1. Загальні відомості про електроенергетичну систему.

Переходные процессы возникают в электрических системах как при нормальной эксплуатации (включении и отключении нагрузки, генераторов и т.д.) так и в аварийных условиях (обрыв фазы, короткое замыкание).

Изучение переходных процессов необходимо для ясного представления причин возникновения и физической сущности этих процессов, а также для разработки практических методов их количественной оценки, с тем чтобы можно было предвидеть и заранее предотвратить опасные последствия таких процессов.

При любом переходном процессе происходит в той или иной степени изменения электромагнитного состояния элементов системы и нарушения баланса между моментом на валу каждой вращающейся системы и электромагнитным моментом.

В результате этого нарушения соответственно изменяются скорость вращения машин, т.е. некоторые машины испытывают торможения, другие-ускорения.

Из сказанного следует, что переходной процесс характеризуется совокупностью электромагнитных, механических и тепломеханических изменений в системе. Они взаимно связаны и представляют единое целое.

Тем не менее, благодаря довольно большой механической инерции машин, начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями.

В качестве примера, иллюстрирующего к чему может привести развитие аварии, как результат недостаточного внимания к переходным процессам, можно указать на большую системную аварию, имевшую место в США 9 ноября 1965 г.

В результате нарушения статической устойчивости линии связи, соединяющей одну северную энергосистему США с южной энергосистемой Канады, а также по причине отсутствия межсистемной автоматики, которая разделила бы асинхронно работающие энергосистемы, были серьёзные повреждения электро- и тепломеханического оборудования.

Во время развития аварии некоторые электростанции и мощные блоки были остановлены, потеряв питание собственных нужд (на электростанции Ист-Ривер, например, релейная автоматика не включила резервное питание).

Вышел из строя турбогенератор 1000 МВт на электростанции Рейвенсвую (Нью-Йорк) из-за остановки 14 маслонасосов из 15.

2. Визначення електроенергетичної системи.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА-это электрическая часть энергетической системы.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА-совокупность взаимосвязанных электрических станций, подстанций, линий электропередач, электрических и тепловых сетей и центров потребления электрической энергии и теплоты, объединённых процессов производства, преобразования, передачи и распределения энергии.

ОБЪЕДИНЁННАЯ ЭНЕРГОСИСТЕМА- энергетическая система, образовавшаяся в результате объединения нескольких отдельных энергосистем, сохраняющих самостоятельное административное управление при общем оперативном управлении.

ЕДИНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА-объединение энергетических систем, охватывающее всю территорию страны или значительную её часть.

Пример электрической системы:

Л₂ Л₃ Г₂ Т₂

3. Режими роботи енергосистеми.

Состояние энергетической системы, характеризующееся совокупностью условий и величин в какой-то момент времени или на интервале времени -определяется как РЕЖИМ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ.

Режим работы энергосистемы характеризуется параметрами (напряжение, ток, мощность, частота и т.д. ).

Режим: 1 Установившейся

А. Нормальный. Б. Утяжеленный. В. Послеаварийный.

2 Переходный А. Нормальный. Б. Аварийный.

Различают установившийся и переходный режим энергосистемы.

УСТАНОВИВШИЙСЯ режим -наблюдается при практически неизменных параметрах или очень медленных изменениях их. Практически параметры в установившемся режиме колеблются всегда (включение и отключение АД, ЛЭП, и т.д.).

НОРМАЛЬНЫЙ режим работы энергосистемы характеризуется тем, что режимные параметры поддерживаются при нормальных условиях (при нормальных показателях качества электрической энергии при отсутствии аварии).

ПОСЛЕАВАРИЙНЫЙ режим -это установившийся режим энергосистемы после устранения аварийных условий.

ПЕРЕХОДНЫЙ режим возникает при переходе от одного установившегося режима к другому. При этом различают: нормальный переходный процесс, возникающий при различных коммутационных переключениях и аварийный переходный процесс ,возникающий при аварийном нарушении режима передачи, распределения и выработки электроэнергии, например, при к.з.

При всяких переходных процессах будет наблюдаться изменения параметров режима (магнитных, электрических, механических и др.).

Для многих практических задач существенным является изменение электромагнитных величин (напряжение, ток, магнитный поток и др.) и несущественным- изменение механических (скорости, угла поворота ротора).

Такой переходный процесс называется электромагнитным. Если учесть изменение и механических параметров- такой процесс носит название электромеханического процесса.

