Электротехнический-портал.рф

...для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

§2. КЗ в цепи, питающейся от генератора ограниченной мощности.

E-mail Печать PDF
(2 голоса, среднее 5.00 из 5)

Рассмотрим КЗ на выводах генератора (в этом случае сопротивления цепи КЗ = 0, или одного порядка с Хг).

При малой электрической удаленности места повреждения существенное влияние на переходной процесс оказывает АРВ генератора.

Рассмотрим все случаи.

 

I. Генератор с отключенным АРВ.

В такой машине ток возбуждения if остается постоянным и обеспечивает неизменный магнитный поток возбуждения Фf = const.

Рис.4. Трехфазная симметричная цепь питаемая от СГ

 

Особенность данного случая: параметры генератора и их изменение существенно влияют на ход процесса КЗ.

Кривая изменения полного тока КЗ и его отдельных составляющих (момент возникновения КЗ соответствует случаю, когда апериодическая составляющая тока и полный ток достигают максимального значения), изображены на рис. 5.

Рис.5. Изменение полного тока КЗ и его составляющих

 

Проведем анализ факторов, влияющих на величину и характер изменения отдельных составляющих полного IК.З во времени. При работе генератора на холостом ходу под действием тока ротора в машине наводится поток возбуждения Φf:

1) в момент возникновения КЗ (t = 0) в статоре генератора появляется ток (рис. 6). Периодическая составляющая тока отстает от напряжения на выводах генератора на угол φк, определяемый параметрами цепи КЗ. Протекая по обмоткам генератора, периодическая составляющая тока создает магнитный поток Φст, который будет направлен встречно потоку возбуждения Φf , как поток реакции якоря по продольной оси ротора.

Рис. 6. Магнитные потоки генератора при t = 0

 

На пути потока Φст находятся два проводящих контура: короткозамкнутый контур демпферной обмотки и контур обмотки возбуждения, замкнутый на возбудитель.

Контуры демпферной обмотки и обмотки возбуждения обладают индуктивностью, в которой под действием Φст наводятся ЭДС и возникают свободные токи - соответственно iсв.д и iсв.f.

Поток Φст неподвижен относительно ротора, поэтому токи iсв.д и iсв.f имеют апериодический характер (рис 7).

Рис.7. Токи обмотки возбуждения и в действительной обмотке при КЗ

 

Замкнутые контуры свободных токов iсв.д в переходных режимах возникают также и в массивном теле ротора турбогенератора.

Указанные апериодические токи затухают с постоянной времени, равной отношению индуктивности контура к его активному сопротивлению (L/r). Им соответствуют свободные магнитные потоки обмоток: демпферной – Φсв, д и возбуждения - Φсв, f.

Так как магнитный поток ротора не может изменяться скачком, очевидно, что для момента времени t = 0 должно выполняться условие: Φст = Φсв, д + Φсв, f и результирующий поток в немагнитном зазоре будет равен:

Φpез = Φf + Φсв, д + Φсв, f - Φст

Это означает, что в начальный момент КЗ поток Φст в роторе компенсируется свободными потоками и в немагнитном зазоре машины действует результирующий магнитный поток, равный потоку обмотки возбуждения Φf до начала КЗ. В результате магнитный поток Φст вытесняется из ротора и замыкается в основном по путям рассеяния обмотки статора, следовательно, ЭДС машины в начальный момент КЗ не меняется скачком, а равна значению ЭДС предшествующего режима.

Параметры, которыми характеризуется генератор в момент КЗ (т.е. t = 0) называются сверхпереходными:

Х"d - сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси;

E"ф - действующее фазное значение сверхпереходная ЭДС,.

Начальное значение периодической составляющей Iк.з. обозначают:

Iп, m – амплитуда,

Iп, o – действующее значение за первый период,

для синусоидального тока Iп,о=In,m , может быть определена , может быть определена

где Хрез - сопротивление цепи КЗ;

где U(0) и I (0) –соответственно фазное  напряжение и ток  генератора в предшествующем режиме;

φ(0) - угол между напряжением и током в том же режиме.

