Меню

С сетью бесконечной мощности

Питающихся от источника бесконечной мощности

date image2015-03-07
views image5294

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для систем электроснабжения промышленных предприятий типичным случаем является питание от источника неограниченной мощности. В этом случае можно считать, что в точке КЗ амплитуда периодической составляющей тока КЗ во времени не изменяется, а следовательно, остается также неизменным в течение всего процесса КЗ и ее действующее значение .

Это равенство также справедливо при КЗ в удаленных точках сети, когда результирующее сопротивление, приведенное к номинальной мощности источников питания больше 3,0 [9], т. е. когда нельзя пользоваться расчетными кривыми.

Рассмотрим расчет токов КЗ при питании предприятия от системы бесконечной мощности. Обычно мощность питающей системы и ее сопротивление неизвестны, а в качестве исходных данных принимают одно из условий [4]:

если мощность системы не ограничена (Sс = ∞), точка КЗ значительно удалена от источника питания, то сопротивление системы до точки присоединения потребителей принимают равным нулю;

если известны значения сверхпереходного и установившегося I токов КЗ на шинах подстанции, питающей предприятие, то сопротивление системы до точки КЗ определяют по значениям этих токов;

если известны типы выключателей, установленных на подстанции, питающей предприятие, то принимают значение сверхпереходного тока на шинах подстанции, равным току отключения выключателя, и по этому току определяют сопротивление системы от шин подстанции до источника неограниченной мощности.

Сопротивление системы в относительных единицах при заданных токах I « и I определяют в зависимости от параметра по расчетным кривым, приведенным на рис. 3.3. Значения > 1 следует принимать при

Значения коэффициентов Kуд, q

Место короткого замыкания Коэффициенты
Kуд q
Выводы явнополюсного генератора без успокоительной обмотки 1,95 1,68
То же с успокоительной обмоткой 1,93 1,65
Выводы турбогенератора 1,91 1,63
В цепи, когда не учитывается активное сопротивление 1,8 1,52
На низшей стороне трансформаторов:
1600; 2500 1,4
630; 1000 кВ∙А 1,3
100; 250; 400 кВ∙А 1,2 1,09
Удаленные точки КЗ с учетом величины активного сопротивления По рис. 3.1

Средние значения сверхпереходной ЭДС

и сверхпереходного сопротивления , отнесенные к номинальной мощности источников питания, о. е.

Источники питания
Турбогенератор до 100 МВт 1,08 0,125
Турбогенератор 100–500 МВт 1,13 0,2
Гидрогенератор с успокоительной обмоткой 1,13 0,2
Гидрогенератор без успокоительной обмотки 1,18 0,27
Синхронный компенсатор 1,2 0,2
Синхронный двигатель 1,1 0,2
Асинхронный двигатель 0,9 0,2

Действующее значение полного тока КЗ за первый период определяют по формуле

Подпитку от синхронных двигателей учитывают как в ударном, так и в отключаемом токе КЗ. Учет подпитки двигателей осуществляют при непосредственной связи их с точкой КЗ или через непротяженную кабельную линию, токопровод, линейный реактор или двухобмоточный трансформатор. Полное начальное значение периодической составляющей тока КЗ при этом определяют арифметическим суммированием токов КЗ от источника питания и синхронных двигателей. Сверхпереходный ток , А, синхронного двигателя (периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени) определяют из выражения [4]:

где IномСД – номинальный ток двигателя, А; − приведенное сверхпереходное сопротивление двигателя по продольной оси; − приведенное значение сверхпереходной ЭДС, о. е., в начальный момент КЗ, которое можно принимать по табл. 3.4 или определять по формуле

где cosφном − номинальный коэффициент мощности в режиме перевозбуждения.

Ударный ток от синхронных двигателей определяют по (3.5), при этом значение Kуд при отсутствии точных данных ориентировочно можно принимать равным 1,82 для двигателей типа СДН.

Читайте также:  Блок для увеличения мощности двигателя gan

Влияние асинхронных двигателей учитывают только в начальный момент времени и в тех случаях, когда они подключены непосредственно к месту КЗ [3].

Максимальный ток подпитки от асинхронных двигателей при трехфазном КЗ на их выводах определяют по формуле

где xАД* − расчетное индуктивное сопротивление двигателя, о. е. (если принять среднее значение xАД*= 0,2, то в ориентировочных расчетах IАД равно 6,5 IномАД).

Если источником питания предприятия являются, кроме системы бесконечной мощности, генераторы, то в расчетах нельзя принимать равенство Iпо = I, так как это приведет к большим погрешностям. Ток в начальный момент времени складывается из тока КЗ от системы бесконечной мощности и периодической слагающей тока КЗ от генераторов в момент времени t = 0. Преобразованная схема замещения относительно точки КЗ может в общем случае иметь любое количество ветвей, что определяется количеством источников питания. При наличии двух и более источников питания (или генерирующих ветвей – двигателей высокого напряжения в режиме КЗ) возможна их замена эквивалентным источником, если они находятся приблизительно в одинаковых условиях по отношению к месту КЗ. Объединение одноименных источников питания допустимо при условии

где S1, S2 – мощность первого и второго источников питания; x1*, x2* − соответствующие сопротивления от источников питания до точки КЗ, приведенные к базисной мощности.

