Переходные процессы в электроэнергетике

1.

Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина
Энергетический факультет
Кафедра «Электроснабжение»
Презентация курса для ДО
по дисциплине профильного цикла
ОП «Электроснабжение»
«ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ»
Рожков Виталий Игоревич – к.т.н., старший преподаватель
Астана, 2015

2.

1. Рабочая программа (УМКД)
1. Общие сведения о ПП в ЭЭС (Глоссарий)
2. Расчёт электромагнитных ПП
(ОАРКЗ, РУ к расчётам, ВИЗ на РГР)
3. Расчёт К(3), К(2), К(1), К(1.1) в сетях Uем выше 1 кВ
4. Расчёт видов КЗ в сетях Uем до 1 кВ
5. Особые виды (электромеханические, СМПР),
методы ограничения ТКЗ и автоматика
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

3.

Цель, задача и компетенции курса (ЕСTS):
ЦЕЛЬ – стать квалифицированным специалистом, владеющего
Знать:
IT и современные
средства компьютерной
графики
для построения
СЗ; возникнуть
основами
теории переходных
процессов
(ПП), которые
могут
• электроэнергетической
соответствующий физико-математический
в
системе (ЭЭС):аппарат для расчетов ТКЗ;
методы
анализа
и моделирования
электрических
цепей ~ тока для расчета ТКЗ;
•как при
нормальной
эксплуатации
(при переключениях),
основные
и способы
расчета(вследствие
трехфазных и
несимметричных
КЗ;
•так и методы
в аварийных
ситуациях
КЗ
и прочего).
геометрические образы объектов ЭО, схем и систем при составлении СЗ.
Знания о причинах возникновения ПП и физической сущности их
Уметь:
протекания,
помогут легко освоить способы их же расчета для нужд
использовать
методы расчета
ТКЗ;
различных
направлений
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ:
использовать
различные
средства
и технологииРЗА,
при расчете токов КЗ;
•при выборе
и проверке
ЭО и устройств
самостоятельно
решать
вопросы,
связаннее
выбором
метода расчета ТКЗ;
•электрических
схем сетей
и их
режимас их
работы,
использовать
IT, в том числе средства графики и программы расчетов ТКЗ.
•при количественной
оценке влияния ПП на устойчивость ЭЭС, пр.
Владеть:
Задача получить навыки предвидения и раннего предотвращения
• методами анализа, восприятия и выбора методов расчета ТКЗ;
(отключения)
опасных последствий ПП.
основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки
информации, использовать ПК как средство работы с информацией по расчетам ТКЗ;
Таким методами
образом,расчета
ВАЖНО
понимать суть происходящих
• различными
ТКЗ;
процессов,
ЕЩЁ ВАЖНЕЕ
уметь управлять
ими!для расчетов ТКЗ.
• основнымино
законами,
методами мат.анализа
и моделирования
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

4.

Рекомендуемая литература
120
ГОСТ 28249-93. Методы расчёта КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1кВ
ГОСТ Р 52735-2007.Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1кВ
РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчёту токов КЗ и выбору электрооборудования
Ульянов С.А.Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1970
Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах. М.: Мир; «Издательство АСТ», 2003
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014
www.aees.power.nstu.ru

5.

2. Структура
электроэнергетики.
Глоссарий
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

6.

Модель взаимодействия «оператор – энергосистема»
120
Силовое и ВВ ЭО
ВП
Технологический процесс
ВЫРАБОТКА,
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
и ВЫДАЧА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ВП
Д
Д
ex.:
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
при помощи
СИЛОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
CT, VT + ЦИП
ММ
ИМ ИМ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И
ПРИМЕНЕНИЕ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
А
Ц
П
Q =У
АР
АР
Ц
А
П
ВФВ
Э
В
М,
?
П
К
ВФВ

7.

Структурно-функциональная схема ЭЭС
Ч-М интерфейс: ИИТ, АР, РЗА, СДТУ
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014
120

8.

