Зміст
Вступ……………………………………………………………………3
1. Загальні відомості про перехідні
процеси …….................................5
1.1.Причини виникнення перехідних
процесів………………..……5
1.2.Необхідність дослідження
перехідних процесів……………….6
2. Короткі замикання в СЕП …………………………………………7
2.1.Види, причини і наслідки
КЗ………………………………………7
2.2.Призначення розрахунків
та припущення при розрахунках
струмів КЗ……………………………………………………………………10
2.2.1.Призначення розрахунків
струмів КЗ…………………………10
2.2.2.Припущення при розрахунках
струмів КЗ………………………………11
Список використаної
літератури…………………………………...13
Вступ
Зміна умов роботи СЕП супроводжується
перехідними процесами, які зумовлюють
зміну режимів СЕП і параметрів її елементів.
Режим системи – сукупність
процесів, що характеризують умови роботи
СЕП і її стан в будь-який момент часу.
Нормальні режими роботи характеризуються
незначною зміною параметрів (змінюються
в межах, допустимих для даного режиму).
Перехідні режими роботи характеризуються
швидкою і значною зміною параметрів.
Усі види режимів можна об'єднати
у чотири групи:
1) нормальні усталені;
2) нормальні перехідні;
3) аварійні усталені та
аварійні перехідні;
4) післяаварійні усталені.
Перехідний процес є наслідком
зміни режимів, які зумовлені умовами
експлуатації (ввімкненням або вимкненням
елементів СЕП, пуском двигунів, зміни
навантаження),пошкодженням елементів
або в результаті атмосферно-кліматичних
впливів.
Перехідні процеси зумовлені
комутаційними переключеннями елементів
СЕП, виконанням випробувань, регулювання
навантаження відносять до нормальних
перехідних процесів. Коротке замикання,
обрив фаз, спрацювання АПВ при невідключеному
КЗ належать до аварійних перехідних процесів.
Аварійні режими виникають як при стійких,
так і при не стійких пошкодженнях ізоляції.
Перехідні процеси виникають
в електричних системах як під час нормальної
експлуатації, так і в аварійних умовах.
Вивчення самих перехідних процесів та
їх впливу і наслідків є необхідним для
виявлення причин виникнення, фізики процесів
та розробки методів управління ними.
Підвищення уваги до перехідних процесів
необхідне ще й тому, що проведена протягом
півстоліття політика економії дефіцитних
матеріалів
в енергетиці при зростанні
одиничної потужності агрегатів електричних
станцій і ще більшому зростанні по відношенню
до генеруючих потужностей навантаження
зумовила значне збільшення рівнів струмів
короткого замикання. Відповідно зросли
і наслідки аварій.
Після короткого замикання
на затискачах обмотка статора турбогенератора
100 МВт, виконана мідною шиною товщиною
в руку, була вирвана з пазів та понівечена.
Під час аналогічної аварії на Волгоградській
ТЕЦ турбогенератор 60 МВт буквально вилетів
з корпусу через дах, убивши при цьому
людину. У США після аналогічної аварії
турбогенератора 500 МВт станція була повністю
зруйнована.
Виграш, отриманий на генераторах,
у багато разів перекритий перевитратою
на дорожчі швидкодіючі вимикачі та апарати
обмеження струмів короткого замикання.
1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
ПРО ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ
1.1.Причини виникнення
перехідних процесів
Перехідний процес є наслідком
зміни режимів, які зумовлені експлуатаційними
умовами або пошкодженням елементів.
Перехідний процес в електроустановці -
процес переходу від одного усталеного
режиму електроустановки до іншого.
Електромагнітний перехідний
процес в електроустановці - перехідний
процес, що характеризується зміною значень
тільки електромагнітних величин електроустановки.
Електромеханічний перехідний
процес в електроустановці - перехідний
процес, що характеризується одночасною
зміною значень електромагнітних і механічних
величин, що визначають стан електроустановки.
Причини виникнення:
1.Ввімкнення,вимкнення,перемикання
джерел живлення, трансформаторів,лінійелектропередач.
2.Поява несиметрії струмів
та напруг внаслідок вимкнення окремих
фаз, несиметричної зміни навантаження,
обривів фаз.
3.Пуск синхронних та асинхронних
двигунів, синхронних компенсаторів.
4.Коротке замикання в елементах
системи.
5.Накиди навантаження.
6.Атмосферно-кліматичні впливи.
7.Асинхронний хід синхронних
машин після випадання синхронізму.
