книги / Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения

пряжений зависит от собственных и взаимных узловых соп­ ротивлений, эквивалентных узловых параметров ЕэУи У\у,

и ЭДС Е_с.

Практика расчетов режимов СПЭ после возмущений, вызванных КЗ, отключениями КЗ и восстановлением элект­ роснабжения показывает, что при начальных условиях (9.27) расчеты методом последовательных приближений по уравне­ ниям (9.25) завершаются не более, чем за 4—5 итераций.

Особенности моделирования характерных режимов

В промышленной электроэнергетике при расчетно-экспе­ риментальных исследованиях переходных процессов ограни­ чиваются следующей совокупностью характерных режимов: установившийся; короткое замыкание; кратковременное от­ ключение части узлов нагрузки от электрической системы и

Рис. 9.10. Расчетная схема СПЭ, соответствующая ре­ жиму КЗ

восстановление электроснабжения. Переход СПЭ из одного режима в другой обусловлен различного рода повреждения­ ми, работой релейной защиты и устройств автоматики и из­ менением состояния соответствующих выключателей.

Моделирование СПЭ в таких характерных режимах, как режим КЗ и режим кратковременного отключения части уз­ лов нагрузки, имеет ряд специфических особенностей.

1. Режим короткого замыкания. В общем случае в месте КЗ необходимо учитывать сопротивление _ZK3» которое отра­

жает либо переходное сопротивление в месте КЗ, либо до­ полнительное сопротивление при расчетах несимметричных КЗ. В частном случае при трехфазном металлическом КЗ 2кз=0. Обозначим номером (пс+1) узел КЗ и отнесем его

к узлам нагрузки. Расчетная схема СПЭ, соответствующая режиму КЗ, приведена на рис. 9.10. Узел КЗ отличается от обычного узла нагрузки тем, что ЭДС равна нулю, а прово­ димость эквивалентной ветви — 1/ZK3- Исходную матрицу уз­

ловых сопротивлений необходимо дополнить собственным и взаимными узловыми сопротивлениями относительно узла КЗ. Таким образом, в режиме КЗ порядок матрицы узловых

сопротивлений пс+ 1- Режим короткого замыкания СПЭ в соответствии с рас­

четной схемой на рис. 9.10 определяется следующей системой уравнений:

(9.29)

(9.30)

(9.31)

Специфика моделирования режима КЗ в СПЭ заключа­ ется в следующем. Необходимо рассчитывать на каждом ша­ ге интегрирования собственное и взаимные сопротивления узла КЗ; ток в узле КЗ (9.29), напряжение (9.31) и учиты­ вать влияние тока КЗ на напряжения в узлах нагрузки (9.30).

2. Режим кратковременного отключения части узлов на­ грузки от электрической системы. После отключения пов­ режденного элемента в СПЭ может возникнуть несколько изолированных групп узлов, т. е. несколько электрически связанных групп узлов нагрузки, отключенных от электриче­ ской сети. За счет взаимного обмена мощностью выбег дви­ гателей изолированной группы происходит синхронно, т. е.

изолированные группы основан на анализе матрицы путей МР Если путь от /-го узла не содержит ни одной ветви, т. е. МР (/, г) = 0 при i = l , 2, ..., пв, то такой отключенный узел принадлежит изолированной группе с номером пг+ 1 (перво­ начальное значение пг= 0 ). Таким образом, очередной из от­ ключенных узлов, не имеющий ветвей в пути, принадлежит следующей изолированной группе (рис. 9.11).

Допустим, что /-й отключенный узел нагрузки не содер­ жит ветвей в пути и принадлежит k-й изолированной группе, т. е. Нг (j)=k. Просматриваем пути от остальных отключен­

J N( i ) =j , то узел / 1 также входит в k-ю изолированную груп­ пу и Hr(]\)=k (рис. 9.11). Если в пути от /2 встретится ветвь i\ и начальный узел этой ветви принадлежит выключа­

9.12,а). Если же в пути от узла ]\ встречается i-я ветвь, то узлы / и /1 принадлежат очередной изолированной группе (рис. 9.12,6).

