11.4. Сопротивления различных последовательностей элементов электрических систем

11.4.1. Общие положения

Все сопротивления, которыми характеризуются отдельные элементы в нормальном симметричном режиме, а также в симметричном переходном процессе, по существу, являются сопротивлениями прямой последовательности. Этот термин раньше не вводился, так как в схеме протекали токи лишь прямой последовательности. При отсутствии взаимоиндукции между фазами какого-либо элемента его сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности одинаковы, так как они обусловлены только собственной индуктивностью фазы Х₁ = Х₂ = Х₀.

При наличии магнитной связи между фазами реактивное сопротивление определяется с учетом взаимной индуктивности, которое зависит от того, какая последовательность токов протекает по фазам. Для элемента, магнитосвязанные цепи которого неподвижны друг относительно друга, сопротивления прямой и обратной последовательностей одинаковы, так как от перемены чередования фаз взаимоиндукция между фазами такого элемента не изменяется.

Таким образом, для трансформаторов, воздушных и кабельных линий, реакторов Х₁ = Х₂.

Сопротивление нулевой последовательности всех элементов резко отличается от сопротивления прямой и обратной последовательностей, так как в этом случае взаимоиндукция сказывается иначе в силу того, что система токов нулевой последовательности совпадает по фазам, в то время как токи прямой и обратной последовательностей по фазам сдвинуты на 120°. Кроме того, на величину сопротивления нулевой последовательности оказывает существенное влияние схема соединения фаз рассматриваемого элемента и режим нейтрали.

11.4.2. Сопротивления обратной и нулевой последовательности синхронных машин

Реактивное сопротивление обратной последовательности синхронных машин зависит от симметрии ротора. Токи обратной последовательности создают магнитный поток, который вращается относительно статора с синхронной скоростью в обратном направлении вращения ротора и, следовательно, вращается относительно ротора с двойной синхронной частотой. При своем перемещении этот поток встречает различное сопротивление в расточке статора, поочередно совпадая то с продольной, то с поперечной осью ротора. Если воздушный зазор одинаков по всей окружности расточки машины и ротор симметричен, то в своем перемещении поток обратной последовательности всюду встречает одинаковое сопротивление, как и поток прямой последовательности, в силу чего реактивное сопротивление обратной последовательности мало отличается от сверхпереходного реактивного сопротивления.

Значения реактивного сопротивления обратной последовательности приводятся в каталогах и справочниках как параметры машины. При отсутствии таких данных в качестве приближенных значений можно принимать:

– для турбогенераторов и машин с демпферными обмотками Х₂ = 1,22 Х_d^”;

– для машин без демпферных обмоток Х₂ = 1,45 Х_d^’.

В практических приближенных расчетах токов, при удаленном КЗ, допускается еще большее упрощение: Х₂ = Х_d^”.

Реактивное сопротивление нулевой последовательности. Токи нулевой последовательности синхронных машин создают потоки, одинаковые и совпадающие по времени. Но так как фазовые обмотки машины сдвинуты по окружности статора на 120^º электрических градусов, потоки нулевой последовательности машины оказываются сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120˚. В силу этого обстоятельства можно считать, что результирующий поток нулевой последовательности синхронных машин определяется потоками рассеяния пазов и лобовых частей.

Реактивное сопротивление рассеяния будет неодинаковой при протекании токов разных последовательностей. Для токов нулевой последовательности сопротивление рассеяния меньше, чем для токов прямой и обратной последовательности, причем это уменьшение зависит от типа обмотки. Поэтому величина реактивного сопротивления нулевой последовательности синхронных машин колеблется в широком диапазоне: Х₀ = =(0,15...0,7)Х_d^”.