Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

СЭЭС (конспект лекций)

.pdf
Скачиваний:
264
Добавлен:
27.02.2016
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

Rп≠0

α

0

1

Рис.223.

Защита ОВ СГ от повышения напряжения (превышения).

Устройство гашения поля: снижение тока возбуждения необходимо производить так, чтобы возникающая на обмотке э.д.с. самоиндукции Есм не превышала допустимого значения для её изоляции. (Кратковременно допустимо ≈ 1500 В). Для этого величину броска тока при оключении обмотки ограничивают добавочным резистором, включаемого последовательно с обмоткой; включением так называемой деионной решётки вместо резистора или сбросом энергии магнитного поля ОВ в питающую сеть посредством вентильного преобразователя в инверторном режиме.

Контакты 1 и 2 работают с перекрытием по времени на 1-2 с (чтобы не было дуги от увеличения U) Через секунду К2 размыкается, а К1 остаётся замкнутым.

Рис.224.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

t

 

 

d iв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e−

t

 

2

L

 

 

+(R

d

+r

в

) i=0; i

в

=I

н

T в

;

 

 

 

 

 

В d t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t=1÷2 c.

TВ

=

 

L В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

д

+r

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iнач

iв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

Рис.225.

Расчёт добавочного сопротивления Rд.

1)Для сетей с Uв = 110÷220 В : Rд = (4÷5)rв

2)Для сетей с Uв = 24÷48 В : Rд = (7÷8)rв

Uдоп max ≤ Kн Uосл Kн = 0,6.

2. Применение деионной решётки.

АПП остаётся, но его конструкция меняется: контакт 1 имеет деионную решётку. Это набор стальных пластин.

Рис.226.

Порядок работы: К1 замыкается, а потом размыкается. ∑Uд ≤ Uдоп max

К =

U до пmax

, где K - количество пластин; Iнач - начальный ток.

 

 

 

 

 

 

 

rв Iн аh

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время горения дуги определяется по формуле:

t = Tв ln

k +1

;

Tв

=

L в

 

 

 

k

 

rв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.227.

Uдоп max

 

В качестве Rд иногда применяют специальный полупровод-

 

никовый резистор, сопротивление которого зависит от при-

 

 

 

iв

ложенного к нему напряжения, ↑U → ↑R.

 

 

t tг

Рис.228.

3. Применение тиристорного преобразователя путём перевода его в инверторный режим.

Рис.229.

ТВ - тиристорный возбудитель; +Р=+iв Ud; -P=+iв (-Ud)

Защита генераторов от К.З. с помощью максимальных реле (реле max. тока), встроенных в АВ или устанавливаемых отдельно. Селективность обеспечивается с помощью регулируемой выдержки времени.

Защита судовых электродвигателей.

Основными ненормальными режимами для АД являются: Перегрузка, возникающая из-за:

•превышения нагрузки на двигатель над его Р: S↑,I↑;

•перегрузка вследствии обрыва фазы (т.к. ток через 1 фазу равен 0, а две другие фазы перегружаются);

•выработка подшипников. При этом возникают радиальные биения;

•неправильная перемотка двигателя (ассиметрия токов из-за неравного количества витков или иной марки провода). Вся мощность тока обратной последовательности идёт на нагрев ротора.

Различного рода К.З. внутри двигателя: замыкания на корпус; замыкания между фазами. Защита двигателя от многофазных К.З. осуществляется:

•с помощью максимальных токовых реле, встраеваемых в фазы;

•с помощью встроенных реле максимального тока в установочные выключатели.

I*

 

 

Iср

5

 

4

 

3

n

2

i

1

 

t 0

tп=1-5 с. Рис.230.

Iср > Iп, где Iп - пусковой ток; Iср - ток срабатывания. Iср = Kн Iг, Kн - 1,4÷1,5 - коэффициент надёжности.

