- •«Самарский государственный технический университет»
- •Лекция №1
- •Тема 1.1. Основные типы электростанций.
- •Основные типы электростанций. Краткая характеристика режимов работы
- •Режимы работы электрических станций в энергосистеме.
- •Резервы мощности в энергосистеме
- •Лекция №2
- •Тема 1.2. Принципы построения схем электрических соединений электрических станций и подстанций. Основное электрооборудование станций и подстанций
- •Схемы соединений электрических станций и подстанций
- •Основные требования к главным схемам станций и подстанций.
- •Классификация подстанций
- •Лекция №3
- •Тема 1.2. Принципы построения схем электрических соединений электрических станций и подстанций (продолжение). Схемы со сборными шинами.
- •Схемы без сборных шин
- •Лекция №4
- •Тема 2.1. Расчет симметричных токов короткого замыкания
- •Механизм возникновения и протекания тока к.З. В системе неограниченно большой мощности.
- •Лекция №5
- •Тема 2.2. Расчет несимметричных ткз.
- •Лекция № 6
- •Тема 2.3. Методы ограничения токов короткого замыкания.
- •Лекция № 7
- •Тема 2.3. Методы ограничения токов короткого замыкания (продолжение).
- •Лекция №8
- •Тема 3.1. Краткая характеристика аппаратов ру и подстанций и методика их выбора
- •Лекция № 9
- •Тема 3.2. Трансформаторы и автотрансформаторы.
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Лекция №10
- •Тема 3.3. Собственные нужды электростанций и подстанций.
- •Лекция №11.
- •Тема 3.4. Системы управления и измерения. Источники оперативного тока на электростанциях и подстанциях.
- •Лекция №12
- •Тема 4.1. Конструктивное устройство ру и подстанций.
- •Лекция №13
- •Тема 4.2. Вопросы эксплуатации. Оперативные переключения в распределительных устройствах.
- •Лекция №14
- •Тема 5.1. Распределение нагрузок между генераторами электростанций.
- •Лекция №15
- •Тема 5.2. Вопросы устойчивости работы энергосистем.
- •Лекция №16
- •Тема 6.1. Режимы работы нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и выше.
- •Лекция №17
- •Тема 6.2. Электрические сети напряжением 110 кВ и выше. Схемы замещения лэп и трансформаторов.
- •Лекция №18
- •Тема 6.3. Методика расчета питающих (разомкнутых) сетей.
- •Лекция №19
- •Тема 6.4. Методика электрического расчета замкнутых цепей.
- •Перенос нагрузок в другие узлы сети
- •Расчет сложнозамкнутых сетей
- •Матричный способ расчета
- •Лекция №20
- •Тема 6.5. Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях, пути их снижения.
- •Лекция №21
- •Тема 7.1. Заземляющие устройства в электрических сетях. Методика их расчета.
- •Лекция №22
- •Тема 7.2. Молниезащита.
- •Лекция №23
- •Тема 7.3. Защита от перенапряжений.
- •Основные положения по выбору параметров опн
- •Лекция №24 Заключение.
Лекция №4
Тема 2.1. Расчет симметричных токов короткого замыкания
Механизм возникновения и протекания тока к.З. В системе неограниченно большой мощности.
Двигатели, получающие питание от таких узлов, оказываются в режиме выбега, у них снижается вращающий момент, может произойти опрокидывание, выпадение из синхронизма (у СД). Поэтому умение определять значение тока К.З. в тех или иных точках системы – это весьма важная задача.
Рассмотрим сперва механизм возникновения и протекания тока К.З. в системе неограниченно большой мощности.
Для анализа режима К.З. справедлив 2–ой закон Кирхгофа, согласно которому напряжение источника (U) уравновешивается 2-мя составляющими:
,
решение которого относительно i:
показывает, что ток к.з. можно представить себе в виде двух слагающих (рис. 2):
периодической и апериодической:.
