Русский язык. Шаблон_штудирования (10). Конспект Здесь разместите конспект
 Скачать 159 Kb.
|
КонспектЗдесь разместите конспект. Переходные процессы возникают в электрических системах, как при нормальной эксплуатации, так и в аварийных условиях. Изучение самих переходных процессов и их влияния и последствий необходимо для выявления причин возникновения, физики процессов и разработки методов управления ими. Желательно рассмотрение процессов в их единстве, в пространстве, т.е. взаимовлияние источника питания, системы передач и нагрузки, и времени, т.е. связи электромагнитных и электромеханических процессов. К сожалению, такой подход увеличивает объём и усложняет освоение учащимися материала. Основным объектом, изучаемым в дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах», является электрическая система. Под электрической системой (ЭС) понимается совокупность электрических станций, электрических сетей и узлов потребления, объединённых единым процессом производства, передачи и распределения электрической энергии. В любой ЭС могут быть выделены: -силовые элементы (синхронные генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, выпрямители и инверторы, электрические двигатели и т.д.); -элементы управления (коммутирующая аппаратура, силовые выключатели, устройства автоматики: автоматические регуляторы возбуждения, автоматические регуляторы скорости и т.п.); -элементы защиты: разрядники, реакторы, предохранители. Поведение электрической системы определяется её режимом – состоянием, характеризуемым значениями мощностей, напряжений, частоты и других физических величин – параметров режима. Различают несколько видов режимов электрических систем. 1.Установившийся (нормальный) режим – состояние системы, когда параметры режима изменяются в небольших пределах, позволяющих считать эти параметры неизменными. 2.Нормальные переходные режимы возникают при нормальной эксплуатации системы (включение и отключение каких-либо элементов системы, изменение нагрузки, несинхронное включение синхронных машин (СМ) и т.п.). 3.Аварийные переходные режимы возникают в ЭС при таких возмущениях (авариях), как: короткие замыкания, внезапные отключения элементов ЭС, повторные включения и отключения этих элементов, несинхронные включения СМ и т.п. 4.Послеаварийные установившиеся режимы наступают после отключения поврежденных элементов ЭС. При этом параметры послеаварийного режима могут быть как близкими к параметрам нормального (исходного) режима, так и значительно отличными от них. Таким образом, режимы ЭC можно разделить на установившиеся, имеющие практически неизменные параметры, и переходные – с быстрыми изменениями параметров режима. При переходе от одного режима к другому изменяется электромагнитное состояние элементов системы и нарушается баланс между механическим и электромагнитным моментами на валах генераторов и двигателей. Это означает, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе, которые взаимно связаны и представляют собой единое целое. Тем не менее очень часто переходный процесс делят на две стадии. На первой стадии из-за большой инерции вращающихся машин в ЭС преобладают электромагнитные изменения. Эта стадия длится от нескольких сотых до 0,1...0,2 с и называется электромагнитным переходным процессом. На второй стадии проявляются механические свойства системы, которые оказывают существенное влияние на переходные процессы. Эта стадия называется электромеханическим переходным процессом. Переходные режимы связаны с возникновением переходных процессов, при которых происходит изменение электрического состояния элементов системы, обусловленное как естественными причинами, так и работой устройств автоматики. Впереходных процессах происходит закономерное изменение во времени одного или нескольких параметров режима в результате действия определенных причин, называемых возмущающими воздействиями. Переходные процессы делятся на волновые, электромагнитные и электромеханические. Вволновых переходных процессах происходит локальное изменение электрического состояния системы, сопровождаемое резким увеличением электрического разряда в линиях электропередачи с повышением напряжения, связанного с атмосферными воздействиями. Они являются быстродействующими процессами: скорость изменения параметров – 103-108 Гц. Опасность волновых переходных процессов заключается в появлении перенапряжений, приводящих к повреждению изоляции элементов ЭС. Следует отметить, что при волновых переходных процессах не происходит изменения относительного положения роторов электрических машин и скорости их вращения. Электромеханические переходные процессы являются низкочастотными. Скорость их протекания изменяется от 10-1 до 50 Гц. При этом происходит изменение как электрических, так и механических параметров режима. Электромагнитные переходные процессы возникают: - при включении и отключении двигательных и других агрегатов; - в результате коротких замыканий (КЗ) и простых замыканий; - при местной несимметрии; - при работе форсировки возбуждения, регуляторов возбуждения, автоматов гашения поля и т.п.; - несинхронного включения синхронных машин (СМ). Электромагнитные переходные процессы сопровождаются изменением электромагнитного состояния элементов ЭС. Механические параметры режима остаются неизменными. Скорость протекания от 50 до 150 Гц. Из всего многообразия электромагнитных переходных процессов наиболее распространенными являются процессы, вызванные КЗ. Большая часть КЗ – дуговые, как правило, самоликвидирующиеся; реже – металлические, при которых фазы электроустановки соединяются между собой или с землей. Из всего многообразия причин возникновения КЗ можно выделить несколько основных: 1) нарушение изоляции электрооборудования, вызываемое её старением, загрязнением поверхности изоляторов, механическими повреждениями; 2) механические повреждения элементов электрической сети (обрыв провода линии электропередачи и т.