Перехідні процеси зумовлені
комутаційними переключеннями елементів
СЕП, виконанням випробувань,регулювання
навантаження відносять до нормальних
перехіднихпроцесів.
Коротке замикання,обрив фаз,
спрацювання АПВ при не вимкненому КЗ
належать до аварійних перехідних процесів.
Аварійні режими виникають
як при стійких, так і не стійких пошкодженнях
ізоляції.
Нестійкими
пошкодженнями є:
Для повітряних ліній- перекриття гірлянд підвісних
ізоляторів, накидання сторонніх об'єктів
на проводи,наближення гілок дерев.
Для кабельних ліній- пробиття паперовомасляної
ізоляції,яке само ліквідовується завдяки
властивостям самої ізоляції.
Для розподільчих
злагод- накидання сторонніх об'єктів
або поверхневі перекриття ізоляторів
внаслідок високої вологості або значної
забрудненості.
1.2.Необхідність дослідження
перехідних процесів
Дослідження
перехідних процесів необхідно для:
Обґрунтування економічно доцільних
систем електропостачання.
Забезпечення певного режиму
роботи після закінчення перехідного
процесу.
Забезпечення стійкості переходу
з одного режиму в інший.
Дослідження стійкості режиму,
що настав після перехідного процесу.
Визначення тривалості перехідного
процесу і його впливу на стан елементів
СЕП.
2.КОРОТКІ
ЗАМИКАННЯ В СЕП
2.1.Види, причини і
наслідки КЗ
Замикання- всяке випадкове
або навмисне, не передбачене нормальним
режимом роботи електричне з'єднання різних
точок електроустановок між собою або
з землею.
Коротке замикання- замикання,
при якому струми в вітках електроустановки,
що примикають до місця його виникнення,
різко зростають, перевищуючи найбільший
допустимий струм тривалого режиму.
Коротке замикання на землю-
коротке замикання в електроустановці,
обумовлене з'єднанням із землею якогось
її елемента.
Однією з основних причин порушення
нормального режиму роботи окремих елементів
системи електропостачання є коротке замикання.
При такій події зменшується
опір ланцюга,що призводить до збільшення
струмів в системі,наслідком чого є зниження
напруги в системі. У місці короткого замикання
утворюється перехідний опір, обумовлений
головним чином опором дуги, який носить
активний характер.Найбільші струми будуть
при так званому "металевому" замиканні
коли перехідний опір може бути прийнято
рівним нулю.
Якщо розглядати ідеалізоване
коло постійного струму,що містить тільки
активні опори, то перехідний процес в
такому колі протікає миттєво. Реальна
електрична мережа містить елементи,здатні
накопичувати електромагнітну енергію,
і при короткому замиканні відбувається
перерозподіл енергії, в результаті якого
миттєве значення струму перехідного
процесу може перевищувати стале значення.
Так як електромагнітні зусилля, що виникають,пропорційні
квадрату миттєвого значення струму, то
з'являється необхідність визначення
не тільки сталого значення струму, але
і струму в процесі переходу від початкового
до сталого значень.
Вивчення процесу найпростішого
трифазного короткого замикання дозволяє
надалі розповсюдити методику на інші
види пошкоджень, зокрема поперечної та
повздовжньої несиметрії (обрив проводу,відключення
однієї фази, ввімкнення в фази неоднакових
проводів), а також складних видів пошкоджень.
КЗ виникають в результаті порушення
ізоляції електроустановки,що є наслідком
різних причин: старіння ізоляції в процесі
експлуатації обладнання; перенапруг;
прямих ударів блискавки; механічні пошкодження;
накиди сторонніх предметів; помилка обслуговуючого
персоналу.
Розрізняють симетричні короткі
замикання (трифазне та трифазне на землю)
і несиметричні короткі замикання (двофазне,
двофазне на землю, однофазне).
Симетричне коротке замикання
- коротке замикання в електроустановці,
при якому всі її фази знаходяться в однакових
умовах.
Несиметричне коротке замикання
- коротке замикання в електроустановці,
при якому одна з її фаз знаходиться в
умовах, відмінних від умов інших фаз.
Трифазне коротке замикання
- коротке замикання між трьома фазами
в трифазній електроенергетичній системі.
Трифазне коротке замикання
на землю - коротке замикання на землю
в трифазній електроенергетичній системі
з глухо- або ефективно заземленою нейтраллю
силових елементів, при якому із землею
з'єднуються три фази.
Двофазне коротке замикання
- коротке замикання між двома фазами в
трифазній електроенергетичній системі.
