Параметры типовых союзных генераторов средней мощности

Наименование параметров	Турбогене­ратор	Гидрогенератор
с демп­ферными обмотками	без демп­ферных обмоток

Реактивность х¢¢d, отн.ед. То же x¢¢q отн.ед //-// x¢d отн.ед //-// xd отн.ед //-// xq отн.ед //-// xs отн.ед Отношение к.з. Кс Постоянная времени Tf0,сек То же Te, сек Ток возбуждения при номинальной нагрузке Ifн, отн.ед Предельный ток возбуждения ,Ifпр отн.ед   Характеристика холостого хода	0,125 0,175 0,21 1,72 1,72 0,11 0,70 7,00 0,57   2,26 3,96	0,20 0,30 0,30 1,00 0,65 0,17 1,06 5,00 0,57   1,80 3,15	0,27 0,65 0,30 1,00 0,65 0,17 1,06 5,0 0,57   1,80 3,15
Стандартная по данным завода “Электросила”

в большинстве литературных источников и в справочни­ках расчетные кривые обычно приводят выполненными по второму варианту.

Под расчетной реактивностью принята сумма реактивностей x_расч= х"_d + x_н (рис. 10-6,б), т. е. в ней не отражено наличие нагрузки в схеме, чем в сущности и определяется методика пользования расчетными кривы­ми.

Приведенные на рис. 10-7 и 10-8 расчетные кривые¹ соответствуют типовым союзным генераторам средней мощности (до 50—100 Мвт). Значения тока и x_расч вы­ражены в относительных единицах при номинальных условиях генератора. Разделение кривых по типу гене­раторов (турбо- и гидро-) вызвано тем, что их парамет­ры существенно отличаются между собой (табл. 10-1). По мере увеличения расчетной реактивности (или уда­ленности короткого замыкания) различие между тока­ми во времени, как видно, становится все меньше. Это позволяет практически считать, что при х_расч > 3 перио­дическая слагающая тока короткого замыкания остается неизменной и равной своему начальному значению. На рис. 10-7,а и 10-8,а проведены пунктирные линии, которые для сравнения дают те же закономерности при отсутствии АРВ у генераторов. Следует также отметить, что с увеличением х_расч различие, в типах генерато­ров сказывается все меньше 'и уже при х_расч ³ 1 рас­четные кривые для генераторов разных типов почти совпадают.

Принятый способ построения расчетных кривых устанавливает простую методику их применения. В самом деле, для нахождения по ним значения тока 1 короткого замыкания в произвольный момент времени достаточно определить х_расч относительно рассматривае­мой точки короткого замыкания, используя схему для начального момента, причем нагрузки в последнюю не должны входить; это значительно упрощает решение. При этом, как следует из самого построения расчетных кривых, найденное по ним значение тока получается , с учетом влияния нагрузки. Такой косвенный учет нагрузки, конечно, не может претендовать на большую точ­ность, но все же он приводит к более правильным ре­зультатам, чем если бы нагрузкой совсем пренебречь. Что касается той нагрузки, которая в действительности может быть подключена непосредственно к точке корот­кого замыкания, то ее учет можно произвести отдельно, как указывалось в § 6-5 и 6-6.

¹ Эти кривые разработаны в 1940 г. А. Б. Черниным и В. Я. Швагером. Авторами они даны в выполнении по второму ва­рианту.

Аналогичные кривые для современных крупных турбогенерато­ров построены в УПИ (Труды УПИ, сб. 54, изд. УПИ, Свердловск, 1966).

Распространение метода расчетных кривых на слож­ные схемы с большим числом генераторов по существу соответствует допущению, что все участвующие в схеме генераторы могут быть заменены одним генератором суммарной номинальной мощности, поставленным в не­которые средние условия по отношению к точке корот­кого замыкания. Ошибка от такой замены зависит от того, в какой мере реальные условия отдельных генера­торов отличаются от указанных средних. На этом вопро­се ниже остановимся более подробно, а сейчас проследим порядок выполнения расчета при замене всех генерато­ров одним генератором суммарной мощности или, как говорят, по общему изменению. Этот порядок состоит в следующем:

1) Для заданной системы составляют схему замеще­ния, в которую генераторы вводят своими x"_d, нагрузки в ней должны отсутствовать, за исключением крупных двигателей и синхронных компенсаторов (в особенности расположенных вблизи места короткого замыкания), которые рассматриваются как генераторы равновеликой мощности. Поскольку метод достаточно приближен, схе­му замещения целесообразно составлять упрощенно (см. § 2-4). Никаких э. д. с. в схему замещения вводить не нужно.

2) Постепенным преобразованием схемы замещения (или замером на расчетной модели) находят ее результирующую реактивность х_S относительно места короткого замыкания.

3) Для определения расчетной реактивности x_расч най­денную реактивность х_S выражают в относительных едини­цах при суммарной номинальной мощности генераторов S_нS = S_н1+S_н2 +... +S_нm, Мва, участвующих в питании короткого замыкания, т. е. если х_S выражено в омах при U_cp, кв, то

x_pасч=x_SS_нS / U²_ср.;(10-6)

соответственно, если x_S выражено в относительных единицах при S_б, то

x_pасч=x_SS_нS / S_б. (10-7)

4) Выбирают соответствующие расчетные кривые, по которым, исходя из полученной реактивности х_расч, находят (иногда интерполируя) для интересующих мо­ментов времени относительные величины тока I_п.к.t.