п.); 3) преднамеренные КЗ, вызываемые действием короткозамыкателей; 4) перекрытие токоведущих частей животными и птицами; 5) ошибки персонала подстанций при проведении переключений. Последствия КЗ проявляются: - в резком увеличении токов в ветвях системы, особенно в месте КЗ; в некоторых ветвях увеличение тока может быть небольшим; -  в значительном снижении напряжения в узлах ЭС, при трёхфазном КЗ ( K (3) ) напряжение в точке КЗ снижается до нуля; при несимметричных КЗ двухфазное – K (однофазное – K (1) , двухфазное на землю – K (1.1) ) напряжение в точке КЗ частично сохраняется. Так, например, при понижении напряжения до 60...70% от номинального, в течение 1 с и более возможен останов двигателей промышленных предприятий, что в свою очередь может вызвать нарушение технологического процесса, приводящее к экономическому ущербу; -в искажении симметрии напряжений и токов при несимметричных КЗ в результате которого увеличивается электромагнитное и электростатическое влияние линий электропередачи (ЛЭП) на линии связи и другие объекты. Так, например, при несимметричных КЗ возможно наведение в соседних линиях связи и сигнализации ЭДС, величина которых может быть опасной для обслуживающего персонала; -в тепловом действии токов КЗ, приводящем к повреждению изоляции, спеканию контактов электроаппаратуры и т.д.; -в динамическом действии токов КЗ, в появлении механических усилий, повреждающих конструкции машин и аппаратов. На практике чаще приходится иметь дело не с мгновенными и амплитудными значениями тока, а с действующими значениями. Все расчёты производятся с действующими величинами, в паспортных данных электротехнических устройств указаны действующие значения тока и напряжения. Приборы практически все отградуированы в действующих значениях величин. Под действующим током понимают величину постоянного тока, который в резисторе выделяет заодно и тоже время такое же количества энергии, что и переменный ток. Это значение тока связанное с его энергетическим действием. За период времени Т постоянный ток выделит резисторе энергию W± = I 2RT, а переменный ток за это же время
приравняв эти энергии, считая их равными получим значение постоянного тока равному действующему переменному
Под средним значение тока понимают среднеарифметическое значение тока за половину периода, находится в основном для определения формы кривой (среднее значение тока применяется в расчётах редко)
практически это замена синусоиды на прямоугольник той же площади Коэффициент формы ( kф ) характеризует форму кривой – это отношение
Если коэффициент отличен от 1.11, то это не синусоида или искаженная синусоида. Необходимо отметить, что потребители (нагрузка) в ЭС очень чувствительны к снижению напряжения. Так, например, асинхронные двигатели (АД), составляющие до 50% нагрузки, при снижении напряжении затормаживаются, что приводит к увеличению тока нагрузки и дальнейшему снижению напряжения на её зажимах. Появляется опасность нарушения устойчивости параллельной работы электрических машин (ЭМ) в системе, которая в этом случае распадается на части, работающие несинхронно. В результате происходит длительное нарушение электроснабжения потребителей, приводящее к огромному материальному ущербу. Подавляющее, число КЗ (85%), происходящих в ЭС, связано с замыканием на землю. Трёхфазное КЗ является очень редким (5%), но изучение процессов, происходящих при этом виде КЗ, имеет первостепенное значение, поскольку последствия трёхфазных КЗ являются самыми тяжелыми для ЭС. Кроме того, применение метода симметричных составляющих позволяет определить величины токов и напряжений прямой последовательности любого несимметричного КЗ как соответственные величины при некоторых условных трёхфазных замыканиях. Существующие методы расчёта и анализа электромагнитных переходных процессов при трёхфазных КЗ можно разбить на две группы: аналитические и практические. В основу аналитического метода расчёта положен анализ электромагнитных процессов по уравнениям Парка-Горева. Он позволяете высокой точностью определить величину тока при внезапном КЗ в начальный момент времени для простейшей системы, состоящей из одного синхронного генератора (СГ). При переходе к схемам с несколькими генераторами задача точного расчёта переходного процесса усложняется. Появляется необходимость учёта возникающих качаний генераторов и поведения присоединённых нагрузок; изменения свободных токов в каждом из генераторов, которые связаны между собой. При наличии автоматического регулирования возбуждении (АРВ) аналогичная связь имеется между приращениями вынужденных токов. Поэтому практическое применение аналитического метода весьма ограничено. Его можно рассматривать лишь как эталон для оценки других приближённых методов расчёта. При решении многих практических задач не требуется знания точных результатов, поэтому возможно использование приближённых инженерных методов, которые рассматриваются в изложенном далее материале. Все расчёты переходных процессов при КЗ базируются на решении дифференциальных уравнений, описывающих поведение системы при временных изменениях параметров режима. Практический подход, применяемый для решения всех инженерных задач и использующий мгновенные значения параметров режима, позволяет перейти от дифференциальных уравнений к алгебраическим и тригонометрическим. При нахождении значений токов КЗ в электрических системах необходимо выделять две различные ситуации: 1) КЗ происходит в ЭС, имеющей мощные источники с режимом работы не зависящим от режима работы электрической системы (исключение составляет режим КЗ вблизи источников); 2) КЗ рассматривается в электрической системе, режим которой существенно влияет на режимы работы источников. В первом случае источники имеют значительно большую мощность, нежели узлы потребления ими питаемые, или источники питания удалены от ЭС, в которой возникают различные виды КЗ (системы электроснабжения, распределительные сети и т.