Файл: Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник.pdf

и активными сопротивлениями. Апериодическая состав­ ляющая в этом случае определяется так же, как ранее. Для определения закона изменения периодической со­ ставляющей тока к. з. надо уметь определять ее уста­ новившееся значение, начальное значение и постоянную времени перехода. Расчетная схема замещения на одну фазу с учетом ранее выполненных преобразований должна соответствовать рис. 4-3. Периодическая состав­ ляющая фазного тока к. з. в установившемся режиме к. з. определяется выражением

“Рет + гк) + 1(Хг + Хк)

Активными сопротивлениями статора генератора гст и ветви к. з. гк, как правило, пренебрегают при определе­

величины тока к. з. не превышает 5°/о- Такое соотноше­

Однако величины активного сопротивления всегда должны быть известны, чтобы иметь возможность опре­ делить постоянную времени затухания переходного процесса.

Переходный процесс в синхронных машинах при к. з. очень сложен и подробно рассматривается в спе­ циальных курсах. Ниже даются упрощенная физическая картина процесса и инженерные упрощенные методы расчета токов к. з. При этом переходный процесс услов­ но разделяется на переходный процесс периодической составляющей (с изменяющейся во времени амплиту­ дой) и апериодической составляющей, рассмотренной ранее.

Обычно ограничиваются определением начального и

(по начальному значению апериодической составляю­ щей) и постоянной времени перехода из одного состоя­ ния в другое.

74

4-3. УСТАНОВИВШЕЕСЯ ЗНАЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Установившееся значение тока к. з. определяется уста­ новившейся э. д. с. и синхронным индуктивным сопро­ тивлением генератора Ха, известным по каталожным данным генератора. - Для определения установившейся э. д. с. генератора необходимо учитывать, что все со­ временные генераторы (см. гл. 2 ) снабжаются регуля­ торами напряжения и устройствами форсировки возбу­ ждения, которые при к. з. будут стремиться поддержать номинальное напряжение на зажимах генератора. Здесь возможны два случая, обусловленные величиной внеш­ него (по отношению к генератору) индуктивного сопро­ тивления в ветви к. з. хк (рис. 4-3,6). Если установив­ шийся ток к. з. при предельном возбуждении Едпр создает на хк падение напряжения, равное номинально­ му, т. е.

называется критической. При этом установившаяся э. д, с. достигает предела и напряжение на выводах ге­ нератора равно номинальному. Если хк^ х кр, то регу­ лятор возбуждения будет поддерживать напряжение на генераторе, равное номинальному, и ток можно опреде­ лять как

(4-15)

Если же Хк<хкр, то возбуждение достигнет потолоч­

Относительное значение £,*дПр=/*/пр известно по ка­ таложным данным системы возбуждения генератора.

75

4-4. НАЧАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

В установившемся режиме магнитный поток, вызванный током статора, состоит из потока рассеяния Ф„ и взаим­

ного потока ФасгоПо продольной оси машины резуль­ тирующий поток Фсго складывается из потока возбужде­ ния и потока статора (рис. 4-4,а).

Индуктивное сопротивление генератора в установив­ шемся синхронном режиме Ха характеризуется величи­ ной сопротивления рассеяния фазы статора хд (от пото­

ка рассеяния не связанного с другими контурами) и величиной сопротивления хаа, обусловленного потоком, сцепленным с другими контурами машины, т. е. взаим­ ной индуктивностью:

При к. з. в сети контуры ротора стремятся сохранить прежние значения результирующих магнитных потоков.

x d 3 x ad

тора в установившемся и переходном процессах.

76

Поэтому в ответ на увеличивающийся Фаа (рассматри­ вается влияние периодической составляющей тока ста­ тора) в контурах возбуждения и успокоительном воз­ никают свободные токи, препятствующие изменению результирующего потока. Сохранение прежних резуль­ тирующих потоков возможно только в том случае, когда поток Фad будет вытеснен на пути рассеяния контуров успокоительных и возбуждения (поток Ф"ай на рис. 4-4,6). При этом он должен преодолеть магнитные сопротивле­ ния трех последовательно соединенных участков маг­ нитной цепи: rMaci участка пути по статору со включе­ нием сюда воздушного зазора (его величина определя­ ется главн-ым образом воздушным зазором между статором и ротором и сохраняет ту же величину, что и

магнитного сопротивления гм,jf на пути рассеяния об­

мотки возбуждения. В этом состоянии полное магнит­ ное сопротивление

Записанные здесь магнитные сопротивления могут быть заменены обратными им величинами магнитных проводимостей

в этом случае будет складываться из проводимости по­

Эти проводимости при указанном распределении маг­ нитного потока определяют индуктивность L фазы ста­ тора и при синхронной частоте соответственно индуктив­ ное сопротивление x = coL. Поэтому для периодической

77

слагаемой тока статора индуктивное сопротивление фа­ зы генератора в начальный момент к. з.

где х — индуктивное сопротивление рассеяния успокои­ тельных обмоток; — индуктивное сопротивление рас­

сеяния обмотки возбуждения.

Выражению (4-22) соответствует схема замещения на рис. 4-4,г, в которой параллельно сопротивлению хаа подключены сопротивления1 х ^ и дгау. Это приводит

к уменьшению сопротивления х"а по сравнению с Ха. Физически уменьшение индуктивного сопротивления ге­ нератора в начальный момент к. з. объясняется вытес­ нением потока Фаа из стали ротора в воздушное про­ странство (здесь полезно для аналогии вспомнить из­ вестный из курса физики опыт, показывающий, что ин­ дуктивное сопротивление переменному току катушки уменьшается, если из нее вынуть стальной сердечник).

Если генератор не имеет успокоительных контуров, то в выражении (4-23) надо положить х ау— оо, сверх­

переходное сопротивление превращается в переходное сопротивление

%of

Величины x"d и x'd генераторов задаются в ката­ логах.

Турбогенераторы не имеют явно выраженных полю­ сов и специально выполненных успокоительных обмоток. Однако массивная бочка ротора несет в себе возмож­ ности возникновения местных успокоительных контуров в массе металла, эквивалентных по своему действию специальным успокоительным обмоткам. Поэтому при определении начальных значений периодических состав­

78

ляющих токов к. з. турбогенераторы вводятся в расчет­ ную схему замещения сверхпереходным индуктивным сопротивлением.

Теперь обратимся к величине э. д. с. генератора в на­ чальный момент внезапного трехфазного к. з. Надо найти ту величину э. д. с. генератора, которая не изме­ няется в первый момент к. з. и может быть найдена по режиму работы генератора, непосредственно предшест­ вовавшему к. з.

Как уже указывалось выше, результирующий маг­

изменяются. Из этого результирующего потокосцепления со статором сцеплена только часть, пропорциональная коэффициенту взаимной индукции

которая наводит в статоре переходную э. д. с. E'q. По­ добно 'ЧГ величина E'q в первый момент переходного

процесса остается неизменной. Эту э. д. с. и используют для расчета начального значения периодической состав­ ляющей тока к. з. Вектор э. д. с. Е'д отстает по фазе

на 90° от создающего его потокосцепления xY'd-

Исходя из сказанного величина переходной э. д. с.

Этот же результат можно получить, если построить схемы замещения, подобные приведенным на рис. 4-4, но ввести в них э. д. с.

На рис. 4-5, а показаны два взаимоиндуктивно свя­ занных контура — контур ротора с результирующей при-

7 9