Диссертация (1172958), страница 20
Текст из файла (страница 20)
0,01 с с моментавозникновения короткого замыкания» [3, 9, 10, 23, 41, 59, 95]. Согласно ГОСТударный ток КЗ рассчитывается как119iУД = 2 × I П 0 ×кУД ,(2.132)где кУД – ударный коэффициент, который «согласно известным источникамрассчитывается по выражению» [3, 9, 10, 23, 41]:кУД = 1,02 + 0,98е-3w С Т а , экв(2.133)или принимается равным «сумме ударных токов от соответствующих частейсхемы электроснабжения, а постоянная времени затухания апериодическойсоставляющей тока КЗ равна: Т а, экв = Х экв( R = 0) / Rэкв( X = 0) » [89].Для проверки «электрооборудования по условиям КЗ найдем апериодическуюсоставляющую тока КЗ для момента времени t по формуле» [89]i at = 2 I П 0е- t / Т а , экв,(2.134)где t » 0,08 ¸ 0,15 с» [3, 9, 10, 23, 41].Вопросы влияния СД на величину тока КЗ исследованы в работах [12, 59,78, 103], в которых «определены значения ударных коэффициентов икоэффициентов затухания токов КЗ только для определенных типов СД и кмоменту времени 0,12 с» [12, 59, 78, 103].Частота вращения СД на примере выбега двигателя СТД-12500 при КЗ нашинах секции КС-22 в переходном процессе не остается постоянной (рис.
2.10),что подтверждает необходимость учета этого явления при расчетах токов КЗ.Рисунок 2.10 – Изменение скольжения СТД-12500 при выбеге на КЗ120Это означает, что не остаются постоянными и параметры СД, которые приведены нарис. 2.11, 2.12. Изменение «частоты вращения СД зависит от следующих факторов:а) место КЗ; б) коэффициента загрузки двигателей; в) постоянной времени СД; г)закона изменения напряжения на обмотке возбуждения» [89].Рисунок 2.11 – Кривая сопротивления X s 1 СД в функции скольженияРисунок 2.12 – Кривые сверхпереходных ЭДС СТД-12500 при выбеге на КЗИзменение «сверхпереходных ЭДС двигателя по продольной E d¢¢ и поперечной осямE q¢¢ (рис.
2.12) непосредственно влияет на токи подпитки КЗ от СД, а неучет ихприведет к погрешностям расчетов токов трехфазного КЗ» [89, 95] .Согласно ГОСТа по расчету токов КЗ, «определение периодическойсоставляющей тока подпитки КЗ от синхронных машин для различных моментоввремени предложено делать на основании приведенных типовых кривыхgt =I ПtI П0,121которые рассчитаны для синхронных машин, снабженных: а) тиристорнымвозбудительным устройством; б) ТВУ с последовательными трансформаторами; в)ТВУ без последовательных трансформаторов и г)бесщеточными возбудительнымиустройствами» [41].
Однако различия в «параметрах двигателей даже в пределаходной серии, а тем более разных типов СД, исключают возможность использованиядля определения токов КЗ от СД в различные моменты времени универсальныхтиповых кривых» [95, 103]. В рассматриваемом ГОСТ по расчету токов КЗ «неучитываются:- изменения сопротивлений,","в функции частоты вращения СД;- изменения постоянных времени Td¢ , Td¢¢, Ts 1d , Tq¢¢, T f¢ , T1¢d и других в функциичастоты вращения двигателя;- изменения значений ЭДС Eq , Eq¢ , Eq¢¢, Ed¢¢ во времени (рис.
2.11);- закон изменения uf » [41].При использовании ГОСТа по расчету токов КЗ [41] «не учитываютсяизменения параметров СД при изменении частоты вращения, углы сдвига фазмежду ЭДС электрической системы Ec и двигателей Eq¢¢ » [95, 103].Проведенные нами исследования ЭТС выявили, что в «исходном режимеугол g У между вектором ЭДС электрической системы E С и вектором напряженияна секции РУ составляет 1,5÷8˚ и увеличивается в аварийном режиме» [95, 103].Поэтому в предлагаемом «методе расчета токов КЗ рассчитываются параметрырежима СД, причем для каждого двигателя ( q1 , q 2 , qi ) в своей (см.
рис. 2.8)» [95, 103].Для определения токов и напряжений на шинах секций РУ используется системакоординат (а, р), в которой определяют параметры режима секции в целом» [89].Для выбора оборудования, расчета уставок РЗА необходимо рассчитать:электромагнитные переходные процессы ЭТС от питающей энергосистемы допотребителей напряжением 380В, токи КЗ с учетом «подпитки от всех учитываемыхдвигателей путем решения системы уравнений Парка–Горева с учетом фазовыхуглов СД и углов сдвига между ЭДС электрической системы и двигателей (см.