4. Класификация электромагнитных процессов.

0. Короткое замыкание в системе, а также повторное включение или отключение короткозамкнутой цепи.

1. Возникновение местной несимметрии в системе (например, отключение одной фазы ЛЭП).

2. Включение и отключение двигателей и других приёмников электроэнергии.

3. Действие форсировки возбуждения синхронных машин ,а также их развобуждением (т.е. гашение их магнитного поля ).

4. Несинхронное включение синхронных машин.

5. Основные определения при анализе переходных процессов.

Переходные электромагнитные процессы часто сопровождаются возникновением несимметрии в электрической системе. При этом различают две разновидности несимметрии:

Переходной процесс

Однократная несимметрия

Многократная несимметрия

Продольная несимметрия

Поперечная несимметрия

обрыв 1-й фазы

обрыв 2-х фаз

(3)

(2)

(11)

(1)

0. ПРОДОЛЬНАЯ НЕСИММЕТРИЯ -характеризуется неравенством параметров последовательно включенных элементов (например, отключение одной фазы линии ):

• ПОПЕРЕЧНАЯ НЕССИМЕТРИЯ -характеризуется неравенством параметров фаз при следующем подключении элементов (все виды несимметричного к.з. ) .

В соответствии с установившейся терминологией рассмотрим виды к.з.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ -это повреждение, нарушающее нормальные электрические соединения, в результате чего в данном режиме на отдельных участках электрической системы, как правило, значительно возрастает ток.

От короткого замыкания следует отличать замыкание на землю - т.е. повреждение, вызывающее соединение фазы с землей в электрической системе с незаземленной нейтралью или заземленной через большое сопротивление.

При коротком замыкании возможны различные сочетания повреждений.

ТРЕХФАЗНОЕ К.З. -к.з. при котором в трёхфазной электрической системе происходит соединение между всеми тремя фазами (в одном и том же месте системы ) без соединения с землёй.

ДВУХФАЗНОЕ К.З. -к.з., при котором в 3-х фазной электрической системы происходит соединение между двумя любыми фазами без соединения с землёй.

ДВУХФАЗНОЕ К.З. НА ЗЕМЛЮ -к.з. при котором в трёхфазной системе с глухо- заземленной нейтралью происходит соединение между двумя любыми фазами и землёй в одном и том же месте системы.

ОДНОФАЗНОЕ К.З. -к.з. при котором в 3-х фазной системе с заземлённой нейтралью происходит соединение между любой из фаз и землёй.

Указанные виды к.з. являются наиболее распространёнными видами повреждений.

Различают симметричное к.з. при котором все сопротивления в фазах в месте соединения равны. К этому виду относиться трёхфазное к.з.

При несимметричном к.з. сопротивление в фазах в местах соединения неодинаковы (все остальные виды к.з. ).

В практике эксплуатации энергетических систем, помимо указанных видов к.з., встречаются и такие :

ТРЁХФАЗНОЕ К.З. НА ЗЕМЛЮ -короткое замыкание между тремя фазами и землёй.

ДВОЙНОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА ЗЕМЛЮ -замыкание на землю, возникшее на двух равных фазах в различных точках электрической системы с изолированной нейтралью и приводящее к к.з.

Все рассмотренные виды к.з. и замыканий на землю относятся к разряду простых повреждений в электрической системе (однократная несимметрия ). Они как правило соответствуют полнофазному режиму энергосистемы.

На практике встречаются неполнофазные режимы , когда передача энергии осуществляется при отключенной одной фазе.(однофазное к.з., ремонт одной фазы, обрыв одной фазы и т.д.)

СЛОЖНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ в электрической системе характеризуются многократной несимметрией ( например, обрыв одной фазы с наличием какого-либо несимметричного к.з.).

УРАВНОВЕШЕННЫЕ СИСТЕМЫ -это система, сумма фазных токов которых в любой момент времени равна нулю.

При коротком замыкании в месте соединения токоведущих частей возникает электрическая дуга, характеризующаяся некоторым нелинейным соединением, которое совместно с сопротивлением других элементов на пути тока одной фазы к другой или от фазы на землю образуют переходные сопротивления в месте к.з.

Для многих задач представляется возможным пренебречь указанным переходным сопротивлением и тогда рассматривается металлическое к.з., при котором сопротивление контакта в месте соединения равно нулю.