Расчетные значения токов трехфазного короткого замыкания в системе электроснабжения системы возбуждения синхронного генератора

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 621.31                                          

Электрические и магнитные свойства синхронных генераторов, как и других электрических машин, отображаются их характеристиками, представляемыми обычно в форме зависимости между двумя величинами, обуславливающими определенные стороны рабочего процесса машины. Для синхронных генераторов наглядное представление о ряде основных их свойств дают характеристики холостого хода, короткого замыкания, нагрузочная, внешняя и регулировочная. Выбор элементов основного электротехнического оборудования системы возбуждения должны быть сведение с требованием к электрическим аппаратам работающие в нормальных режимах и аварийных режимах системы возбуждения. Электротехнические аппараты, шины и контрольные кабеля системы возбуждения электростанции должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с требованием и указаниям ПУЭ.

Режимы короткого замыкания трехфазного синхронного генератора могут быть симметричные и несимметричные, установившиеся и внезапные. Здесь рассматривается установившееся короткое замыкание для случая, когда все три фазы замкнуты непосредственно на зажимах генератора. Зависимость установившегося тока трехфазного короткого замыкания генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения ротора представляет характеристику короткого замыкания I кз = f ( I в ) при U =0, n = n н .

Цель работы. Выбор каждого электротехнического аппарата системы возбуждения производится по основным параметрам. Основными параметрами и условиями для электротехнических аппаратов возбуждения являются:

• -    номинальное напряжение электротехнического аппарата — междуфазное напряжение электроустановки;

• -    номинальный ток электротехнического аппарата — наибольший длительный ток, при котором электротехнический аппарат может работать неограниченное время при расчетных

условиях охлаждения;

• -    род электроустановки внутренняя и наружная;

• -    конструктивное исполнение выбираются на основе технико-экономической оценки вариантов распределительных устройств.

Выбранные электротехнические аппараты системы возбуждения должны проверяться по электродинамической и термической устойчивости при коротких замыканиях.

Короткие замыкания происходят в электрических системах при нарушении изоляции токоведущих элементов электрических устройств в результате ее естественного старения, своевременного не выявленного путем профилактических испытаний или каких либо повреждении в эксплуатации. Короткие замыкания сопровождаются протеканием в электрической сети тока короткого замыкания, значительно превышающего ток нормального режима работы поврежденного элемента сети и резким понижением напряжения, что приводит к повреждениям электротехнического и электрического оборудования, нарушению параллельной работы электростанции и системы, к нарушениям технологических процессов производства электрической энергии. Расчет токов короткого замыкания имеет большое значение и необходимо для: выбора электрического и электротехнического оборудования; выбора средств ограничения токов короткого замыкания; расчета устройств релейной защиты и автоматики для системы возбуждения синхронных гидрогенераторов. При расчете токов короткого замыкания необходимо знать сопротивление короткозамкнутой цепи. Для определения сопротивления составляется расчетная схема, в котором учитывается все источники питания и элементы схем, соединяющие источники с точкой короткого замыкания.

Расчет токов короткого замыкания должно выполняться в полном объеме, который необходим для выбора установки защиты оборудования. Короткие замыкания влияют на различные электрические нагрузки. Учет влияния отдельных элементов нагрузок на процессы при коротком замыкании представляет комплексные нагрузки отдельных узлов определенного состава потребителей и схемы их электроснабжения [2].

В основе расчета токов короткого замыкания положены паспортные и технические данные элементов электротехнического оборудования.

Определяем ток трехфазного короткого замыкания на выводах генератора типа СВ-1120/220-4: номинальное напряжение ином.г = 15,75 кВ ; номинальная мощность Рном.г = 200 МВт ; номинальный коэффициент мощности cos

^номг               200

4ом Г = ^----—-----= -7=---------= 8,62 кА

• . V3 • Uhom^ • cos^HOM.r V3 • 15,75 • 0,85

Сверхпереходное сопротивление продольной оси x"d = 0,205.

Сверхпереходная ЭДС генератора:

• ^Г ^^(иН0М.г ’ ^СOS<^PнOM.Г^{) + (U}HOM.r • ^S^^^(PнOM.Г + ^xd ' ^ном.г) =

= 7(17,75 • 0,85)2 + (15,75 • 0,52 + 0,205 • 8,62)2 = 16,75 кА

Ток трехфазного короткого замыкания на зажимах генератора в начальный момент Ег"       16,75

времени I™ = ^ = ^05 = 47,2 кА.

Кратность формирования по току /^ = 2.

Ток генератора в режиме формирования   /ф_г = 2 ■ /_ном._г = 2 ■ 8,62 = 17,25 кА.

Ток подпитки места короткого замыкания на выводах генератора (+20% от энергосистемы):

4умм.к.з. = 1,2 • (1фзг + /пог) = 1,2 • (51,75 + 47,2) = 118,7 кА

Определяем ток короткого замыкания за преобразователь или трансформатором типа ТСЗП-2500/15, номинальная мощность трансформатора преобразовательного $_Ном.пг2500 кВА.

Номинальное напряжение низкой стороны преобразовательного трансформатора

£4з.пг= 0,56 кВА.

Номинальный ток на стороне низкого напряжения преобразовательного трансформатора и_к._з._Пг = 6,1%.

Базисное напряжение U6 = 0,56 кВ.

Базисное напряжение преобразовательного трансформатора 5б = 5Пг = 2,5 МВА.

Базисный ток при напряжении 0,56 кВ /_б = -^°— = _r^2,5  = 2,58 кА.

v3'^6i V3'0,56

Сопротивление сети относительно точки короткого замыкания, приведенное к базисным условиям x_cg = ——— = ^2,58 = 0,02 Ом.

^сумм.КЗ    ¹¹⁸,7

Сопротивление преобразовательного трансформатора, приведенное к базисным условиям х_птб = ^кНН ■ -^°- = — ■ — = 0,061 Ом.

J              1110     100   5гСН 100  2,5

Эквивалентное сопротивление, приведенное к базисным условиям %экв = хсб + хПгб = 0,02 + 0,061 = 0,083 Ом.

Начальная составляющая тока трехфазного короткого замыкания на стороне низкого напряжения (НН) преобразовательного трансформатора /по = — ■ /б = —— 2,58 = 31,2 кА.

• ¹              '     ' *      ■                          *                    ‘             _%экв    м 0,083

Вывод

Произведенные расчеты тока трехфазного короткого замыкания на выводах генератора типа СВ-1120/220-44 и на трансформаторе типа ТСЗП-2500/15 полностью соответствуют требованием ПУЭ, а также указаниям нормативно-технической документации по их эксплуатации.