В результате все отключенные узлы нагрузки в СПЭ бу­ дут разбиты на пг изолированных групп: к k-й изолирован­ ной группе принадлежат отключенные узлы нагрузки с приз­ наком Нг (/) =k.

В матрице узловых сопротивлений Zy для узлов нагрузки,

подключенных к электрической системе, определяются соб­ ственные и взаимные узловые сопротивления по отношению к нулевому узлу, а для отключенных узлов нагрузки по от­ ношению к узлу отключения.

Расчет режима отключения осуществляется отдельно для части СПЭ, подключенной к электрической системе, и для изолированных групп узлов. Параметры режима отключен­

ной изолированной группы из щ узлов нагрузки СПЭ (рис. 9.13) определяются следующими уравнениями:

Рис. 9.13. Структурная схема замещения изолированной группы узлов СПЭ, отключенных от электрической системы

электрической системы и двигателей узлов промышленной комплексной нагрузки, при этом ток двигательной нагрузки в некоторых случаях достигает 50% и более от общего тока

Рис. 9.14. Векторные диаграммы токов и напряжений узла комплексной нагрузки:

а — в исходном режиме; б — в первый момент после КЗ; в — в момент противофазы токов КЗ от системы и двигателя

в месте КЗ. Рассмотрим КЗ в узле комплексной промышлен­ ной нагрузки, преобладающую долю которой составляют СД, причем в первый момент доля тока от СД составляет 50% общего тока КЗ.

В режиме, предшествующем КЗ (рис. 9.14,а), угол 7 между векторами ЭДС электрической системы Е\ и напря­

жения iU на шинах узла составляет 10—15° Угол 0, харак­

теризующий положение поперечной оси q СД относительно вектора iU, равен 30—40°, так что в целом угол б в нормаль­

ном режиме узла нагрузки составляет 40—55° Угол между векторами ЗДС Е" И Ес под влиянием сверхпереходной ЭДС Е"л будет меньше угла б и в нормальном режиме узла на­ грузки будет равен 20—30° Вектор тока двигательной на­ грузки / дв в нормальном режиме узла опережает вектор на­

пряжения на угол ф.

В первый момент после КЗ (рис. 9.14,6) векторы ЭДС Ес и Е" сохраняют свои значения из предшествующего режи­

Рис. 9,15. Изменение периодического тока КЗ и его составляющих в узле комплексной нагрузки

После короткого замыкания СД узла начинают тормо­ зиться, а угол б между вектором ЭДС Ес и поперечной осью

ротора q расти. К моменту, когда этот угол достигнет 180° (рис. 9.14,в), сверхпереходная ЭДС по продольной оси уменьшится до нуля и вектор сверхпереходной ЭДС Е" бу­

дет совпадать с осью q. Геометрическая сумма токов Д с и /лдВ в этот момент равна разности их модулей, следова­

тельно, значительно меньше алгебраической суммы этих то­ ков.

Кривые затухания периодических составляющих тока КЗ в узле комплексной нагрузки представлены на рис. 9.15. Со-

ных, поэтому при групповом выбеге напряжение на шинах РУ поддерживается в основном за счет ЭДС синхронных дви­ гателей. Частота напряжения при таком выбеге совпадает со средней частотой вращения СД.

При групповом выбеге одних СД частота выбега совпа­ дает с частотой вращения ротора эквивалентного двигателя:

где со» — частота вращения ротора *-го СД при групповом (или индивидуальном) выбеге. Характер этого процесса за­ висит от соотношения между электромеханическими посто-

янными времени Тп отдельных двигателей. При неодинако­ вых постоянных времени Тп двигатели тормозятся в неустановившемся синхронном либо даже асинхронном режиме.

В качестве примера рассмотрим выбег двух синхронных двигателей СД\ и СД2 с одинаковыми номинальной мощно­ стью P J V I = коэффициентами загрузки /Сз1 = /Сз2, но раз­