Ток срабатывания максимальной защиты (max реле) должен примерно в полтора раза превышать пусковой ток Iп для исключения ложных срабатываний.

t

tp≈0,5c.

I

Iср

Рис.231.

2. Защита спомощью установочных выключателей. t

 

 

 

tотс = 0,02÷0,04 с

ii

 

 

УСЛОВИЕ:

 

 

 

Iп < Iотс

 

 

tотс

Iп tп < Ii ti

0

 

 

I

Ii Iотс

Рис.232.

3. Если защита осуществляется с помощью плавких вставок:

Iпвс = Iп/Kн

Kн = 2,5 - нормальные условия; Kн = 1,6÷2 - тяжёлые условия пуска.

Рис.233.

Защита двигателя от перегрузки.

Защита осуществляется с помощью тепловых реле, встраеваемых в установочные выключатели.

Рис.234.

Iуст = Kн Iнд, где Kн = 1,2; 1,3; 1,4

Недостаток - зависимость от окружающей температуры.

Защита от снижения напряжения.

При ↓Uсети, ↓n , ↑S , ↓rдв , ↑I, уменьшается вращающий момент. Umin =

0,6÷0,8 Uном

Необходимо двигатель отключить от сети. При этом двигатели отключаются не все сразу, а по категориям важности, так же как и при перегрузке. Защита осуществляется с помощью реле минимального напряжения. Распространённая форма защиты - использование магнитных пускателей.

t

Рис.235.

 

 

 

 

 

 

/ / / / /

 

 

 

 

 

Работа

tmin

 

 

/ / / / /

 

 

 

 

/ / / /

U

Umin

Рис.236.

Защита выполняется таким образом в 95% случаев.

Защита от обрыва фазы.

При обрыве фазы ток, потребляемый двигателем, возрастает в 1,4 раза. Тепловая защита отключит такой двигатель через 15-20 мин. и более, что не допустимо, т.к. двигатель сгорит. Типовая защита от обрыва фазы (ОФ), применяемая на судах:

Рис.237.

При обрыве фазы наступает компенсация: реле Р обесточивается и рвётся цепь питания катушки K, что приводит к отключению двигателя от сети.

Устройство автоматической разгрузки генераторов по частоте.

fг

fxx

f

fном

∑Рнагр=∑Рг.ном

∑Pнагр

0 ∑Рнагр1

∑Рнагр1

Рис.238.

Данное устройство осуществляет контроль нагрузки генераторов по частоте тока в системе. Данное устройство отлючает потребители по степени их важности, если частота в системе снижается ниже нормы.

Конструкция и устройство: РЧ - реле частоты.

РВ - реле времени.

РП - исполнительное реле.

Рис.239.

Устройство реле частоты.

M = К Ф1 Ф2 Sinψ ; tgψ1 = X1 ;

R 1

X1 = ω L1 −

1

; tgψ2

=

X 2

;

ωc

R 2Σ

 

 

 

 

X 2 = ω L 2 ; R 2Σ = R 2 +K у

С помощью сопротивления Rу можно настроить схему так, что поток Ф1 и Ф2, и момент, действующий на этот ротор, будут равны "0". В нормальном режиме момент равен 0. С ростом частоты сопротивление в одном контуре растёт(с),а в другом уменьшается.

Рис.240.

При уменьшении частоты ротор повернётся по часовой стрелке и контакты замкнутся. Одно реле настраивается на 49 Гц, а другое - на 48 Гц.

Режимы К.З. в СЭС.

Это основной аварийный режим. При К.З. возникает :

1.Повышение тока до 10-12 Iном.

2.Значительные снижение U до 0,2÷0,1 Uн.

3. Выделение большого количества тепла Р ≈ I r.

4.Размягчение обмоток ЭМ и шинопроводов.

5.Под действием сильного магнитного поля происходит деформация размягчённых шинопроводов и лобовых частей обмоток эл. машин.

Различают виды КЗ:

1.Трёхфазное (симметричное замыкание).