При х_расч>3 эту величину тока для всех моментов вре­мени определяют как

I_п.к = 1/ х_расч (10-8)

5) Находят искомую величину периодической сла­гающей тока короткого замыкания для каждого момен­та:

I_п.кt = I_п.кt I_нS, ка,(10-9)

где I_нS = S_нS Ö3U_cp- суммарный номинальный ток генераторов, приведенный к напряжению U_cp той ступени, где рассматривается короткое замыкание.

При х_расч > 3, очевидно,

I_п.к= I_нS/ х_расч (10-10)

причем здесь вместо I_нS и х_расч могут быть использованы также соответственно I_б и x_S(б) т.е. значения при произ­вольно выбранной базисной мощности.

Поскольку при выбранных базисных условиях относительные величины тока и мощности короткого замыкания численно совпадают (см. § 2-7), расчетные кривые одновременно дают значения относительной мощности короткого замыкания в произвольный момент

(I_п.кt =úS_кt).

Когда система содержит генераторы разных типов, при расчете по общему изменению может возникнуть формальное затруднение в выборе кривых. Очевидно, следует отдавать предпочтение тем генераторам, кото­рые больше участвуют в питании короткого замыкания, т. е. находятся ближе к аварийной точке.

Если в ветви короткого замыкания имеется значитель­ное активное сопротивление r, то в первом приближении

его можно учесть заменой результирующей реактивности x_S полным сопротивлением z_S = Ör² + x²_S . Затем, опре­делив по (10-6) или (10-7) (после замены х на z) рас­четное сопротивление z_расч, можно находить значения тока по соответствующим расчетным кривым для полу­ченного z_расч, условно считая, что последнее численно равно соответствующему x_расч.

Довольно часто в системе наряду с генераторами имеется источник бесконечной мощности. В этом случае расчет по общему изменению вообще неосуществим. Действительно, при таком условии S_нS = ∞ и I_нS=. ∞, а по

(10-6) или (10-7) х_расч = ∞. При этом по (10-10) имеем I_пк=∞ / ∞ неопределенность, раскрытие которой воз­можно только без применения расчетных кривых (см. § 10-5).

Пример 10-3. Элементы схемы рис. 10-9,а характеризуются сле­дующими данными.

Турбогенераторы Г-1—Г-6 одинаковые, каждый 75 Мва; 10,5 кв;

х"_d=0,146; АРВ включено.

Трансформаторы Т-1—Т-3 одинаковые, каждый 160 Мва;

230/10,5 кв; и_к =12%.

Автотрансформатор 63 Мва, 230/115/6,3 кв; u_вс = 9,3%; u_bh = 38%.

Линия Л 37 км; х=0.4 ом / км.

Определить наибольшие и наименьшие значения периодической слагающей тока при коротких замыканиях поочередно в точках К-1, К-2 и К-3.

В силу полной симметрии схемы станции относительно шин 230 кв все генераторы можно рассматривать как один генератор мощностью 6·75 = 450 Мва, включенный через один трансформатор мощностью 3·160 = 480 Мва.

Примем Sо=1000 Мва и U_б = U_ср; тогда относительные базис­ные реактивности элементов схемы замещения рис. 10-9,6 будут:

x₁ = 0.146·1000 / 450 = 0.33

x₂ = 0.12·1000 / 480 = 0.25

x₃ = 0.4·37·1000 / 230² = 0.27

x₄ = 0.093·1000 / 63 = 1.48

x₅ = 0.38·1000 / 63 = 6.04.

При коротком замыкании в К-1

х_S = 0,33 + 0,25 + 0,27 = 0,85 и x_расч = 0,85·450 / 1000 = 0.38

для этого значения x_расч по кривым рис. 10-7,6 находим наиболь­шее значение тока I_макс = 2,6 (при t=0; его можно определить и ина­че как I=1 / 0,38 » 2,6), наименьшее значение I_мин = 1,9 (при t » 1 сек ).

Рис. 10-9. К примеру 10-3. а—исходная схема; б—схема замещения.

Суммарный номинальный ток, приведенный к стороне 230 кв,

I_нS = 480 / Ö3·230 = 1,2 ка

Следовательно, искомые токи

I_макс = 2,6·1,2 = 3,1 каи I_мин= 1,9.1,2=2,3 ка.. При коротком замыкании в К-2

x_S = 0.85 + 1.48 = 2.33

и

x_расч = 2,33·450 / 1000 = 1,05

По тем же кривым находим:

I_макс (при установившемся режиме)

и I_мин =0,84 (при t = 0,5 сек). Искомые токи I_макс= 1,1-2,26=2,5 ка и I_мин = 0,84.2,26= 1,9 ка

где I_нS = 2,26 ка - суммарный номинальный ток, приведенный к стороне 115 кв.

При короткой замыкании в К-3

х_S ==0.85+6.04 =6.89 и х_расч = 6,89·450 / 1000 = 3.1

В этом случае (поскольку х_расч > 3) изменением во времени периодической слагающей тока можно пренебречь и ее величина составит: