Установившийся режим короткого замыкания. Методы расчета

 

Установившийся ток трехфазного КЗ I при отсутствии автоматического регулирования возбуждения (АРВ) генераторов в радиальной ветви, содержащей ЭДС Eэ, о.е., и эквивалентное сопротивление Xэ, о.е., определяется по формуле:

I=Iб Eэ/Xэ .

Генераторы в установившемся режиме вводятся в схему замещения синхронной ЭДС Eq и синхронным сопротивлением Xd . Величина ЭДС Eq определяется по формуле

Eq=√[(U0cosφ0)2+(U0 sinφ0+I0Xd)2] ,

где U0, I0, φ0 - параметры доаварийного режима на зажимах генератора.

Нагрузки учитывают эквивалентным сопротивлением в системе относительных единиц при полной рабочей мощности нагрузок и среднем номинальном напряжении, той ступени, где она присоединена; Xнаг(н)≈1,2.

Если доаварийным режимом является холостой ход, то нагрузка в схеме замещения отсутствует, а ЭДС генераторов принимают Eq=1.

Если до аварийного режима генератор работал при токе возбуждения If0, то ЭДС принимают в системе относительных единиц Eq=If0.

Расчет установившегося тока трехфазного короткого замыкания при наличии у генераторов автоматического регулирования возбуждения (АРВ) определяется режимом работы устройства форсировки возбуждения. Функцией АРВ является поддержание неизменным напряжения на шинах генератора независимо от режима его работы. Предельная величина ЭДС, которую может обеспечить при этом АРВ определяется как

Eqпрф?Uн,

где Кф - коэффициент форсировки, Кф=3¸5.

В первый момент КЗ АРВ не успевает воздействовать на ЭДС генераторов, поэтому сверхпереходный ток в схемах, содержащих генераторы с АРВ, определяется также как и при отсутствии АРВ.

В режиме установившегося КЗ генератор может работать в одном из двух режимов: предельного возбуждения и нормального напряжения. Если величина внешнего сопротивления Хвн (сопротивление между зажимами генератора и точкой КЗ) меньше критического Хкр, то генератор работает в режиме предельного возбуждения и вводится в схему замещения предельной ЭДС Eqпр и синхронным сопротивлением Хd (рис.3.9), в противном случае в режиме нормального напряжения вводится ЭДС, равной напряжению генератора Uн и сопротивлением Хd=0 (рис.3.10). Ток КЗ Iк при работе генератора в режиме предельного возбуждения

Iк=Eqпр/Xэф?Uн/(Хdвн)>Iкр ,

в режиме нормального напряжения

Iк=Uнвнкр .

Схема замещения при работе генератора в режиме предельного возбуждения

Схема замещения при работе генератора в режиме нормального напряжения

Величина критического сопротивления определяется по формуле:

Xкрd/(Кф-1).

Соответственно критический ток будет определяться как:

Iкр=Uнкр .

В случае необходимости расчета переходного процесса КЗ в сложной системе с большим количеством генераторов, понятие внешней реактивности теряет смысл. Здесь можно воспользоваться методом преобразования схемы, в результате которого могут быть найдены взаимные сопротивления между каждым из генераторов и точкой КЗ. Сам процесс определения взаимных сопротивлений сложной схемы замещения весьма трудоемок и поэтому удобнее пользоваться понятием критического тока. Расчет ведется методом последовательных приближений. Произвольно задаваясь для каждого из генераторов с АРВ той или иной схемой замещения в зависимости от режима его работы, полную схему постепенно приводят к простейшей и находят ток в месте КЗ. Затем, развертывая схему в обратном направлении, определяют токи всех генераторов и делают проверку правильности выбранных режимов. Для генераторов в режиме предельного возбуждения должно выполняться условие Iк > Iкр, а для генераторов в режиме нормального напряжения Iк < Iкр. Если это условие не выполняется то весь расчет проводят заново. И так до тех пор, пока режимы всех генераторов с АРВ не станут соответствовать их схемам замещения.

Назад