д.). Во втором – источники и подключаемая к ним система имеют соизмеримые мощности или КЗ происходит в системообразующих сетях (вблизи шин электрических станций). Несмотря на различие ситуаций подходы к расчёту токов КЗ в обоих случаях имеют много общего, основываются на одних и тех же понятиях и допущениях. Гораздо более различны методы расчёта симметричных и несимметричных КЗ. Последнее обстоятельство является определяющим при формировании структуры и методики изучения расчёта и анализа электромагнитных переходных процессов в ЭС. На первом этапе выделяются основные, общие подходы, применяемые при расчётах всех видов КЗ. На втором – детально рассматриваются практические методы расчёта симметричных трёхфазных КЗ. И только затем – особенности расчёта несимметричных КЗ. Аварии, связанные с нарушениями устойчивости работы в крупных электрических системах, влекут за собой расстройство электроснабжения районов, городов, промышленных предприятий. Ликвидация таких аварий и восстановление нормальных условий работы электрических систем представляют большие трудности и требуют много времени и внимания диспетчера и остального дежурного персонала. При сравнительно небольшом числе аварий, вызывающих нарушение устойчивости, наибольший аварийный недоотпуск энергии падает именно на этот вид аварий. Тяжелые последствия таких аварий заставляют уделять значительное внимание вопросам увеличения устойчивости как при проектировании электрических станций и сетей, так и в эксплуатации. Проблема устойчивости наложила глубокий отпечаток на схемы коммутации, режимы работы и параметры оборудования электрических систем, необходимость применения быстродействующих выключателей, релейной защиты (использование систем автоматического регулирования возбуждения генераторов, систем противоаварийной автоматики), а также проведения других мероприятий, которые способствуют уменьшению аварийности в электрических системах России. Исключительно велико значение проблемы устойчивости при передаче энергии на большие расстояния. Можно утверждать, что устойчивость систем является одним из основных факторов, ограничивающих пропускную способность электропередач переменного тока большой протяжённости. ВыводыЗдесь разместите свои выводы, замечания, вопросы. При проектировании электроустановки цель координации состоит в выборе её оптимальной схемы и связей с узловыми подстанциями энергосистемы. При этом должны учитываться возможные параметры электрооборудования, режимные ограничения, требования к устойчивости и надёжности работы электроустановки. Для координации уровней токов КЗ здесь используются указанные выше способы, но с учётом конкретных параметров электроустановки. При эксплуатации энергосистемы координация уровней токов КЗ и параметров электрооборудования осуществляется оперативным изменением схемы, режимов работы, параметров основных элементов и электрооборудования. Для координации уровней токов КЗ при эксплуатации используются: -модернизация оборудования с целью получения более высоких параметров; -деление сети стационарное на секционных, шиносоединительных или линейных выключателях; -деление сети автоматическое; -разземление нейтралей некоторых трансформаторов; -заземление нейтралей некоторых трансформаторов через резисторы или реакторы; -различного рода токоограничивающие устройства; -токоограничивающие реакторы или трансформаторы с расщеплённой обмоткой На практике для ограничения токов КЗ могут быть применены один или несколько из перечисленных выше способов. Определение технических требований к электрооборудованию и составление задания на его разработку имеют значение с точки зрения технической политики в области развития электрической части энергосистем. Для научно обоснованной координации уровней токов КЗ необходима информация одинамике изменения во времени параметров энергосистем и электрооборудования. Логическая схема / КлассификацияЗдесь разместите логическую схему или классификацию. Комплексная схема – это схема, полученная соединением схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей. Способ соединения зависит от вида КЗ (рис. 1.). Здесь каждый прямоугольник представляет собой схему замещения определенной последовательности. Соединить эти схемы замещения в комплексную схему – значит подключить к схеме прямой последовательности шунт КЗ, представляемый в комплексной схеме суммарными сопротивлениями x2å и x0å , которые определяются относительно начала и конца соответствующей схемы.  Рис. 1. Комплексные схемы замещения: а – двухфазное; б – однофазное; в – двухфазное КЗ на землю (н – начало схемы, к – её конец) ГлоссарийЗдесь разместите глоссарий.
Каталог личной библиотекиЗдесь размещается наименования литературных источников, которые были изучены в процессе учебного занятия. 1. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под ред. Жукова В.А. – М.: Энергоатомиздат,1979. 2. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях / Под ред. Веникова В.А. – М.: Энергоатомиздат,1983. 3. Переходные процессы электрических систем в примерах и иллюстрациях: Уч. пособие. Под ред. В.А. Строева. – М., 1996. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||