Понятие электромагнитных переходных процессов

Дадим понятие переходного процесса, вообще.

Любой рабочий режим электроустановки можно рассматривать как установившийся. Он характеризуется определенными установившимися параметрами, такими как рабочее напряжение, рабочий ток, частота сети питания, частота вращения и другие.

При необходимости изменения режима работы, например в регулировочном режиме, параметры можно изменить, управляя режимом работы. При этом новый режим работы также установившийся, но уже с другими параметрами. Например, регулирование скорости двигателя изменит режим работы технологической установки на другой. Изменение не может произойти мгновенно и займет некоторое время, в течение которого и произойдет изменение скорости в силу электромагнитной и электромеханической природы происходящих процессов.

Изменение режима работы может произойти и в результате аварий. Произойдет переход от рабочего режима к аварийному, что также изменит параметры электроустановки в течении некоторого времени.

Переходной процесс– это процесс перехода от одного установившегося режима электроустановки к другому.

Любой переходной процесс в электроустановке, например в генераторе, сопровождается изменением электромагнитного состояния и соответственно происходит нарушение баланса между моментом на валу вращающейся машины и электромагнитным моментом.

Поэтому переходной процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и электромеханических изменений в электроустановке.

Благодаря значительной механической инерции вращающихся машин начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями.

В данном курсе лекций рассматриваются электромагнитные и электромеханические переходные процессы, соответствующие аварийным режимам.

Электромагнитный переходный процесс в электроустановке - переходный процесс, характеризуемый изменением значений только электромагнитных величин электроустановки.

Электромеханический переходный процесс в электроустановке - переходный процесс, характеризуемый одновременным изменением значений электромагнитных и механических величин, определяющих состояние электроустановки.

Короткие замыкания в электрических сетях

Наиболее опасны в электроустановках режимы коротких замыканий.

Замыкание - всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или с землей.

Короткое замыкание - замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В месте замыкания электроустановки возникает электрическая дуга, через переходное сопротивление которой протекает ток короткого замыкания.

Основные причины коротких замыканий (КЗ):

1) нарушение изоляции в результате теплового и электрического пробоя, старения изоляции;

2) набросы на провода воздушной линии;

3) обрывы проводов воздушной линии;

4) механические повреждения изоляции;

5) перенапряжения – внутренние и атмосферные (прямой удар молнии);

6) стихийные природные явления;

7) неправильные действия персонала при оперативных переключениях и другие.

8) преднамеренные замыкания с целью быстрых отключений ранее возникших повреждений с помощью специальных аппаратов -короткозамыкателей

Короткие замыкания бывают между фазами, между фазой и нулевым проводом. Замыкание фазного провода на корпус создает металлическое замыкание.

При коротком замыкании в поврежденной фазе многократно увеличивается ток, превышающий рабочий. Увеличение тока приводит к увеличению потерь энергии в проводниках и контактах, вызывает повышенный нагрев. Это может привести к тепловому пробою изоляции, возгоранию, свариванию контактов, нарушению механической целостности проводящих элементов.

В зависимости от места КЗ и продолжительности действия последствия могут иметь местный или общий для всей системы характер.

Кроме теплового воздействия на электрические элементы, токи замыкания создают значительные механические нагрузки. При взаимодействии магнитных потоков поврежденных фаз развиваются электродинамические нагрузки. Они и приводят к изгибам шин, механическому разрушению твердой изоляции и токоведущих частей при недостаточной их прочности.

Термическое действие тока короткого замыкания — тепловое действие тока короткого замыкания, вызывающее изменение температуры элементов электроустановки.

Электродинамическое действие тока короткого замыкания — механическое действие электродинамических сил, обусловленных током короткого замыкания, на элементы электроустановки.

Для нормального функционирования элементов электрической сети необходимо, чтобы после режима короткого замыкания они остались неповрежденными. Следовательно, для всех электрических сетей должны быть спрогнозированы возможные режимы коротких замыканий, выполнены расчеты и определены условия защиты и отключение поврежденного участка. Электрическое оборудование должны быть проверено на термическое и динамическое воздействие короткого замыкания.

Параметры переходного процесса короткого замыкания зависят от соотношения мощности источника питания и сопротивления цепи КЗ.

Виды коротких замыканий

По характеру переходного процесса все КЗ делятся на – 1) КЗ в цепи питающейся от шин неизменного напряжения, 2) КЗ вблизи генератора ограниченной мощности.

Шины неизменного напряжения – это источник питания напряжение, на зажимах которого практически остается неизменным при любых изменениях тока в подключаемой к нему цепи.

Такой источник питания называют системой неограниченной или бесконечной мощности. В действительности мощность энергосистемы или источника питания имеет конечное значение, и многие элементы цепи имеют значительное сопротивление по сравнению с собственным сопротивлением источника питания (ИП). В практических расчетах сопротивлением энергосистемы пренебрегают, если оно не превышает по величине (5-10)% результирующего сопротивления цепи КЗ.

КЗ вблизи генератора - это КЗ на выводах генератора или на таком удалении от него, что сопротивление цепи КЗ соизмеримо с сопротивлением генератора. Изменение параметров генератора существенно повлияет на переходной процесс и сопротивлением генератора нельзя пренебрегать.

По виду короткие замыкания бывают – трехфазные, двухфазные, двухфазные на землю, однофазные на землю.

Из них трехфазные КЗ относят к симметричным, те которые возникают при замыкании трех фаз между собой. Все фазы электроустановки находятся в одинаковых условиях, по отношению к другим. Остальные КЗ относятся к несимметричным. Все фазы такой электроустановки находятся в разных условиях. Условные обозначения видов КЗ приведены на рисунке 1.1.

Определения некоторых видов КЗ.

Короткое замыкание на землю - короткое замыкание в электроустановке, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента.

Трехфазное короткое замыкание - короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

Трехфазное короткое замыкание на землю - короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются три фазы.

Двухфазное короткое замыкание - короткое замыкание между двумя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

Двухфазное короткое замыкание на землю - короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо - или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются две фазы.

Однофазное короткое замыкание - короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо- или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяется только одна фаза.

а) б)

в) г)

Рисунок 1.1 – Виды коротких замыканий:

а) трехфазное, б) двухфазное на землю, в) двухфазное, д) однофазное

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