На рис. 2 представлены обе эти составляющие и суммарный ток К.З.
На рис. 3 приведены векторные диаграммы токов для нормального режима () и для режима К.З. () в трехфазной системе:
Рис. 3
Вообще говоря, К.З. – это электромагнитный переходный процесс, который по определению должен изучаться (и изучается) в курсе «переходные процессы». В нашем же курсе подчеркивается, что из целого ряда показателей, характеризующих переходный процесс, нас интересует всего два:
амплитуда максимального тока (),
установившееся значение тока К.З. () (для определения термического воздействия).
Поэтому основное внимание будет уделено технологии расчета т. К.З. в увязке с вопросами проверки аппаратуры.
Для определения токов К.З. составляется расчетная схема, соответствующая нормальному рабочему режиму, с указанием выбранных точек расчета. Далее составляется схема замещения, на которой все элементы исходной расчетной схемы представляются соответствующими сопротивлениями. Для питающих систем и эл. сетей напряжением 110 кВ и выше активными сопротивлениями можно пренебречь, т.к. .
В таблице приведятся формулы для определения индуктивных сопротивлений основных элементов питающих систем и сетей. Как в Омах, так и в относительных единицах (о.е.). Дело в том, что существуют два способа определения тока К.З.: в Омах и в о.е.
В первом случае величина тока К.З. (согласно закону Ома) определяется как
,
где- результирующее сопротивление, определенное после преобразования исходной схемы замещения в Омах.
Во втором случае:
,
где - результирующее сопротивление в о.е., приведенных к базисным условиям, а- базисный ток, который легко определяется из соотношения:
.
Какой из этих двух способов вычисления тока К.З. принять, решает тот, кто занят расчетом. Обычно для простых исходных схем замещения принимают первый, т.е. расчет производят в именованных единицах, а в более сложных – в о.е.
Кроме установившегося значения тока К.З. нас интересует амплитуда , которая слагается из двух слагаемых:
.
С учетом того, что окончательно получим:
В процессе свертывания схемы замещения и приведения её к простейшему виду, часто приходится преобразовывать треугольник в звезду. Для этого пользуются формулами:
При наличии нескольких источников питания в системе применяют либо метод коэффициентов распределения, либо метод суперпозиций.
Сущность 1-ого метода заключается в том, что исходная схема замещения приводится к виду, показанному на рис. 4, из которого следует, что суммарный ток К.З. в т. К1состоит из 2-ух долей, определяемых коэффициентами распределения: Кр1 и Кр2. Причем
и ,,
где .
Рис. 4
Результирующее же сопротивление до точки К.З. составит:
.
Далее находим суммарный ток в о.е.
,
а затем и обе его составляющие:
,
Более простым является метод суперпозиций. Сущность его состоит в том, что сначала определяется ток К.З. от одного источника (по своей схеме замещения), а затем – от другого. Обе составляющие суммируются и получается расчетный ток К.З. Этот метод широко используется при необходимости учета подпитки т. К.З. от достаточно мощных эл. двигателей, имеющихся в системе.
Ток, посылаемый в точку короткого замыкания от электродвигателя, может быть определен по формуле:
В заключение заметим, что существует очень простой способ определения тока К.З. на вторичной стороне трансформатора в предположении, что он подключен к системе бесконечно большой мощности, т.е. к системе, у которой .
Этот способ базируется на опыте К.З. трансформатора. Т.е. когда подводимое к трансформатору напряжение равно - ток во вторичной обмотке равен, а когда напряжение равно, т.е.- ток будет равен току К.З. Отсюда кратность тока К.З.:
Этим простым методом можно пользоваться для проверки полученного результата более точным расчетом.
И, наконец, существует ещё один способ определения тока К.З. – по т.н. кривым затухания. Он позволяет найти значение тока К.З. для заданного момента времени. Эти кривые позволяют сначала найти кратность ТКЗ , а затем и само значение периодической слагающей его:
,
где .