рис.2.7)» [89, 95]. На этапе режима выбега на КЗ угол Q между поперечной осью СД и122вектором напряжения на секции увеличивается от начального значения 25-65°,определяемого загрузкой ЭД,до 180° в аварийном режиме. Это «приводит кзначительному увеличению расчетных величин тока КЗ для различных временвыбега на КЗ( DI КЗ,i см.
рис. 2.13)» [89, 95].Из уравнений начальных условий СД (2.75) следует, что ток КЗ зависит отпараметровдвигателей,изменениекоторыхучитываетсянелинейнымизависимостями от скольжения двигателя, системы возбуждения, коэффициентамощности и сопротивлений сети. «Действующеезначение периодическойсоставляющей тока от СД при КЗ определяем как:I i = I 2 d ,i + I 2 q ,i ,гдеI d ,i = ( E"q ,i -U J cos q i ) / X d ,i и I q ,i = (U J sin q i - E"d ,i ) / X q , i » [89, 95].Рисунок 2.13 – Векторная диаграмма существующего и предлагаемого методоврасчета токов короткого замыканияЕсли «схема сети предприятия содержит произвольное число узлов N,соединенные в соответствии со схемой электроснабжения m-ветвями, товыполняется условие m = n-1.
Все ветви в методе расчета токов КЗ учитываютсякомплексными сопротивлениями. В исходном режиме напряжение на одной изсекций принято равным U0н. Последовательность расчета тока трехфазного КЗсогласно предлагаемого метода представлена на рис. 2.14» [89, 95].123ПУСКВвод данных поСЭС,СД, АД,ВУ, РЗАВвод каталожных илиэкспериментальныхданных по СЭС, СД, АД, ВУ,РЗАРасчет параметровСЭС, матриц ZУ ,Расчет параметров сети,матриц подключения СД,АД, узлаZ В.СД , Z В. АДРасчет параметровСД, АД, токовисходного режимаTP = 0нетUУ ,1 = [U 0, Н + j 0]Ec (0) = 1.05U D (0) = [0 + j 0]TКЗ ¹ 0TCЗ ¹ 0TСН ¹ 0дадаРасчет матрицZУ , Z В , Д , заданиен.у.Расчет матрицZУ , Z В , Д , заданиен.у.Sˆ (U )I У (0) = Uˆ УУU D(1) = Z У I У (0)Расчет токов,мощностей, U fдаUУ ,1 = UУ2 ,Re + UУ2 ,ImIД =U У (1) = E C (1) + U D (1)s < sУСТg У (1) = ...ZВ , Д + ZEЭУ =IУ = (UУ - EЭУ ) YЭУU У - EУ = U D (1) ...I < IУСТUУ - E ¢¢ДнетMC =Eq, Н U f U ДXdнетsin dU D(i ) - U D (i +1) < eM МХ = ...ПерерасчетпараметроврежимадаT - TКЗ = 0Решениесистемы д.у.даI - IК < eнетTВ ¹ 0даTКЗ = 0s <eданетОСТАНОВРисунок 2.14 – Блок-схема программы КВСПроцесс расчета тока КЗ состоит из следующих этапов.SE ¢¢Д YДYЭУ1241.
ФормируетсяматрицасопротивленийZ&относительноузла,соответствующего ЭДС системы Z& = [ Z&ij ] для i=N-1, j=N-1.2. Рассчитывается исходный режим ЭТС из условия, что «напряжение впервом узлеравно U0н, а ЭДС системыуравнениям» [89, 95]:( )с= 1,05. Расчет выполняем поZ& × I&У = U DУ = U&У - Е&С ;(2.135)Z& × I&У (U ) = U&У - Е& С ;(2.136)Sˆ (UУ ) P(U ) - jQ(U )I&У (U ) ==.UˆУUˆУРасчетпоуравнениям(2.135),(2.137)«осуществляется(2.137)пометодупоследовательных приближений, в котором» [89, 95]:а) за начальное приближение напряжений в узлах принимаем:UУ(0)é0 + j 0ùéU 0 Н + j 0 ùê0 + j 0úê1 + j 0 ú(0)ú ;êú;U = ê=ê...... úê......ú Dêúêúë0 + j 0ûëê1 + j 0 ûú(2.138)б) затем по уравнению (2.137) определяем нулевое приближение I&У(0) ;в) затем по уравнению (2.135) находим первое приближение U D(1)У :U D(1)У = Z& × I&У (U ) ;г) используя полученные данные, находим первое приближение ЭДСсистемы))))EC(1) = U У - U D(1У) = (U У( 0,Re+ jU У( 0,Im) - (U D(1У) ,Re + jU D(1У) ,Im ) = (U У( 0,Re- U D(1У) ,Re ) + j (U У( 0,Im- U D(1У) ,Im ) .(0)В этом выражении второе слагаемое для первого узла равно нулю.