2.Двухфазное.

3.Однофазное (замыкание на нулевой провод).

4.2-x и 3-x несимметричные замыкания.

На практике чаще всего встречается двухфазное КЗ, если его вовремя не отключить возникает трёхфазное КЗ. Симметричное КЗ расчитывается для одной фазы. Эквивалентная схема замещения и результирующее сопротивление цепи КЗ. Расчёт может производиться в именованных (MОм) и о.е. При наличии нескольких ступеней трансформации необходимо производить пересчёт всех сопротивлений, напряжений и токов, входящих в цепь КЗ, в базисные о.е. В базисной точке все величины (I,U,R) будут реальными, а в других точках будут зависеть от коэффициэнтов трансформации трансформаторов.

ПРИВЕДЕНИЕ:

СГ

СГ

базисная точка

ГРЩ S1,U1,Z1.

(1)

К1 (2)

Т1

К2 Т2

Кn

n+1; Кn+1

точка к.з.

Рис.241.

rn +1 (d ) = (K 1 K 2 . . . K n ) 2 rn +1 ; x n +1 (d ) = (K 1 K 2 . . . K n ) 2 x n +1

E n +1 (d ) = (K 1 K 2 . . . K n ) E n +1 ; I n +1 (d )

=

(

 

1

 

) I n +1

K 1

K 2

. . . K

 

 

 

 

 

 

n

K i =

U вi

> 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U н i

 

 

 

 

 

 

 

Результирующее сопротивление цепи КЗ: Z р е з (d ) =

( ∑ ri(d ) ) 2

+ ( ∑ x i(d ) ) 2

Пиведённое к базисной точке:

 

 

 

 

 

 

 

∑ri(б) = r1 + r2(б) +...+ r(n+1)(δ)

∑xi(б) = x1 + x2(б) +...+ x(n+1)(б)

Напряжение в базисной точке не равно напряжению в точке 2 (см.рис.). Это обусловлено падением напряжения на кабеле.

U

400В

U

380В К1 230В

Uсрi

L

0

Рис.242.

Соотношения не учитывают падение напряжения на кабельных трассах, т.е. в качестве Uвi=380В, а Uнi=230В. Для того, чтобы не производить расчёт U при определении Кi вводится понятие усреднённого напряжения участка. Кi=f( U)

r ( n + 1 ) ( d )

=

(

 

 

U с

р 1

) 2 r ( n + 1 ) ; x ( n + 1 ) ( d )

= (

 

U с

р 1

) 2 x ( n + 1 )

 

U с р ( n+ 1 )

U с р ( n+ 1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E ( n + 1 ) ( d )

=

 

(

U

с р 1

 

)

E ( n + 1 ) ; I ( n + 1 ) ( d )

= (

 

U с р 1 ( n+ 1 )

) I ( n + 1 )

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

U с р ( n+ 1 )

 

 

 

с р 1

 

 

В качестве Ucp = 12 В; 24 В;127 В; 230 В; 230 В; 400 В; 0,625 кB; 3,15 кВ. Расчёт в относительных единицах. Базисные единицы:

•Базисное напряжение - фазное напряжение генератора.

•За базисный ток - фазный ток генератора (1 генератор).

Если электростанция состоит из двух генераторов, то базисный ток расчитывают через базисную мощность.

I* =

I

; U *

 

=

U

; S*

 

=

S

; S

 

= ΣS

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

Iб

(б )

 

U фб

 

(б )

 

Sб

 

б

 

 

 

б i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sб = 3 Iб U фб = 3 Iб U лб

Iб =

3

Sб

= S1 +S2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U лб

3 U лб

 

 

 

 

 

 

 

Uлб=√3 Uфб;

*

 

U *(б )

=

U

I(б )

= Z

I*(б )

= Z (о м)

3

Iб

*

3

 

U лб Iб

= Z (о м)

Sб

Z (б ) =

I

*(б )

I U фб

U *(б )

U

лб

; Z (б ) = Z (о м)

3

U фб U лб

U 2лб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для того, чтобы делать расчёт в о.е. при наличии нескольких ступеней трансформатора сначала необходимо все сопротивления преобразовать с учётом ступеней трансформации к базисной точке в именованых еди-

ницах,

а затем

полученные

результаты

перевести

в

о.е.

