4 Методичні вказівки
При проектуванні та експлуатації електроенергетичних систем (ЕЕС) у цілому і окремих електроустановок для вирішення багатьох технічних питань необхідно провести розрахунки електромагнітних перехідних процесів.
Під розрахунком електромагнітного перехідного процесу звичайно розуміють обчислення струмів і напруг у системі електропостачання при заданих умовах. Залежносто від призначення такого розрахунку знаходять зазначені величини для необхідного моменту часу або їх зміну протягом усього процесу.
Припущення, прийняті в розрахунках перехідного процесу при коротких замиканнях (КЗ):
1) не враховують насичення магнітних систем;
2) нехтують струмами намагнічування трансформаторів;
3) припускають, що всі елементи ЕЕС симетричні, а порушення симетрії відбувається тільки в місці КЗ;
4) навантаження враховують приблизно;
5) не враховують активні опори елементів схеми, якщо відношення результуючих опорів від джерела до точки КЗ
Rрез / Xрез < 1/3.
При розв’язанні задачі визначення струмів КЗ виділяють основні етапи:
1) вибір розрахункових умов;
2) визначення параметрів елементів розрахункової схеми. Параметри елементів розрахункової схеми установлюються відповідно до їх паспортних даних. За відсутності останніх параметри можна вибирати з довідкової літератури;
3) складання схеми заміщення. Схеми заміщення виконують в однолінійному зображенні, при цьому усі елементи і прикладені ЕРС доцільно позначати порядковими номерами і вказувати їх величини;
4) розрахунок режиму КЗ. Після складання схеми заміщення розрахунок режиму КЗ являє собою звичайну задачу визначення струмів і напруг у схемі з відомими для неї опорами і прикладеними ЕРС. Розв’язання такої задачі у загальному випадку можна виконати за допомогою законів Кірхгофа.
Відповідно до цільового призначення проведеного на практиці розрахунку електромагнітного перехідного процесу установлюють вихідні розрахункові умови. До розрахункових умов відносять вибір розрахункової схеми, виду КЗ, вибір моменту часу від початку КЗ, вибір місця розміщення точки КЗ.
Складена розрахункова схема повинна включати генератори, що беруть участь у живленні КЗ, і всі елементи їх зв’язків як з місцем КЗ, так і між собою – лінії, кабелі, трансформатори, реактори. Додаткові джерела – синхронні компенсатори, великі двигуни, дрібні станції варто зводити в схему тільки в тих випадках, коли вони порівняно близько розташовані до місця КЗ. Дуже великі джерела (суміжні системи й ін.) часто можна заміняти джерелами необмеженої потужності, тобто вважати, що напруги в точках їхнього приєднання в схемі залишаються незмінними протягом усього процесу КЗ.
При обліку навантажень їх можна об'єднати в досить великі групи: навантаження району мережі, підстанції, секції шин і т.д.
До елементів ЕЕС, опору яких враховуються при розрахунках струмів КЗ, відносяться: генератори, силові трансформатори, повітряні і кабельні лінії, реактори і навантаження. Значення опорів визначаються або по каталожним даним (генератори, трансформатори, реактори), або по питомих параметрах (повітряні і кабельні лінії).
Формули для зведення опорів елементів ЕЕС у відносні одиниці при прийнятих базисних умовах подані в табл. 4.1.
Після складання схеми заміщення, визначення опору всіх елементів і зведення опорів до одного ступеня трансформації схема перетворюється до простого вигляду, показаного на рис. 4.1.
Рисунок 4.1 – Результуюча схема заміщення
Таблиця 4.1 – Формули для визначення реактивних опорів елементів СЕС
Найменування |
Схема заміщення |
Реактивні опори елементів |
|
Відносні номінальні одиниці |
Іменовані одиниці |
||
Синхронний генератор (система) |
|
|
|
Двохобмотковий трансформатор |
|
Uк, % |
|
Триобмотковий трансформатор |
|
|
|
ЛЕП: повітряна або кабельна |
|
Хо, Ом/км |
Xо L |
Струмообмежувальний реактор |
|
ХР % |
|
При перетвореннях схем у ході виконання розрахунків потрібно враховувати деякі специфічні особливості:
1. Першочерговою задачею розрахунку КЗ є визначення струму безпосередньо в аварійній вітці або в місці КЗ. Тому перетворення схеми потрібно вести так, щоб аварійна вітка по можливості була збережена до кінця перетворення або, у крайньому випадку, брала участь у ньому на останніх етапах.
2. Для перетворення схем використовуються методи, відомі з ТОЕ. Так, послідовні опори безпосередньо додаються, паралельні – додаються через провідності і т.д.
Якщо схема містить замкнуті контури, для перетворення її до найпростішого виду необхідно використовувати більш складні прийоми.
Перетворення трикутника в зірку:
Перетворення зірки в трикутник:
Заміна
декількох джерел одним еквівалентним:
При
двох вітках:
.
Еквівалентна заміна генераторних віток одним еквівалентним генератором можлива, якщо:
1) генератори, що живлять точку КЗ, однотипні (турбогенератори або гідрогенератори);
2) генератори, що живлять точку КЗ, порівнянної потужності і мають порівнянну віддаленість від точки КЗ.
3. Коефіцієнти розподілу струмів. Часто виникає необхідність у визначенні взаємних опорів між точкою КЗ і окремими джерелами. Для цієї мети використовуються коефіцієнти розподілу.
Рисунок 4.2 – Перетворення схеми за допомогою коефіцієнтів розподілу
Наприклад, коли два джерела позв’язані з точкою КЗ через загальний опір (рис. 4.2 а), параметри схеми заміщення (рис. 4.2 б) визначаються в такий спосіб:
,
де С1 і С2 – коефіцієнти розподілу, тобто відносні значення струмів КЗ, якими кожен генератор бере участь у живленні точки КЗ.
Справедлива перевірка:
С1 + С2 = 1.
Величини опорів схеми заміщення складуть:
.