Двофазне коротке замикання
на землю - коротке замикання на землю
в трифазній електроенергетичній системі
з глухо- або ефективно заземленою нейтраллюсилових
елементів, при якому із землею з'єднуються
дві фази.
Однофазне коротке замикання
- коротке замикання на землю в трифазній
електроенергетичній системі з глухо-
або ефективно заземленою нейтраллю силових
елементів, при якому із землею з'єднується
тільки одна фаза.
У трифазних системах можна
виділити наступні види коротких замикань:
а)трифазне КЗ – К(3) –симетричне
коротке замикання з імовірністю виникнення
близько 0,05;
б)двофазне КЗ – К(2) –часто
переходить у двофазне КЗ на землю – К(1,1) – несиметричне
коротке замикання з ймовірностями 0,1
і 0,2 відповідно;
в)однофазне КЗ – К(1) – вид коротких
замикань,що найбільш часто зустрічається
– імовірність 0,65.
Найбільша кількість КЗ припадає
на ЛЕП – 47%; електрична частина електростанцій
– 19,1%; на силову частину – 26,2%; інші елементи
– 7,7%.
Частота виникнення в мережі
певного виду КЗ залежно від рівня напруги:
Вид короткого замикання |
Напруга мережі |
Частота виникнення |
К(1) |
6-20 кВ |
60% |
35 кВ |
67% |
110 кВ |
83% |
220кВ та вище |
90% |
К(1,1) |
6-20 кВ |
11% |
35 кВ |
7% |
110 кВ |
8% |
220кВ та вище |
5% |
К(2) |
6-20 кВ |
17% |
35 кВ |
18% |
110 кВ |
5% |
220кВ та вище |
3% |
К(3) |
6-20 кВ |
11% |
35 кВ |
8% |
110 кВ |
4% |
220кВ та вище |
1% |
Наслідками КЗ є:
-недопустиме нагрівання електрообладнання
та їх термічне пошкодження;
-виникнення значних механічних
зусиль між струмопровідними частинами,що
можуть призвести до механічного ушкодження;
-значне зниження напруги і
спотворення її симетрії;
-порушення стійкості елементів
і режиму СЕП,що призводить до аварійних
ситуацій.
Найбільш небезпечні наслідки
проявляються в елементах системи,що прилягають
до місця виникнення КЗ.
2.2.Призначення
розрахунків та припущення при
розрахунках струмів КЗ
2.2.1.Призначення розрахунків
струмів КЗ
Розрахунок електромагнітних
перехідних процесів в СЕП під час КЗ передбачає
визначення струмів і напруг в короткозамкнутому
колі при заданих (розрахункових) умовах.
Розрахункові умови короткого
замикання елемента електроустановки - найбільш важкі, але досить
ймовірні умови, в яких може опинитися
аналізований елемент електроустановки
при коротких замиканнях.
Розрахунки струмів КЗ необхідні
для:
-визначення умов роботи споживачів
при можливих КЗ і визначення допустимості
того чи іншого режиму;
-вибору електричних апаратів,
електричних установок за умовами термічної
і електродинамічної стійкості;
-проектування засобів релейного
захисту і автоматики елементів СЕП;
-оцінки стійкості роботи СЕП
і її вузлів навантаження;
- проектування заземлюючих
пристроїв.
Для вибору і перевірки електричних
апаратів точність розрахунків може бути
нижчою, ніж для інших задач.
2.2.2.Припущення при розрахунках
струмів КЗ
Під час розв'язанні практичних
задач розрахунку струмів короткого замикання
зазвичай робиться ряд допущень, які не
знижуючи достовірності розрахунку, дозволяють
використовувати більш прості і економні
методи розрахунку. Для мереж напругою
вище 1кВ основні припущення такі:
1) нехтують насиченням
магнітних систем всіх елементів
короткозамкненого кола (генераторів,
трансформаторів);
2) всі навантаження представляють
постійними індуктивними опорами;
3) нехтують активними
опорами елементів схеми, якщо:
;
4) нехтують ємнісними
провідностями на землю повітряних ліній
напругою до 220 кВ;
5) не враховують зсув
по фазі і ЕРС джерел енергії,
що входять у розрахункову
схему;
6) вважають, що всі елементи
симетричні, а несиметрія виникає лише
в місці КЗ;
7) нехтують струмами намагнічення
в трансформаторах і автотрансформаторах.
У мережах напругою до 1 кВ основні
припущення ті ж самі, але враховуються
активні опори елементів короткозамкненого
кола. Якщо
, то дозволяється знехтувати
індуктивним опором елементів.