Переходные процессы в электроэнергетических системах ответы на экзамен

Ответы на вопросы госэкзамена

по
курсу “Электромагнитные переходные
процессы в электроэнергетических
системах”

1. Задачи расчёта электромагнитных переходных процессов.

Переходный процесс
в электроустановке — процесс перехода
от одного установившегося режима
электроустановки к другому.

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

К основным задачам расчета
электромагнитных переходных процессов
относят следующее:

1. Выбор
   схемных решений: Сопоставление,
   оценка и выбор схем электрических
   соединений.

2. Выбор и проверка оборудования
к термическому и динамическому действию
тока КЗ. Примером может служить
нормирование параметров выключателя:
проверка выключателя на отключающую
способность.

3. Выбор уставок устройств
релейной защиты. При этом при расчете
необходимо найти минимальные и
максимальные значения токов КЗ в
различных точках системы электроснабжения.

4. Выбор и проверка устройств системной
автоматики.

5. Проверка условий работы
оборудования в пусковых и аварийных
режимах.

6.
Анализ аварий.

7.
Подготовка к проведению различных
испытаний в ЭС

Точность расчета
КЗ зависит от его цели. В связи с этим
вводятся понятия:

Расчетные
условия КЗ,
т.е. наиболее тяжелые, но достаточно
вероятные условия КЗ;

Расчетная
схема, как
правило, включающая в себя все элементы
электроустановки через которые протекает
ток в режиме КЗ;

Расчетный
вид короткого замыкания
для определения максимальных и
минимальных величин тока КЗ;

Расчетная
точка короткого замыкания
находящаяся непосредственно с одной
или с другой стороны от рассматриваемого
элемента электроустановки в зависимости
от того, когда для него создаются наиболее
тяжелые условия в режиме КЗ;

Расчетная
продолжительность короткого замыкания
понимаемая как сумма времен действия
токовой защиты ближайшего к месту КЗ
выключателя и полного времени отключения
этого выключателя.

1. Причины возникновения переходных процессов (пп) и основные виды коротких замыканий (кз).

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

Переходные
процессы возникают вследствие изменения
режимов, обусловленных изменением
эксплуатационных условий или результатом
повреждения изоляции или токоведущих
частей электроустановок. Так как в
соответствии с законом сохранения
энергии энергия не может измениться
мгновенно, это вызывает переход от
одного режима к другому за конечное
время. Наиболее тяжелые последствия
вызывают переходные процессы при
коротких замыканиях. Из всего многообразия
причин возникновения КЗ можно выделить
несколько основных:

1.
Нарушение изоляции, вызванное ее
старением, загрязнением поверхности
изоляторов, механическими повреждениями.

2. Механическими
повреждениями 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

Уменьшение
количества КЗ в электрических системах
связано со строгим со-

блюдением
«Правил технической эксплуатации
электроустановок» и повыше

нием
качества продукции электротехнической
промышленности.

К основным видам замыканий
относятся следующие:

1. В системах с заземленной
нейтралью:

— однофазное КЗ – К⁽¹⁾;

— двухфазное КЗ– К⁽²⁾;

— двухфазное КЗ на землю – К^(1.1);

— трехфазное симметричное
КЗ – К⁽³⁾.

2.
В системах с изолированной нейтралью:

— простое однофазное замыкание
– З⁽¹⁾;

— двухфазное короткое замыкание
– K⁽²⁾;

— трехфазное КЗ – К⁽³⁾.

Однофазные
замыкания возникаюет наиболее часто
(65 – 95%) .

Трехфазные КЗ имеют
вероятность возникновения 1-5%.

Ток
трехфазного короткого замыкания не
зависит от режима работы нейтрали.

Основным
расчетным видом КЗ будет считаться
трехфазное КЗ – К⁽³⁾,
поскольку последствия данного повреждения
в большинстве случаев наиболее тяжелые
для оборудования и системы в целом (если
речь идет о системных авариях). Кроме
этого, расчет несимметричного КЗ также
сводится к расчету трехфазного короткого
замыкания.

А4.1 Причины
возникновения переходных процессов

-вкл.-откл.
крупных источников э/э и потребителей;

-КЗ
в элементах схемы;

-возникновением
местной несимметрии, т.е. откл. или обрыв одной (двух) фаз;

-действием
форсировки возбуждения СГ и их развозбуждение, т.е. гашение магнитного поля;

-несинхронное
включ. синхронных машин;

-внезапные
набросы и сбросы нагрузки;

-атмосферно-климатические
воздействия на элементы эл. системы;

-повторные
включения и отключения КЗ-ых цепей.

А4.2 Короткие замыкания и их виды

КЗ
называется всякое непредусмотренное нормальными условиями работы соединение фаз
между собой и в сетях с глухозаземленной нейтралью соединение фаз на землю. При
КЗ в месте замыкания образуется некоторое переходное сопротивление, которое
обусловлено возникновением электрической дуги. В большинстве случаев переходное
сопротивление минимальное. КЗ с переходным сопротивление равным 0 наз.
металлическим.