Или

можно

 

поступить следующим образом:

Z (*б ) = Z (о м)

Sб

- в базисные величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2лб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

S б

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z (б

 

 

 

 

 

 

 

 

Для базисной точки:

Z 1

= Z 1

;

 

 

) =

S б

 

 

U 1

;

 

Z (d )

= Z 1

U 1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

U 2

 

S1

 

 

 

 

S

1

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Z 1

 

лб

 

 

 

 

 

 

 

лб

 

где S1, Z1, U1 - некоторые параметры, которые мы хотим перевести к базисным величинам (эквивалентный двига-

тель, участок цепи). Практические расчёты токов К.З.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение периодической составляющей тока с помощью расчётных кривых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iкз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iуд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iаt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√2 I”о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√2 I”0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tс=0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iпt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.243.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

t

 

 

 

 

 

 

I

 

=

I

 

+ I

; i

 

 

=

2 I

′′

 

 

+

 

 

 

 

 

 

, где I” - сверхпереходный ток К.З.

к з

a t

у д

 

 

 

2 I ′′ e

T a

 

 

 

 

п t

 

 

 

 

0 , 0 1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Метод расчётных кривых.

I*пt

t=0

t=0,05 c.

Zэкв

0

Рис.244.

I0,01 → t=0,01 ; I0 → t=0

Виды схем:

1)Симметричная схема,когда точка К.З. питает несколько одинаковых генераторов через одинаковые кабели.

2)Несимметричная,когда генераторы и кабели разные.

3)Генераторы и кабели разные,но имеется общий участок цепи,через который проходит ток К.З.

1.Расчёт по общему изменению.

S1=S2...=Sn; Zрез1=Zрез2=...Zрез.n; iуд(т.к.з.)=n iуi; где n-количесво генераторов.

Генераторы разные: Sб=∑Si; Iб=Iфн

Zрез2 Zрез3

Zрез1

К.З.

Рис.245.

2. S1≠S2≠S3≠...Sn; Zрез1≠Zрез2≠Zрез3≠Zрез.n

S1

S2

S3

Sn

 

Zрез2

Zрез3

Zрезn

Zрез1

т. К.З.

Рис.246.

 

n

 

 

 

S б

 

n

 

 

 

 

 

 

1 ) S б

= ∑

S i

; 2 ) I б

 

 

; 3 ) i уд = ∑

i уд i

3

U лб

 

i = 1

 

 

 

i = 1

 

Можно произвести расчёт в именованных единицах для каждой цепи отдельно,затем результаты складываются и переводятся в о.е. Расчёт по методу условных сопротивлений. Применяется, когда между генератором и точкой К.З. имеется общий участок сопротивления.

Z1

Г1

Z3

 

Г2

 

 

 

 

 

 

 

 

I1+I2

К.З.

Z

 

 

 

 

 

2

 

Zn

Гn

In Рис.247.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sб

 

 

 

 

 

 

Sб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S б = S НГ1 + S НГ 2

; Z б = Z

 

 

 

; I б i =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3 U лб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U лб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E1

= I1 Z1 +(I1+I2) Z3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E2

= I2 Z2 +(I1+I2) Z3;

 

 

 

 

 

2 −E1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−E 2

 

I2

=

 

E 2

 

 

 

+

 

E

 

 

; I1 =

 

 

 

 

 

E1

 

 

 

 

+

E1

;

 

 

Z 2 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

Z1 Z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1 Z 2

 

 

Z 2 +Z 3 +

 

 

 

Z1 +Z 2

+

 

 

 

Z1 +Z 3 +

 

Z1 Z 3

 

Z1 +Z 2

+

 

 

 

Z1

 

Z 3

 

 

 

 

 

Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 2

 

 

 

I = I1 +I2 =

 

E1

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

E 2

 

 

 

 

=

E1

+

 

E 2

;

 

 

 

 

 

 

 

Z1 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

Z 2 Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1 +Z 3 +

 

 

 

Z 2 +Z 3 +

 

 

 

 

Z1у

Z 2у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1y, Z2y - условные сопротивления для двухлучевой схемы.

