 |
Определение предельного угла отключения
|
|
|
|
Для электрической системы, представленной на рис. 4.1, рассмотрим сложный динамический переход, то есть три режима: нормальный, аварийный и послеаварийный.
Нормальный режим (нр) - в работе все элементы системы (генераторы, ЛЭП, нагрузки и т.п.). Мощность, выдаваемая каждым генератором в сеть, уравновешивается мощностью, развиваемой турбиной. Характеристика мощности генератора в нормальном режиме 
и характеристика мощности турбины 
, представлены на рис. 2.5 и 2.8. Баланс мощности на валу агрегата определяется рабочей точкой 
.
Аварийный режим (ар) - короткое замыкание в одной из точек сети и сброс генератором передаваемой мощности, вследствие чего появляется избыточная мощность, которая вызывает ускорение ротора генератора. Такое изменение энергетических соотношений, но только в меньшей степени, чем при к.з. иллюстрирует рис. 2.8.
Послеаварийный режим (пар) - отключение поврежденного участка сети, которое приводит к возрастанию передаваемой генератором мощности в сеть и появлению тормозящего момента.
Для перечисленных трех режимов определяют характеристики мощности 
. Для расчета этих характеристик в общем случае при учете в элементах схемы активных сопротивлений, проводимостей, при представлении нагрузок постоянными сопротивлениями (при наличии их в схеме) может быть использовано первое уравнение системы:
. (4.1)
Собственные и взаимные проводимости 
и собственные и взаимные углы потерь 
, входящие в (4.1), определяются для каждого из вышеуказанных режимов. В случае наличия в схеме замещения постоянных сопротивлений (шунтов), замещающих нагрузку, они определяются по (__) и учитываются при расчете проводимостей и углов потерь. При расчете характеристик мощности всех режимов по выражению (4.1) принимается переходная ЭДС 
, расположенная за переходным сопротивлением 
.
|
|
|
Рассмотрим особенности расчета сложного динамического перехода применительно в схеме системы (рис. 4.1, а) при двухфазном коротком замыкании на землю на одной из цепей в начале двухцепной линии.
Нормальный (исходный) режим определяется балансом мощности на фалу синхронного агрегата при угле 
, то есть 
. Характеристика мощности нормального режима определяется по (4.1) в широкой вариации угла 
, например = 0 ¸ 180°.
Для расчета характеристики мощности аварийного режима принимается схема замещения системы (рис. 4.1, б), а сопротивление шунта рассчитывается согласно схемы рис. 4.2, б.
Результирующее сопротивление обратной последовательности 
определяется из схемы замещения рис. 4.4 путем сворачивания ее относительно точки короткого замыкания 
. На этой схеме 
- сопротивление обратной последовательности генератора.
Рис. 4.4. Схема замещения обратной последовательности системы
При наличии в схеме системы нагрузки ее представляют в схеме замещения рис. 4.4 постоянным сопротивлением, включенным в точку присоединения нагрузки и определяемым по выражению:
,
где 
- сопротивление нагрузки, определяемое по (__).
Результирующее сопротивление нулевой последовательности определяется сворачиванием для рассматриваемого случая электрической системы относительно точки (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Схема замещения нулевой последовательности
На схеме рис. 4.5 - сопротивление нулевой последовательности линии. В зависимости от конструкции линии = (3,5 ¸ 5,5) 
, где - сопротивление линии.
Для расчета характеристики мощности послеаварийного режима используется расчетная схема замещения нормального режима, за исключением поврежденного участка. В рассматриваемом случае отключается одна цепь двухцепной линии и схема замещения имеет вид, изображенный на рис. 4.6.
|
|
|
Рис. 4.6. Схема замещения послеаварийного режима
Предельный уголотключения поврежденной линии может быть определен при расчете угловых характеристик мощности нормального 
, аварийного 
и послеаварийного 
режимов. Амплитуды этих характеристик различны и позволяют определить изменение кинетической энергии ротора в его относительном движении.
Эта энергия изображается заштрихованными площадками ускорения (
) и торможения (
). Величина предельного угла отключения 
, при котором нужно произвести отключение поврежденной цепи ЛЭП (рис. 4.7) из условия сохранения устойчивости параллельной работы генераторов, определяется равенством площадки ускорения () и возможной площадки торможения 
:
= .
Рис. 4.7. Угловые характеристики мощности генератора для трех режимов
Предельный угол отключения легко может быть найден и аналитически. Действительно, приравнивая нулю сумму площадки ускорения и максимальной возможной площадки торможения, получаем:
, (4.2)
где 
и 
- амплитуды характеристик мощности при к.з. и отключении цепи.
После интегрирования (4.2) и проведения преобразований, получим:
, (4.3)
где все углы выражены в радианах и мощности - в относительных единицах; 
- коэффициент перевода градусов в радианы.
Подставляя в (4.3) 
и 
, нетрудно найти 
, а следовательно и угол . Однако, на практике угол трудно реализовать. Поэтому поступают следующим образом: по величине определяют соответствующее ему предельное время отключения повреждения 
, величина которого легко реализуется устройствами релейной защиты и автоматики. Для этого решают дифференциальное уравнение относительного движения ротора и получают зависимость 
при заданном возмущении (например, короткое замыкание) и по найденному по (4.3), и зависимости находят . Расчет зависимости представлен ниже.
|
|
|
