Периодические свободные составляющие при коротком замыкании в дальней электропередаче

Министерство образования и науки Республики Казахстан Некоммерческое АО «Алматинский университет энергетики и связи имени Гумарбека Даукеева» Институт Электроэнергетики и электротехники Кафедра Электроэнергетических систем ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ для студентов специальности 5В071800 - Электроэнергетика 7 Лекция. Периодические свободные составляющие при коротком замыкании в дальней электропередаче Алматы 2021 1 Дисциплина «Переходные процессы в электроэнергетике» является одной из профилирующих для электроэнергетических специальностей. Переходные процессы возникают в электрических системах как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей и пр.), так и в аварийных условиях (обрыв нагруженной цепи или отдельной ее фазы, короткое замыкание, выпадение машины из синхронизма и т.д.). Изучение переходных процессов необходимо прежде всего для ясного представления причин возникновения и физической сущности этих процессов, а также для разработки практических критериев и методов их количественной оценки, с тем чтобы можно было предвидеть и заранее предотвратить опасные последствия таких процессов. Важно понимать переходные процессы, но еще важнее уметь сознательно управлять ими. При любом переходном процессе происходит в той или иной мере изменение электромагнитного состояния элементов системы и нарушение баланса между моментом на валу каждой вращающейся машины и электромагнитным моментом. В результате этого нарушения соответственно изменяются скорости вращения машин, т.е. некоторые машины испытывают торможение, в то время как другие – ускорение. Такое положение существует до тех пор, пока регулирующие устройства не восстановят нормальное состояние, если это вообще осуществимо при изменившихся условиях. Из этого следует, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и механических изменений в системе. Последние взаимно связаны и, по существу, представляют единое целое. 2 7 Лекция. Периодические свободные составляющие при коротком замыкании в дальней электропередаче Содержание лекции: расчет и анализ свободных составляющих при коротком замыкании в дальней линии. Цель лекции: изучение методов анализа свободных составляющих на примере блочной электропередачи. Рассмотрим блочный вариант исполнения дальней электропередачи, который позволяет упростить расчет и анализ свободных составляющих. Для этого варианта проведена серия расчетов переходных процессов. При коротких замыканиях расчет токов и напряжений проводится в начале и конце линии. Рассмотрены как симметричные, так и несимметричные однофазные КЗ. Расчетные условия коротких замыканий определены, угол включения КЗ для частот свободных составляющих выше промышленной равен и нулю для частот ниже промышленной и апериодической составляющих; предшествующий режим - режим натуральной мощности, особая фаза - А. Изменение напряжения и тока в начале линии при трехфазном КЗ в точке 120 км показано на рисунка 7.1. Кривые напряжений и токов свидетельствуют о наличии в их составе высших гармонических составляющих. 3 Рисунок 7.1 Частотный анализ этих кривых по методу, описанному в лекции 6, позволил получить амплитудно-частотные характеристики, определяющие параметры свободных составляющих напряжения (см. рисунок 7.2). Результаты расчета переходных процессов и их спектров позволили построить зависимости частот свободных составляющих от расстояния до точки КЗ. Рисунок 7.2 4 Эти зависимости для трехфазного КЗ приведены на рисунке 7.3. Зависимости для однофазных и двухфазных КЗ имеют аналогичный характер. Общей особенностью этих зависимостей для всех видов КЗ является монотонное уменьшение частот при перемещении точки КЗ вглубь линии. Свободные составляющие напряжения и тока имеют частоты, близкие по величине, и одинаковый характер изменения. Не менее важным параметром свободных составляющих является их амплитуда, на которую существенное влияние оказывает фаза включения КЗ. На рисунке 7.4 приведены зависимости амплитуды первой составляющей напряжения от расстояния до точки КЗ при двух углах включения. Существенное влияние на частоты и амплитуды свободных составляющих оказывают такие характерные для линий сверхвысокого напряжения явления, как поверхностный эффект, корона, а также работа разрядников. Изучение влияния этих факторов показывает следующее: - коронный разряд, сопровождающий переходный процесс при КЗ на воздушных линиях, незначительно (3 - 5 %) изменяет частоты свободных составляющих и уменьшает на 30 - 50 % их амплитуды; - работа разрядников не оказывает существенного влияния на частоты свободных составляющих, она значительно увеличивает затухание переходного процесса и уменьшает амплитуды свободных составляющих на 20 - 30 %; - влияние поверхностного эффекта на частоты свободных составляющих несущественно. Амплитуды уменьшаются, причем чем выше частота, тем больше это уменьшение. Максимальное уменьшение составляет не более 30 %. Рисунок 7.3 5 Рисунок 7.4 6