 

2) С течением времени происходит затухание апериодических токов в демпферной обмотке и обмотке возбуждения с одновременным уменьшением соответствующих магнитных потоков Фсв.д, Фсв.f, причем первым затухает магнитный поток Фсв.д. В цепи обмотки возбуждения, имеющей малое активное сопротивление, свободный ток затухает медленнее. (Рис.8)

Свободные магнитные потоки уже не могут компенсировать размагничивающее действие потока реакции якоря Фст , вследствие чего происходит уменьшение ЭДС генератора. Изменение параметров машины оказывает влияние на периодическую составляющую Iкз, которая тоже уменьшается. 

Рис.8 Магнитные потоки

после затухания Фсв.д

 

3) После затухания свободных токов в демпферной обмотке и в обмотке возбуждения наступает установившийся режим для периодической составляющей тока  статора.

Результирующий магнитный поток: Фрез=Фf –Фст , т.е. размагничивающее действие потока статора максимально. (Рис.9)

Следует учесть, что Фст. несколько ниже по сравнению с начальным моментом КЗ вследствие уменьшения периодической составляющей IКЗ. Таким образом, при отсутствии на генераторе АРВ установившееся значение периодической составляющей IКЗ меньше его начального значения. Апериодическая составляющая ia,t затухает по экспоненте с постоянной времени:  т.е. учитывается сопротивление обмотки статора.

 

Рис.9. Магнитные потоки

в установившемся режиме.

 

Длительность переходного процесса КЗ для современных генераторов обычно составляет не более 3-5 с. Как и в случае питания цепи КЗ от шин неизменного напряжения, максимальное значение полного тока I y имеет место обычно через 0,01с после начала процесса. При определении ударного тока, условно считают, что к этому времени Iп не претерпевает существенных изменений и равен, как и в начальный момент КЗ I п, m . Тогда:

 

II. Генератор при включенном АРВ.

В этом случае снижение напряжения при КЗ компенсируется увеличением тока возбуждения if. Причем при снижении напряжения ниже (0.85 ÷ 0.9)Uн срабатывает форсировка возбуждения, обеспечивающая нарастание возбуждения генератора до предельного значения.

Таким образом, АРВ изменяет магнитный поток возбуждения Фf , ЭДС генератора, а следовательно, и ток КЗ.(Рис.10)

Рис.10. Кривые изменения Iкз при наличии АРВ

 

Все АРВ действуют с небольшим запаздыванием. Кроме того, значительная индуктивность обмотки возбуждения генератора, приводит к задержке увеличения тока ротора. В результате чего, действие АРВ начинает проявляться только спустя некоторое время после возникновения КЗ. Из сказанного можно сделать вывод, что АРВ не влияет на Iкз в первые периоды КЗ. Начальное значение полного Iкз и его составляющие, а также iy остаются такими же, как и при отсутствии АРВ.

То есть до вступления в действие АРВ, ток КЗ уменьшается так же, как и при отсутствии АРВ, а затем начинает возрастать и достигает установившегося значения, соответствующего возросшему напряжению генератора за счет действия АРВ. Затухание свободных токов статора и обмотки возбуждения, возникших при внезапном КЗ, в некоторой степени компенсируется увеличением тока КЗ за счет действия АРВ.

 

В зависимости от соотношения между значениями этих токов и от характера их изменения, кривая полного тока КЗ приобретает разный вид. При этом апериодическая составляющая тока КЗ iat остается практически такой же, как при отсутствии АРВ, а периодическая составляющая  iпt в зависимости от соотношения между начальным и установившимися токами КЗ при предельном токе возбуждения может затухать, увеличиваться или оставаться неизменной (Рис.11) .Когда под действием АРВ, напряжение генератора достигает предельного значения, (может принимать также номинальное значение), то Iкз вдальнейшем остается неизменным.

Изменение действующих значений периодической сос-тавляющей тока статора и апериодических составляющих токов в обмотке возбуждения и в демпферной обмотке ротора при КЗ на зажимах генератора изображено на рис.12.

 

Рис.12 Влияние АРВ на изменение действующих значений токов

в обмотках генератора при КЗ на его зажимах.

 

Из графиков видно, что в начале переходного процесса действие АРВ сказывается незначительно, а с течением времени оно проявляется все в большей мере.

При достижении предела (потолка) АРВ, рассматриваемые токи в обоих обмотках генератора принимают свои конечные установившиеся значения.


Обновлено 04.06.2013 14:40  
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Основное меню

Авторизация


© 2016 Электротехнический портал. Все права защищены.

Яндекс.Метрика