Принципиальная схема передачи и распределения электроэнергии:
ВЫВОДЫ:
• Различные S и удаленность ПЭ от ЭС
требуют использования различных величин U;
• Чем дальше находится ПЭ от ЭС и чем выше
Производство и передача ЭЭ
его S, тем целесообразнее передавать ему
осуществляется на трехфазном
электроэнергию при более высоком U;
переменном токе 50 Гц / 60 Гц, такой
род тока выявил свои преимущества • Чем ниже U сети, тем больше количество ЛЭП
(после изобретения трансформатора) она имеет и тем меньшая S передается по
каждой из них.
по причинам…
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

9.

Глоссарий. ПУЭ разделы 1.1 и 1.2
120
• Электроэнергетическая система (ЭЭС) – совокупность устройств (силовых –
Г,Т,ВиИ,ЛЭП,Н и управления – РЗА,Q), связанных одновременностью процессов
производства, преобразования, распределения и потребления электроэнергии, что
налагает на все режимы её работы и персонал особую ответственность по
качественному управлению ей для бесперебойного энергоснабжения потребителей в
различных режимах работы ЭЭС;
• Под режимом системы понимают совокупность процессов, характеризующих условия
работы ЭЭС и ее состояние в любой момент времени;
Так если, состояние системы характеризуется количественными показателями:
• Параметрами режима — это напряжения, токи, мощности, угол сдвига векторов,
частота и т.п., которые связаны между собой зависимостями через…
• Параметры системы — это сопротивления, проводимости, коэффициенты
трансформации и усиления, постоянные времени и др., определяющиеся физическими
свойствами элементов; При этом известно, что если они зависят от режима, то система
считается нелинейной. Однако, во многих практических задачах полагают систему линейной.
То, изменения условий работы ЭЭС сопровождаются переходными процессами, при
которых скорости изменения параметров режимов настолько значительны, что д.б.
учтены при рассмотрении практических задач, т.с. ПП возникают (относительно не
надолго) при переходе электрической системы от одного режима к другому (ex.)
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

10.

3. Итак, для чего необходим данный курс?
120
Каковы сегодняшние
тенденции совокупности
развития экономики страны?
• Единая
работа
различных
по
• интенсификация производства
функциональности
электроустановок
и
приёмников,
• увеличение использования электроэнергии
в различных сферах
представляющих
СЭС, ПС, КТП,
ТП и пр. должно надежно
• применение различныхЭЭС,
электробытовых
приборов.
функционировать
не только
в условиях
нормальных
Чем мы, будущие электроэнергетики,
способствуем
этому?
• постоянный
мощностей
генераторов,
и следовательно:
режимов,
норост
и в единичных
аварийных
условиях
(КЗ).
• суммарный рост мощностей электростанций
• увеличиваются
напряжение и протяжённость
линий электропередач
Проверка
элементов
проектируемых
объектов
на
• усложняется электрическое оборудование, и как следствие всему:
термическую
и электродинамическую стойкость при КЗ,
• повышаются требования к метрологии, стандартизации и сертификации.
коммутационных
аппаратов
и
на
отключающую
Каковы же требования при создании электроэнергетической системы (СЭС)?
при КЗ является необходимым условием
• способность
экономичность её работы;
их действия в энергосистеме.
• безотказного
надёжность её работы,
что возможно только при правильном ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЭС на всех стадиях!!!
• Достижение этих целей реализуется благодаря полученным
Все эти факторы требуют изучения причин, процесса, последствий аварийных
навыкам
короткого
замыкания
(ТКЗ)А.А.вв
ситуаций
в ЭЭС.расчёта
Такой подходтоков
в начале XX
века развили ученые
Парк Р. и Горев
отношении
электрических
развитой
для всех задания
элементовРГР.
ЭЭС.
различных
режимахмашин
ЭЭС ––сегодня
на что
направлены
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

11.