3-х
фазное КЗ – когда три фазы соединяются между собой. Вероятность возникновения
5%. К⁽³⁾.

2-х
фазное КЗ – когда две фазы соединены между собой. Вероятность возникновения
10%. Эти два вида КЗ могут возникать как в сетях с изолированной нейтралью так
и в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Следующие
два вида КЗ возникают только в сетях с глухозаземленной нейтралью. Однофазное
КЗ на землю К⁽¹⁾ это соединение одной фазы с землей в сетях с глухозаземленной
нейтралью. Вероятность – 65%. 2-х фазное КЗ на землю К⁽²⁾ соединение
2-х фаз с землей. Следует отличать от однофазного КЗ простое замыкание на землю
– это соединение одной фазы с землей в сети с изолированной нейтралью. Согласно
ПУЭ однофазное КЗ на землю должно отключаться немедленно, простое замыкани на
землю должно быть устранено обслуживающим персоналом без отключения электроустановки
в течении 2-х часов. При замыкании на землю напряжение поврежденной фазы
снижается до нуля, а напряжение неповрежденных фаз возрастает в Ö3 раз. Поэтому изоляция сетей с
изолированной нейтралью выполняется на линейное напряжение а в сетях с
глухозаземленной нейтралью на фазное напряжение. Из всех видов КЗ только 3-х
фазное КЗ является симметричным т.к. все три фазы находятся в одинаковом условиях.
Остальные виды КЗ несимметричны.

А4.3 Причины
возникновения КЗ

-потеря
изоляцией своих эл. технических свойств в следствии старения;

-механические
повреждения при проведении работ;

-наличие
короткозамыкателей в ЭС;

-перекрытие
изоляции при ударах молнии;

—
перекрытие токоведущих частей животными и птицами;

-ошибочные
действия персонала

А4.4 Назначение расчётов п/п и предъявляемые к ним требования

Под
расчётом токов КЗ понимают определение токов и напряжений в рассматриваемых
схемах при заданных условиях. Эти величины могут определяться  как для
заданного момента КЗ, так и в течении всего процесса. Расчёт токов КЗ
необходим:

-для сопоставления, оценки и выбора схем эл.
Соединений как отдельных эл. установок, так и ЭС в целом;

-для выбора проводников и эл. Аппаратов, а также
проверки их по условию работы при КЗ, т. е. Проверка на термическую и
динамическую стоикость;

-для выбора систем возбуждения генераторов;

-для оценки влияния на соседние линии связи или
сигнализации;

-для анализа причин аварий;

-для настройки ипроектирования устройств РзиА;

-для выбора количества заземлённых нейтралей
трансформаторов и возможность их разземления

А4.5 Основные допущения, принимаемые при расчёте
переходных процессов

—
пренебрегают насыщением  магнитных систем всех элементов цепи КЗ , что
позволяет нелинейные ДУ заменить линейными;

—
нагрузку учитывают приблизительно некоторым постоянным индуктивным сопротивлением,
величина которого зависит от исследуемой стадии п/п;

—
нагрузку учитывают приблизительно некоторым постоянным индуктивным
сопротивлением, величина которого зависит от исследуемой стадии п/п;

—
считают, что ЭДС всех генераторов в схеме совпадают по фазе, что позволяет  от
комплексных величин  перейти к скалярным;

—
пренебрегают ёмкостной проводимостью на землю в ВЛ, кроме случая простого
замыкания на землю в длинных линиях;

-считается,
что 3-х фазная система сохраняет симметрию во всех точках, кроме места
повреждения;

—
пренебрегают токами намагничивания тр-ов и автотр-ов, что позволяет от
Т-образной схемы замещения перейти к простым схемам;

—
пренебрегают качаниями генераторов т.к. считают, что скорость вращения СГ
постоянна и равна синхронной.

—
учитывают в виде обобщенных нагрузок все электроприемники, за исключением
мощных электродвигателей, подключенных непосредственно в месте кз или на
небольшом электрическом удалении от него.

А4.6 Методы преобразования схем замещения. Расчет
установившегося режима трехфазного КЗ. Влияние и учет нагрузки

После того как
схема замещения составлена и определены сопротивления всех элементов, она
преобразуется к наиболее простому виду:

Преобразование
(свертывание) схемы выполняется в правлении от источника питания к месту КЗ.
Для преобразования схем используются методы: последовательные сопротивления
непосредственно суммируются, параллельные суммируются через проводимости, а при
смешанных сопротивлениях используются те и другие методы.

Если
схема содержит замкнутые контуры,  для преобразования ее к простейшему виду
необходимо использовать более сложные приемы.