13. Короткие замыкания вблизи генератора. Общие положения и допущения, методы расчёта. [л1. 5.1, 6.1,7.1, 8.1, 9.1, 10.1, 11.1].

Установившийся режим короткого замыкания

Начальный момент внезапного нарушения режима

Допущения при составлении уравнений ЭМПП синхронной машины

Форсировка возбуждения и развозбуждение СМ

Внезапное КЗ СМ

Практические методы расчёта ПП короткого замыкания

Сами методы, что есть в Ульянове – расчётные кривые и спрямлённые характеристики.

Основные положения в исследовании несимметричных ПП

14. Установившийся режим короткого замыкания в близи генератора. Окз и предельный ток возбуждения. Влияние явнополюсности ротора ,нагрузки. [л1. 5.1-5.5, пример 5.1, 5.2].

15. Установившийся режим короткого замыкания в близи генератора. Влияние автоматического регулирования возбуждения. [л1. 5.6-5.7, пример 5.3, 5.4].

ВЛИЯНИЕ АРВ:

Снижение напряжения, вызванное коротким замыканием, приводит в действие АРВ генераторов, их возбуждение возрастает => при условии наличия АРВ токи и напряжения всегда больше. Степень этого увеличения зависит от удалённости КЗ и параметров генераторов.

Чем ближе КЗ, тем большее требуется возбуждение, однако рост последнего у генератора ограничен .

Критическая реактивность – наименьшая величина внешней реактивности, при коротком замыкании за которой генератор при предельном возбуждении обеспечивает нормальное напряжение на своих выводах.

– критический ток.

Если внешняя реактивность меньше критической, но, несмотря на работу генератора с предельным возбуждением, его напряжение всё равно остается ниже нормального.

Если внешняя реактивность больше критической, напряжение генератора достигает нормального значения при возбуждении, меньшем предельного.

При КЗ генератор с АРВ в зависимости от может работать только в одном из двух режимов – предельного возбуждения или нормального напряжения. В частном случае, когда оба режима существуют одновременно.

Пусть прямая на рисунке 1 соответствует внешней характеристике генератора при его предельном возбуждении. Положение точки K отвечает одновременно условиям режима предельного возбуждения и режима нормального напряжения. пропорционален . Отрезок SK пропорционален .

У генератора с АРВ внешняя характеристика состоит из двух отрезков: наклонного , соответствующего режиму предельного возбуждения, и горизонтального SK, соответствующего режиму нормального напряжения.

Следовательно, при ток характеризуется отрезком и напряжение – отрезком . При напряжение сохраняется нормальным, а ток выражается отрезком SD.

Величину э.д.с. , которую имеет генератор, легко найти, суммируя и , или графически, проведя до пересечения с осью ординат.

Наибольшее значение определяется .

На рисунке 2 приведены кривые изменения токов статора и ротора и напряжения статора в зависимости от . Там же для сравнения приведены аналогичные кривые при отсутствии АРВ.

Все кривые при наличии АРВ имеют перелом при , на этой границе генератор из одного режима переходит в другой. Наибольшее относительное различие величин за счёт АРВ имеет место при (около 80%).

Кривые построены по данным типового турбогенератора мощностью до 100 МВт.

ПРИМЕР 5-4: подобен примеру 5-2

Для схемы на рисунке 5-4 (прошлый билет) известно, что генератор, у которого , предварительно работает с номинальным напряжением и нагрузкой, равной 75% его номинальной мощности при . Отнесённая к номинальным условиям генератора реактивность .

Генератор снабжён АРВ и его .

При трёхфазном КЗ за реактивностью определить токи генератора и в месте КЗ. Оценить влияние приключенной нагрузки, учитывая её рекомендуемой средней реактивностью.

Критическая реактивность составляет:

Внешняя реактивность по отношению к генератору при наличии нагрузки:

Поскольку , генератор работает в режиме предельного возбуждения и его ток:

Напряжение генератора:

и ток в месте КЗ:

или, иначе,

увеличен во столько же раз, что и ток генератора.

