какого-либо элемента или ряда элементов. В послеаварийном режиме система может работать с несколько ухудшенными технико-экономическими характеристиками по сравнению с характеристиками нормального режима.

Для режимов указанных видов устанавливаются и более мелкие градации Так, говоря о режиме того или иного вида, обычно имеют в виду состояние системы на некотором интервале времени. При этом указывают значение или другие признаки этого интервала (например, режим «после отключения короткогозамыкания», «до срабатывания релейной защиты от повышения напряжения» и т.п.)

Любые переходные режимы возникают в результате изменения параметров системы, вызванных какими-либо причинами. Эти причины называются возмущающими воздействиями.

Понятие 3-х фазных сетей и переменного тока ввел в свое время
М. Тесла.

Преимущества трехфазных сетей переменного тока:

- преобразование в разное напряжение;

- малое сечение провода (по сравнению с постоянным током);

- простая конструкция двигателей, использующих вращающееся магнитное поле.

Переход системы от одного режима к другому называется переходным процессом.

Причины возникновения переходных процессов - различные внешние воздействия.

Основным внешним возмущением считаются различные короткие замыкания.

В трехфазных сетях коротким замыканием называется всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с эффективно заземленными нейтралями трансформаторов – также замыкание одной или нескольких фаз на землю.