Если ЭДС источников не равны, но выполняется условие (3.11), то эквивалентную ЭДС для двух ветвей схемы замещения определяют по формуле

При равенстве E1*= E2* очевидно, что Eэкв*= E1*= E2*.

При преобразовании схемы замещения часто возникает задача разделения так называемых связанных цепей (рис. 3.4, а). Для определения токов от каждого источника питания используют коэффициенты распределения. Исходную схему (рис. 3.4, а) приводят последовательно к лучевому виду
(рис. 3.4, б, в). Принимают значение периодической составляющей тока в рассматриваемой точке КЗ за единицу (Iпо* = 1) и находят коэффициенты распределения Kр, определяющие долю участия в токе КЗ каждого источника питания. Для рассматриваемого случая двух ветвей Kр1+ Kр2 = 1. Учитывая эквивалентное сопротивление xэкв* источников питания относительно общей точки А, коэффициенты распределения можно записать в следующем виде:

а б в
Рис. 3.4. Преобразование схемы замещения связанных цепей

Результирующее сопротивление от источника питания до точки КЗ после преобразования схемы составит (рис. 3.4, б):

Токораспределение по ветвям должно быть неизменным до преобразования схемы и после, поэтому справедливы следующие равенства:

Периодическую составляющую тока в рассматриваемой точке КЗ определяют по формуле

где − ЭДС источника, о. е.; xрез* − результирующее сопротивление цепи КЗ, приведенное к базисным условиям.

Токи в ветвях схемы замещения составят:

Пример 3.1.Определить ток трехфазного КЗ в точках К1, К2, К3
(рис. 3.5, а). Питание осуществляется от системы бесконечной мощности. Параметры, необходимые для расчета приведены на рис. 3.5. а. Проведем решение в относительных и именованных единицах.

Источник

Параллельная работа генераторов переменного тока, страница 2

Таким образом, участки кривой зависимости мощности от угла δ при 0 кр для генератора с явно выраженными полюсами соответствуют статически устойчивой работе генератора с сетью бес­конечной мощности. Если же при работе в точке δ (см. рис. 6.5) угол δ 1 увеличится на Δδ, то мощность генератора будет на ДР меньше мощности привода постоянной частоты вращения, ротор будет уско­ряться, угол δ возрастет еще больше и т. д. В результате генератор выйдет из синхронизма. Как видно из рис. 6.4, работа синхронной машины будет статически устойчива, если выполняется условие dP/dS > 0.

Читайте также:  Как обозначается механическая мощность

Запас устойчивости генератора тем больше, чем больше его син­хронизирующая мощность, которая определяется как разность меж­ду максимальной электромагнитной мощностью генератора и теку­щей электромагнитной мощностью. На рис. 6.4 и 6.5 синхронизиру­ющая мощность обозначена символом Р s. Для устойчивости парал­лельной работы необходимо, чтобы сихронизнрующая мощность ге­нератора была в 2—3 раза больше его номинальной мощности. Обычно номинальной нагрузке соответствует значение δ = 15—25°.

Если мощность привода гене­ратора не меняется, то для неявнополюсного генератора

Откуда следует, что при измене­нии возбуждения генератора:

Рис. 6.6. Векторная диаграмма син­хронного генератора, работающего па­раллельно с сетью бесконечной мощ­ности

Связь между E q, δ, I и cos φ для Р э и U c = const иллюстрирует век­торная диаграмма, построенная для двух значений тока возбужде­ния, причем I В1 > I B 2 (рис. 6.6). Отрезок аб = IX соsφ = Е q sinδ, и поэтому при изменении возбуждения генератора (E q) он остает­ся постоянным. Следовательно, при изменении тока возбуждения ко­нец вектора E q скользит вдоль прямой mn, параллельной вектору U c, при этом будет изменяться ток генератора, как по значению, так и по фазе. Изменение тока I происходит за счет его реактивной со­ставляющей I sinφ, поскольку активная составляющая I cosφ = const, следовательно, при изменении тока возбуждения генератора изменяется только его реактивная мощность. Для увели­чения активной мощности генератора необходимо увеличить мощ­ность, подводимую со стороны ППЧВ, т.е. увеличить момент, раз­виваемый приводом.

Зависимости I = f (i B) при различных значениях Р = const образуют семейство U-образных характеристик (рис. 6.7). Мини­мальное значение I для каждой кривой определяет активную состав­ляющую тока якоря и значение активной мощности. Нижняя кривая соответствует Р = 0, причем i B 0 — значение тока возбуждения при Е = U. Правые части кривых соответствуют перевозбужден­ной машине, отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощно­сти, а левые — недовозбужденной машине, отдаче в сеть емкостного тока, и потреблению реактивной мощности.