Если бы нагрузка отсутствовала, то и генератор работал бы в режиме нормального напряжения. При этом его ток и э.д.с. (или относительное возбуждение) составляли бы соответственно:

При наличии указанной нагрузки для восстановления нормального напряжения генератора предельный ток возбуждения должен быть поднят до:

РАСЧЁТ ПРИ НАЛИЧИИ АРВ:

В схеме с несколькими генераторами, ток от которых поступает по общим для них ветвям, понятие внешней реактивности по отношению к каждому из них уже теряет смысл. Установленный выше критерий не может быть использован для однозначного определения возможного режима работы каждого генератора.

В данном случае расчёт приходится вести путём последовательного приближения, задаваясь для генераторов с АРВ, в зависимости от положения каждого из них относительно места КЗ, либо режимом предельного возбуждения (вводя такой генератор в схему своими и ), либо режимом нормального напряжения (принимая для такого генератора и ), и, делая затем проверку выбранных режимов, которая заключается в сопоставлении найденных для этих генераторов токов с их критическими токами. Для режима предельного возбуждения (или, иначе, ), а для режима нормального напряжения .

Если в результате проверки оказалось, что режимы некоторых генераторов выбраны неверно, то после их замены делается повторный расчёт с повторной проверкой.

При аналитическом расчёте рассматриваются условия работы отдельных генераторов при рассматриваемом КЗ. В первую очередь устанавливается возможный режим ближайшего к месту КЗ генератора, и если оказывается, что для него должен быть принят режим предельного возбуждения, то следует прейти к оценку возможных режимов других генераторов (или станций), рассматривая их поочерёдно в порядке увеличения их удалённости. Как только выявлен генератор (или станция), находящийся в режиме нормального напряжения, все приключённые к нему элементы, которые не образуют пути для тока к месту КЗ, могут быть отброшены. Это может существенно упростить схему.

Нагрузки увеличивают проводимость приключённой к генератору цепи и, как показано в примере 5-4, могут влиять на режим его работы в условиях КЗ.

Генератор без АРВ вводят в схему своими реактивностями и э.д.с. , которые у них были в предшествующем режиме.

ПРИМЕР 5-5:

Генераторы Г-1 и Г-2 одинаковые, каждый 62.5 МВа, 10.5 кВ.

;

Трансформатор Т 80 МВа; 115/10.5 кВ;

Система С имеет эквивалентную реактивность , за которой приложено низменное напряжение 110 кВ.

Нагрузки Н-1 и Н-2 одинаковые, каждая 20 МВа.

Сдвоенный реактор СР 10 кВ; А; (одной ветви при отсутствии тока в другой).

При установившемся режиме трёхфазного КЗ определить токи в каждом генераторе и трансформаторе (на стороне 10.5 кВ). Решение провести для двух случаев, когда:

а) у обоих генераторов включены АРВ;

б) только у генератора Г-1 включен АРВ, а у генератора Г-2 неизменное возбуждение .

Примем за базисные условия номинальные данные генератора:

Реактивности генератора, соответствующие спрямлению характеристики холостого хода через точку с координатами 1, 2, будут:

Для остальных элементов схемы замещения относительные реактивности при базисных условиях составляют:

Рассмотрим случай а). Оба генератора можно объединить в один, у которого

При отсутствии системы у генераторов будет режим нормального напряжения, так как

Э тот режим сохранится и при наличии системы, так как ток, посылаемый в систему, очень мал. В режиме нормального напряжения ток каждого генератора будет:

б) У генератора Г-2 отключен АРВ, его э.д.с. по условию . В этом случае генератор Г-1 работает в режиме предельного возбуждения, его э.д.с. .

О ценим, во сколько раз нужно увеличить номинальную мощность генератора Г-2 при сохранении его возбуждения , чтобы генератор Г-1 при обеспечил все же режим нормального напряжения. В этом случае ток генератора Г-2, очевидно, должен быть:

то есть номинальная мощность генератора Г-2 должна быть увеличена в раза. Если бы этот генератор работал с , то для соблюдения поставленного условия достаточно увеличить его номинальную мощность только в 2.7 раза.