Z1у

Г1

I1

Е1

Z2у КЗ

Г2

Е2

 

I2

 

Рис.248.

Расчитать ток К.З.в каждой ветви и найти суммарный ток К.З., тивления пересчитываем к мощности каждого генератора.

Z1у(1б )

=

S

б 1 ;

Z 2у(1б )

=

S

б 1 ; Z1у(1б ) = Z1у

S

б 1 ; Z 2у(2б ) = Z 2у

Z1у

 

 

Z 2у

 

 

 

 

Sб

 

Sб

Sб

Z1y(1б) - расчитывается при мощности Sнг1 Z1y - расчитывается при мощности Sб

ДАЛЕЕ ПО РАСЧЕТНЫМ КРИВЫМ:

Iпt(А) = I*пt(1б) Iб1+I*пt(2б) Iб2

Подобный расчёт справедлив и для n лучей.

I*пт

I*пт

используя расчётные кривые. Условные сопро-

Sб 2 ; Sб

to

to

I*пт(1б)

I*пт(2б)

t∞

t∞

Z*рез

Z*рез

Рис.249.

К.З. в СЭС постоянного тока.

Дифференциальные уравнения для машин постояннго тока.

Рис.250.

Mвя - взаимодействие якоря и ОВГ.

 

 

 

iя rя + Lя

di я

+ Mвя

diв

= eг-Uт.к.з.; iв rв + Lв

diв

+ Mяв

di я

= Uв

 

dt

dt

dt

dt

 

 

 

 

 

eг

a

b

Х.Х.Х.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

∑F

Рис.251.

Мвя и Мяв, Lя и Lв - нелинейны и зависят от тока якоря. В целом система Д.У. нелинейна. По принципу постоянства потокосцепления:

ψв = ∑iв Wi = const.

i*я

4

i*в

 

 

10

3

i*я max

8

 

 

6

2

 

4

i*я

 

2

1

i*в

t(с)

Рост тока возбуждения объясняется по принципу постоянства потокосцепления.Растёт потокосцепление в якоре,а контуры возбуждения и якоря магнитно связаны,следовательно растёт и iв. Снижение тока из-за наличия реакции якоря и из-за торможения П.Д. Порядок расчёта:

Фиктивное сопротивление генератора в режиме К.З. вводится для практических целей. Кривую К.З. знать не обязательно, а надо знать максимальное значение тока К.З.

0 0,05 0,1 0,15 Рис.252.

И этот максимальный ток К.З.(Iкз) можно достаточно точно определить,введя в расчёт фиктивное сопротивление.

rфг==

E г н

Кг Iг н

Максимальное значение тока К.З. ≈ i*я.max=10. При расчёте надо знать и токи К.З. двигателей.При К.З. двигатели переходят в генераторный режим, получая момент вращения за счёт инерции приводного механизма:

Кд=4 для Р≤4 кВт; Кд=6 для 10≤Р≤100 кВт; rфд=

E дн

; Кд=8 для Р>100 кВт;

Кд I дн

 

 

Расчёт цепи постоянного тока с учётом коэффициентов:

Егн

RΣг

 

 

 

Rк

Г

 

 

 

 

 

т.КЗ

 

 

 

 

 

rфг

 

rΣ

 

 

 

Едн

 

 

 

 

 

 

 

д

 

Д rфд

 

 

 

 

Рис.253.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]