4. Режимы работы электрических систем
120
нормальный (установившийся или длительный)
аварийный (не ликвидированный, треб. отключить)
послеаварийный (установившийся, треб. сократить)
ремонтный (как частный, в пределах нормального).
Нормальный
установившийся
режим
— состояние системы в балансе между
• Итак,
под режимом
системы
понимают
Где место
переходному
процессу?
Когда он нормален, когда нет?
выработкой
и
потреблением
ЭЭ,
когда
параметры
режима
изменяются
в небольших
совокупность
процессов,
характеризующих
Аварийные режимы
возникают
в ЭС при таких
возмущениях
(авариях),
как:
Послеаварийные
установившиеся
режимы
наступают
после
пределах,
позволяющих
электрооборудованию
длительно работать,
выполняя
свои
её
работы
и состояние
её в любой
•условия
Самым
важным
в целях
устойчивой
и бесперебойной
работы
ЭЭС
является
•устранения
короткие
замыкания,
ВЫР
ПОТР
Δ
возмущений,
вызвавших
аварию (например, после
заданные
функции
и
оставаться
в
исправном
состоянии.
момент
времени.
При
номинальном
условии
д.б.:
при переходе
электросистемы
от нормального режима к аварийному.
• ПП
внезапные
отключения
элементов
ЭС,
•отключения
Строго говоря, вповрежденного
ЭС даже в установившемся
режиме всегда
непрерывно
идет
ПП,
элемента
ЭС).
При
этом
• • Аварийный
режим
делят
на две этих
стадии:
НАЧАЛЬНАЯ
СТАДИЯ
(от
Так
если, состояние
ЭЭС характеризуется
количественными
показателями
(ПКЭ):
повторные
включения
и
отключения
элементов
(АПВ),
однако небольшие пределы изменения параметров позволяют считать их const, а
• параметры
послеаварийного
режима
могут
быть
близкими
режима
— U, СМ,
I, S =форсировка
Pи
+ jQ,
φ, f и др.,
которые
связаны
между
собой… к
доаварийного
к аварийному)
стадия
установившегося
аварийного
•Параметрами
несинхронные
включения
или
гашение
полякак
ротора,
процесс установившимся.
• параметрам
системы
— Zработа
= R+
Yявляется
= b + доаварийного)
jg,
K
определяющиеся
режима,
который
собственно
ППjX,не
(см.выше).
U и KI,иT
a и др.,
нормального
(исходного
режима,
так
неверная
и неселективная
релейной
защиты
автоматики
(РЗА),
••Параметрами
Такие непрерывные
ПП являются
нормальными
и возникают
при нормальной
свойствами
элементов,
так если ПС
= f (Режима)
система
нелинейная.
•и
Однако,
в область
теории
ПП
попадают
стадии
представляющие
•физическими
несимметрия
эксплуатации
в
системы
системе
во(ex.,
время
отключение
включений
иобе
отключений
из трех -как
фаз)
каких-либо
и т.п.
элементов
значительно
отличными
от
них. одной
непосредственную
опасность
нормального
функционирования
ЭС.
системы, условий
изменении
нагрузки,
несинхронном
включении
СМ и т.п..
Изменения
То, изменения
работы
ЭЭСдля
сопровождаются
ПЕРЕХОДНЫМИ
ПРОЦЕССАМИ,
параметров
режимаизменения
при этом параметров
более значительны,
нонастолько
в допустимых
пределах. что д.б.
при которых
скорости
режимов
значительны,
Наиболее
частая
причина,
вызывающая
в
электрических
системах
учтены при рассмотрении практических задач, т.с. ПП возникают (относительно не
опасные
аварийные
переходные
процессы,
это короткое
замыкание.
надолго)
при
переходе электрической
системы
от одного
режима к другому
(ex.)
S
=S
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014
+S

12.

5. Структура протекания процессов в ЭЭС
120
• При любом ПП происходит изменение электромагнитного
состояния элементов системы и нарушение баланса
моментов
на
валу
вращающихся
машин
(одни
затормаживаются, другие ускоряются) – эти два процесса
взаимосвязаны и представляют единое целое…
• Из-за большой механической инерции вращающихся машин
начальная стадия ПП (<Т/2) характеризуется в основном
электромагнитными изменениями.
• И лишь последующее развитие процесса (>T) связано с
электромагнитными и механическими изменениями и носит
название электромеханических ПП.
• По этой причине условно принято делить процессы в ЭЭС,
на электромагнитные и электромеханические и изучать их
последовательно.
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

13.