ТогдаEC(1) = U 0 Н - (U D(1У) ,Im ) 2 - U D(1У) ,Im ;д) затем определяем первое приближение напряжений в узлах сети ЭТС:U У(1) = EC(1) + U D(1У) ;е) «расчеты по пунктам б–е повторяем до тех пор, пока не будет достигнутатребуемая точность итерационного процесса расчета напряжений, определяемыхсогласно неравенству» [89, 95]:125U& D( iУ) - U& D( iУ-1) < eU& D( iУ) .(2.139)При расчете режима выбега на КЗ для каждого момента времени такжеопределяются все параметры режима двигателей и секций РУ, ТП.3. Переформируем «матрицу узловых коэффициентов относительно узла КЗпри условии, что сопротивление в месте КЗ Z КЗ в общем случае не равно нулю»[89, 95].4. Расчет режима, соответствующего «начальному моменту КЗ, делается изусловия, что сверхпереходные ЭДС двигателей сохраняют свои значения впервый момент времени» [89, 95]:Z& × I&У (U ) = U& DУ = U& У - U& КЗ ,(2.140)где « U& КЗ – напряжение в месте КЗ» [89, 95].
Решение уравнения (2.139)осуществляется методом последовательных приближений.( 0)= 0 , т.е.За «начальное приближение напряжений принято U& У( 0) = 0; U& КЗU& (0) = 0 »[89].Начальные значения составляющих токов от СД находим как:I(0)dI(0)qEq¢¢ - U q( 0) ü=;ïX d¢¢ï(0) ýE¢¢ - U d ï= d.ïX q¢¢þ(2.141)Тогда ток «СД с учетом фактического угла нагрузки будет» [89]:IСД (U ) = [I q(0) × cosdi + I d(0) × cos(di + 90o )] + j[I q(0) × cos(di + 90o ) + I d(0) × cos(di +180o )].Токи узла нагрузки упрощенно определяем по уравнениюnIУ(0) = å I СД ,i, вi =1которых учитывается угол сдвига между ЭДС электрической системы и ЭДСкаждого СД на основании уравнений (2.103), (2.104)» [89].Вычисляем первое приближение в месте КЗ:(1)U& КЗ= I&У( 0 ) × Z& КЗ ;Определяем первое приближение напряжения:U& D(1У) = Z& × I СД ;126Определяем первое приближение напряжения в узле нагрузки:(1)U& У(1) = U& D(1У) + U& КЗ;И «повторяем расчеты до достижения требуемой точности итерационногопроцесса расчета напряжения, согласно неравенству (2.139)» [89].
В ходе расчетовопределяются как параметры режима работы работающих электродвигателей, таки секций ТП, РУ.5. Следующий шаг – это расчет начальных условий при КЗ.6. Далее для следующего момента времениt = t + Dtосуществляеминтегрирование уравнений переходных процессов.Такимобразом,система«уравнений(2.137)–(2.140),дополненнаяуравнениями режима работы СД и АД, а также предложенный метод и алгоритмпозволяют рассчитать токи трехфазного КЗ с учетом углового положениядвигателей, изменения параметров двигателей при изменении угловой частотывращения ротора» [89, 95]. На основании предложенного метода разработана«математическая модель и программа КВС, которая позволяет рассчитать:- установившийся режим работы ЭТС, отдельных двигателей;- режим одиночного или группового пуска двигателей;- режим группового или одиночного выбега после работы РЗА;- выбег двигательной нагрузки на КЗ с моделированием места исопротивления КЗ и расчетом токов короткого замыкания;- режим самозапуска двигательной нагрузки при срабатывании АПВ, АВРна выключателях и при снижении напряжения в электрической системе;- послеаварийный установившийся режим» [89, 95, 164].2.6.
Основные уравнения, описывающие переходные процессы в мощныхСД, при частотном пуске СДОсновной вид пуска, применяемый для СД, это асинхронный пуск. Но дляСД, мощность которых соизмерима с мощностью питающей сети, сталиприменяться и другие виды пуска, из которых наибольший интерес представлял в1983-1984 годах частотный пуск с помощью статического преобразователя частоты.Beнтильно-машинная система, состоящая из СД и статического преобразователя127частоты со звеном постоянного тока [А.К. Аракелян, А.А. Афанасьев, М.Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
