Самара 2006
УДК 681.311
Переходные процессы в электроэнергетических системах: Метод. указ. для курсового и дипломного проектирования/ Н.Н.Родионов; Самар. гос. техн. ун-т, Самара, 2006. 47 с.
Методические указания составлены в соответствии с программой «Переходные процессы в электроэнергетических системах» и учебным планом специальности 140211. Предназначены для студентов очного. очно-заочного и заочного обучения.
Ил. 5. Табл. 3. Библиограф.: 10 назв.
Печатается по решению научно-методического совета электротехнического факультета
 |  | ||
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Переходные процессы возникают в системах электроснабжения (СЭС) как при нормальной эксплуатации (включение и выключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей, производство испытаний и т.д.), так и аварийных условиях (обрыв нагруженной цепи или отдельной ее фазы, короткое замыкание, выпадение машины из синхронизма и т.д.), при этом они характеризуются совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе. Последние взаимно связаны и по существу представляют единое целое. Тем не менее благодаря довольно большой механической инерции вращающихся машин начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями [1].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Из всего многообразия электромагнитных переходных процессов в электрических системах наиболее распространены процессы, вызванные:
- включением и отключением двигателей и других приемников электроэнергии;
- коротким замыкание в системе, а также повторным включением и отключением короткозамкнутой цепи;
- возникновением местной несимметрии в системе (например, отключение одной фазы линии электропередачи);
- действием форсировки возбуждения синхронных машин, а также их развозбуждением (т.е. гашением их магнитного поля);
- несинхронным включением синхронных машин.
Коротким замыканием в трехфазной электрической системе называют соединение между проводниками или элементами фаз электрической цепи, а в системах с заземленной нейтралью – замыкание фазных проводников на землю.
Трехфазные короткие замыкания называются симметричными, а двухфазные, двухфазные на землю и однофазные короткие замыкания – несимметричными.
От момента возникновения короткого замыкания, называемого начальным моментом, и до установившегося режима происходит переходный процесс, во время которого ток и напряжение изменяют свою величину.
В соответствии с этим различают следующие значения тока короткого замыкания.
Полный ток короткого замыкания I к представляет собой сумму периодической и апериодической составляющих.
Ударный ток короткого замыкания I у представляет собой максимальное мгновенное значение полного тока к.з. и вычисляется при проверки оборудования и токопроводов на динамическую устойчивость от возникающих электродинамических (механических) усилий.
Начальный ток короткого замыкания I о называют сверхпереходным током к.з. при учете свободных затухающих токов в успокоительной (демпферной) обмотке и обмотке ротора или переходным током к.з. при учете свободных затухающих токов только обмотке ротора (при отсутствии успокоительных обмоток).
Установившейся ток короткого замыкания представляет собой периодическую составляющую после окончания переходного процесса, в том числе и процессов, связанных с работой автоматических регуляторов.
Апериодическая составляющая тока к.з. I a определяется энергией, запасенной в реактивных элементах электрической цепи. и затухает по закону показательной функции, при этом скорость затухания зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлениями цепи к.з.: чем больше активное сопротивление, тем затухание происходит интенсивнее.
Периодическая составляющая тока к.з. I п определяется энергией, генерируемой источниками питания, и соответственно их параметрами (а также наличием или отсутствием автоматической регулировки возбуждения АРВ) [2, 3]
Причиной к.з. обычно являются нарушение изоляции, которые называются перенапряжениями, старением изоляции, механическими повреждениями, неудовлетворительным уходом за электрическим оборудованием, неправильными действиями эксплуатационного персонала т.д.
Последствиями могут быть механические и термические повреждения оборудования, снижение уровня напряжения в сети, нарушение устойчивости работы генераторов и электрических систем, электромагнитное влияние на линии связи, перерыв электроснабжения и хозяйственный ущерб.
Расчеты токов к.з. выполняются для решения следующих практических задач:
- составление, оценка и выбор схем электрических соединений как отдельных электроустановок (станций, подстанций), так и системы в целом;
- оценка условий работы потребителей при аварийных режимах;
- выбор всех электротехнических аппаратов;
- проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматики;
- выбор средств, ограничивающих снижение напряжения при протекании токов к.з.;
- выбор разрядников;
- анализ происшедших аварий;
- проведение различных испытаний;
- конструктивные решения элементов распределительных устройств;
- проектирование заземляющих устройств;
- определение влияний на линиях связи;
- определение числа заземленных нейтралей и их размещение в системе.