6. Электромагнитные переходные процессы
120
возникновения
ПП:
•Причины
Электромагнитный
ПП в электроустановке
– процесс, характеризуемый
1)изменением
Короткое замыкание
(КЗ) – электромагнитных
всякое не предусмотренное
нормальными
значений только
величин ЭУ.
работы замыкание между фазами, а в сетях с заземленными
• условиями
Например, расчётом можно показать, что в ЭУ напряжением 0,4 кВ при
нейтралями
замыкание
одной или
на землю;
расчётном IКЗ =также
6 кА, после
его приведения
(kT) кнескольких
стороне Uгенфаз
составит
(1-2%)∙IНОМ.ГЕН,
2)что
Возникновение
местной
(локальной,
продольной)
несимметрии
в ЭС;
естественно не вызовет заметного нарушения баланса работы генератора.
3) Действие форсировки возбуждения синхронных машин, развозбуждение
• Под расчетом электромагнитного ПП понимают вычисление токов и
или гашение поля их ротора.
напряжений в рассматриваемой схеме и при заданных условиях.
Причины возникновения КЗ: нарушение изоляции, вследствие старения
В результате
расчета ПП решаются
задачи:
диэлектрика,
перенапряжениями,
не тщательным
уходом за ЭО и непосредственными
• При проектировании – это настройка устройств РЗА, выбор и проверка станционного
мех. повреждениями (КЛ при земляных работах; ВЛ от перекрытия токоведущих
и подстанционного
и проводников
по режиму
КЗ;
частей
животными,ЭО
птицами,
деревьями,
автотранспортом).
А бывает и по вине
• Сопоставление, оценка и выбор схем соединений сетей и подстанций, а также
человека – неправильная эксплуатация, при переключениях схем (видео – СРСП).
определение режима работы электрической сети путём выбора числа заземленных
Последствия
возникновения
КЗ: повышение
электротермического
и
нейтралей и их размещение
в ней; электромагнитной
совместимости
ЭО;
• электродинамического
действия
на элемент,
вплоть
доаварий
возгорания
места
Выявление условий работы
ПЭ при аварийных
режимах
и анализ
и т.д.
повреждения; перерыв в электроснабжении, что чревато большим ущербом для
Вответственных
зависимости отпроизводств
назначения расчёта
различные
требования
их
и даже предъявляются
поражением живых
организмов,
вплоть кдо
точности.
проектировании
проводят приближенные
с допустимой
летальногоПри
исхода.
КЗ оказывают отрицательное
влияние как расчеты
на надежность
системы
погрешностью
в 5 %.так
Дляианализа
аварий
и проводимыхэнергии.
в НИИ целях более повышенные.
электроснабжения,
на качество
электрической
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

14.

7. Устойчивые и неустойчивые повреждения
120
В воздушных линиях (ВЛ) перекрытие гирлянд подвесных изоляторов,
сближение проводов при определенных климатических условиях, приближение
к проводам ветвей деревьев, набросы на провода различных предметов;
В кабельных линиях (КЛ) — пробои изоляции, самоустраняемые благодаря
специфическим свойствам бумажно-масляной изоляции (в разрядном
промежутке создаются условия, способствующие гашению дуги);
В распределительных устройствах (РУ) — набросы или поверхностные
перекрытия при повышенном увлажнении или загрязнении.
Из анализа повреждений следует:
• в ВЛ напряжением выше 110 кВ только 16 % повреждений – устойчивые, а в
КЛ напряжением 6-10 кВ число устойчивых в 4-8 раз меньше неустойчивых;
• в КЛ повреждения развиваются постепенно. При этом 80 % относятся к
пробою изоляции КЛ, а 20 % – к пробою других элементов ЭЭС;
• для сохранения работы ЛЭП при неустойчивых повреждениях в
большинстве ВЛ, а также в некоторых КЛ предусматриваются устройства
АПВ, успешное действие которых составляет до 40-90% всех отключений.
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

15.

8. Номинальные параметры ЭЭС
120
В соответствии ПУЭ, РД, ГОСТ в нормальном режиме:
Значения UНОМ на зажимах ЭУ в ЭЭС трёхфазного AC fПРОМ = 50 Гц:
НР = ±5%
до 1 кВ:
220/127, 380/220, 660/380 В
ПАР = ±10%
свыше 1 кВ:
6, 10, 35, 110, 220, 500, 1150 кВ.
Режим NЛИ сети в зависимости от UНОМ:
• сети с UH < 1 кВ, питающиеся от автономного ИП или
разделительного Т выполняются с изолированной (не
заземлённой) нейтралью;
• сети с UН < 1 кВ, выполняются 5и проводными с глухим
заземлением нейтрали;
• сети с UН > 110 кВ выполняются с эффективным
заземлением нейтрали (через ТА);
• сети 3 – 35 кВ с изолированной нейтралью или
резонансно-компенсированной (через резистор типа ДГР, с
целью компенсации емкостного тока на землю).
РN в сетях <1 кВ – определяется ПТБЭ, а >1 кВ – беспереб., экон. и надёжн. работы ЭУ.
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

16.

