Короткое замыкание в цепи, питающейся от генератора ограниченной мощности

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

2.2.1 При малой удаленности короткого замыкания существенное влияние на переходной процесс оказывает автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) генераторов.

Генератор без АРВ или оно отключено. Ток возбуждения постоянный и обеспечивает постоянный магнитный поток.

В момент КЗ в обмотке статора возникает периодический ток, отстающий на угол j_К. В демпферной обмотке (ДО) и ОВ под действием ЭДС статора появляются свободные токи.

Рисунок 2.5 – Осциллограмма тока КЗ в зависимости от фазы начала режима

Магнитный поток ротора не может изменится мгновенно и для момента t=0 должно соблюдаться условие Фст=Фсв.д+Фсв.f и результирующий поток в зазоре равен Фрез=Фf+Фсв.д+Фсв.f-Фст.

Это означает, что поток статора в роторе компенсируется свободными токами и результирующий поток Фрез=Фf равен потоку в обмотке возбуждения (ОВ) до КЗ.

Можно сказать, что ЭДС в начале КЗ равна ЭДС до начала КЗ. Свободные токи в демпферных обмотках (ОД) и ОВ затухают с течением времени не сразу. И установившийся режим для периодической составляющей тока наступает в течение некоторого времени.

Но магнитный поток Фст (реакция якоря) за это время несколько уменьшится, поэтому периодический ток также уменьшится. Можно сделать вывод - при отсутствии АРВ генератора значение периодического тока меньше его начального значения

Апериодический ток затухает по экспоненте с постоянной времени Та. Длительность затухания составляет около 3-5с. Максимальное значение полного тока наступит через 0, 01с как и на шинах неизменного напряжения.

Параметры генератора в момент КЗ – сверхпереходная ЭДС и сверхпереходное сопротивление по продольной оси – Х^//d.

Для синхронных генераторов и электродвигателей сверхпереходную ЭДС в предшествующем режиме следует определять по формуле

, (2.12)

где I₀, U₀ – фазные ток и напряжение до режима КЗ,

j₀ – угол между векторами I₀, U₀.

а для синхронных компенсаторов по формуле

. (2.13)

В формулах (2.11) и (2.12) знак «+» относится к синхронным машинам, которые к моменту КЗ работали в режиме перевозбуждения, а знак «-» - к работавшим с недовозбуждением.

Начальное значение синусоидального тока КЗ определится

(2.14)

Ток для любого момента времени

(2.15)

Ударный ток

, (2.16)

с учетом

Постоянная времени цепи КЗ определяется с учетом сопротивления обмотки статора генератора

(2.17)

Длительность переходного процесса составляет не более 3-5 с.

2.2.2 КЗ от генератора с АРВ.

Система АРВ, как всякая защита действует с небольшим запаздыванием. Поэтому наличие АРВ не влияет в начальный период КЗ. При снижении напряжения при КЗ ниже 0, 85-0, 9 от номинального, включается АРВ, срабатывает форсировка возбуждения генератора и ток возбуждения возрастает.

Ток возбуждения возрастает до предельного значения и изменяет магнитный поток возбуждения Ф_f, ЭДС генератора и ток КЗ. Поэтому токи и напряжения в таких условиях всегда больше, чем без АРВ.

Увеличение токов и напряжений зависит от удаленности КЗ и параметров генераторов. При значительном удалении от генератора для восстановления напряжения до нормального достаточно незначительного увеличения возбуждения. При малом удалении для восстановления напряжения требуется большее возбуждение, но его можно увеличить не выше предельного значения.

При таком КЗ значительное влияние на процесс оказывает сопротивление до места КЗ или внешняя реактивность.

Если внешняя реактивность меньше критической, генератор работает с предельным возбуждением, если внешняя реактивность больше критической, то напряжение генератора достигает нормального значения при меньшем значении возбуждения. Поэтому для каждого генератора устанавливается параметр - критическая реактивность Х_КР, за пределами которой при предельном возбуждении обеспечивается нормальное напряжение.

Ток соответствующий критической реактивности называют критическим током.

Так как при КЗ на выводах генератора работа АРВ требуется большее возбуждение, это ведет к преобладанию размагничивающего действия реакции

Рисунок 2.6 – Характер изменения периодического тока КЗ для генераторов с АРВ: 1 – генератор без АРВ; 2 - генератор с АРВ

якоря. Но возбуждение ограничено своим предельным значением, и напряжение генератора будет ниже номинального. При малом удалении от генератора установившийся ток по отношению к начальному значению увеличивается.

Рисунок 2.7 – Осциллограмма изменения тока КЗ

для генераторов с АРВ:

Чем дальше место повреждения, тем меньше значение тока КЗ и установившийся ток по отношению к начальному значению снижается и снижается его влияние на работу. Поэтому при КЗ в удаленной точке периодическая составляющая тока не изменяется и с момента принимает свое установившееся значение.

Характер изменения тока такой же, как и при питании от шин неизменного напряжения. Кривые изменения тока на рисунке 2.6. В зависимости от внешней реактивности генератор с АРВ может работать в одном из двух режимов: - предельного возбуждения или нормального напряжения. Но в случае, когда оба режима существуют одновременно.

Осциллограмма тока КЗ в цепи при наличии АРВ генератора на рисунке 2.7.

3 УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