Рис. 6.7. U-образные характеристики синхронной машины

Работа машины определяется пограничными прямыми mn и gh. При мощности Р = Р 1 машина может работать без перегрева от точки а до точки б, cos φ при этом будут различны. Работа точки б ведет к перегреву обмотки возбуждения, левее точки а — к перегреву обмотки статора. Чтобы нагрузить данный генератор, следует увеличить его электрическую мощность, а это можно сде­лать, только увеличив момент вращения, приложенный к валу ге­нератора. При нарушении равенства моментов на валу ротор гене­ратора, а, следовательно, и вектор его э. д. с. Е «забегут» вперед на некоторый угол Δδ относительно прежнего положения, которое ха­рактеризовалось углом δ 0. Увеличение угла δ между и приве­дет, согласно выражению (6.10), к увеличению мощности генератора.

При параллельной работе двух генераторов одинаковой мощно­сти, вращающихся с постоянными угловыми скоростями, характер явлений, сопровождающих их работу, в основном будет такой же, как и при работе генератора с сетью бесконечной мощности.

Если увеличить возбуждение одного из генераторов, то возрас­тет отдаваемый им реактивный ток и несколько увеличится напряжение в сети, при этом реактивный ток второго генератора уменьшится. Чтобы сохранить напряжение в сети неизменным при переводе реактивной нагрузки, необходимо одновременно с увеличе­нием тока возбуждения нагружаемого генератора, уменьшать ток возбуждения разгружаемого генератора. Аналогичным будет ха­рактер процессов при увеличении момента ППЧВ только у одного генератора — возрастет его активная нагрузка. Если не уменьшить при этом момент, развиваемый вторым ППЧВ, то частота в сети бу­дет повышаться до тех пор, пока не наступит баланс мощностей между ППЧВ и потребителями активной мощности.

Читайте также:  Мощность множества пример решения

Источник



Угловая характеристика. Статическая устойчивость работы генераторов при работе параллельно с сетью бесконечной мощности. V-образные характеристики генераторов

Принципиальной особенностью синхронного генератора, подключенного к сети постоянного напряжения и постоянной частоты, является способность автоматически (без участия операторов) поддерживать постоянной частоту вращения своего ротора. Мощность, отдаваемая генератором в сеть, будет определяться механическим моментом, развиваемым турбиной, вращающей ротор. В случае изменения этого механического момента, приводящего во вращение ротор, генератор без участия каких-либо внешних сил автоматически изменяет свой собственный электромагнитный момент, который противодействует вращению генератора. Сумма этих двух моментов становится равной нулю, и генератор продолжает вращаться с постоянной, синхронной скоростью. Состояние генератора с новым соотношением вращающего (от турбины) и тормозящего (внутреннего электромагнитного) моментов характеризуется так называемым углом нагрузки Θ (рис. 7.15).

Эта зависимость носит название угловой характеристики и представляет собой функцию тормозящего электромагнитного момента Мэм генератора (или электромагнитной мощности Pэм = МэмΩ1 где Ω1 — угловая скорость ротора) от внутреннего угла нагрузки Θ. Для турбогенераторов угловая характеристика очень близка к синусоиде. Рабочая точка, при которой функционирует генератор, обозначена индексом номинального режима Θ ном и Pэм.ном причем Θ ном выбирается таким, чтобы отношение максимума синусоиды Pэм.max к Pэм.ном было в пределах 1,5—1,8. Сама мощность Pэм.max и соответствующий ей максимальный момент Mэм.max — это максимально возможная мощность и максимально возможный тормозящий электромагнитный момент, развиваемые данным синхронным генератором.

В области углов Θ от 0 до 90 ° синхронный генератор способен самостоятельно поддерживать синхронное вращение. За пределами угла 90 ° он теряет эту способность и выпадает из синхронизма. Способность са­мосинхронизировать свое вращение характеризуется удельной синхронизирующей способностью Рс, которая дана на рис. 7.15 штриховой линией.

Важной для оценки статической устойчивости работы синхронных генераторов параллельно сети постоянной частоты f1 и напряжения U1, является семейство так называемых V-образных характеристик (иногда называемых U-образными характеристиками). Построенные для трех мощностей Р1 генератора, выраженных в относительной форме, они пока­заны на рис. 7.16 и представляют собой зависимость тока обмотки ста­тора I1 от тока возбуждения обмотки ротора If, I1=f(If).

Минимумы токов 11 семейства V-образных характеристик лежат на кри­вой CD и представляют собой регулировочную характеристику рис. 7.16 при cos ф = 1.

В точках V-образных характери­стик, лежащих слева от кривой CD, генератор недовозбужден и потребляет реактивную энергию из сети. В точках, лежащих справа от кривой CD, генератор перевозбужден и генерирует в сеть реактивную энергию. Кривая АВ является границей статической устойчивости, когда генератор «теряет» спо­собность самостоятельно поддерживать синхронное вращение и выпадает из синх­ронизма. Следовательно, зона левее кривой АВ является неразрешенной для работы.

Аналогичное семейство V-образных кривых имеет место и для работы синхронной машины в режиме двигателя.

Источник