9. Виды коротких замыканий (КЗ)
120
Выводы
изили
статистических
данных:
Замыкание – всякое
случайное
преднамеренное, не предусмотренное
НР работы
электрическое
соединение
различных
точек ЭУ между
собой
с землей.
• относительная
частота
(%) различных
видов
КЗ вили
ЭЭС
неодинакова:
ЛЭП/ПС ЗАМЫКАНИЕ
– 47; Электр. ч.–ЭС непредусмотренное
– 19; Силовая ч. ЭС – 26;
Др.элем. ЭЭСусловиями
– 8.
КОРОТКОЕ
нормальными
эксплуатации
замыкание
фазами,
а в системах
с заземленными
нейтралями
• многочисленные
КЗмежду
связаны
с замыканием
на землю,
К (3) редки;
замыкание
одной илимеждуфазных
нескольких фазКЗ
на уменьшается
землю (или на нулевой
провод). U ИЯ сети,
• вероятность
с увеличением
При КЗ токи в ветвях ЭУ, резко возрастают, превышая I НАИБ.ДОП продолжительного режима.
что связано с увеличением междуфазного расстояния;
• В иногда,
трехфазных
системах
с заземленной
нейтралью различают
КЗ:
в процессе
развития
аварии, первоначальный
вид КЗ может
перейти
в другой вид, более сложный вид КЗ (двойные);
А
Например, опытом эксплуатации установлены ПРИЧИНЫ и ПОСЛЕДСТВИЯ КЗ:
• В КЛ-сетей НКЗ часто переходят в трехфазные КЗ, т.к. образовавшаяся при
повреждении в кабеле электрическая дуга быстро разрушает изоляцию между фазами;
В
(3)
(1.1)
(1) имеет преходящий
(2)
• СБольшая часть
возникающих
повреждений,
особенно на ВЛ,
характер, т.е. повреждения самоустраняются после отключения поврежденного
участка и не возникают вновь при обратном включении его путём применения АПВ;
•Третий
На ПП сильное
влияние
АРВ СГ, форсировка
возбуждения
и гашение
МП;
указанный
видоказывают
КЗ (однофазное
замыкание
на землю)
в трёхфазных
•системах
Возникновения
КЗ оказывают нейтралями
отрицательное
как на КЗ.
надежность
с изолированными
(6-35 влияние
кВ) не является
В таких
электрической
системы,
так и образом
и на качество
электрической
энергии (ПКЭ).
сетях
ток обусловлен
главным
емкостью
фаз относительно
земли.
K
K
K
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014
K

17.

Классификация КЗ и его расчётный вид
120
вид КЗ (ЭМПП) – п.собой результат расчёта ТКЗ (I ;U) по ИРС при ЗУ.
• Расчётный
СИММЕТРИЧНЫЕ КЗ (СКЗ) – такой вид КЗ в электроустановке,
• В месте замыкания образуется электрическая дуга. RД имеет нелинейный характер.
при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях.
Учет влияния дуги на ТКЗ сложная задача и такое замыкание называют дуговым КЗ,
Трехфазное
КЗ; Трехфазное КЗ на землю
которое может быть устойчивым, прерывистым
и самопогасающим.
• • Кроме
RД в месте КЗ возникает
переходное
ΔR, вид
вызываемое
загрязнением, наличием
НЕ СИММЕТРИЧНЫЕ
КЗ (НКЗ)
– такой
КЗ в электроустановке,
остатков изоляции и т.п., на пути тока от фазы к другой или от фазы на землю;
при котором одна из ее фаз находится в условиях, отличных от
• В случае пренебрежения ΔR и RД (малы) – КЗ называется металлическим, которое
условий других фаз.
Все значение
остальные
виды КЗ, при кот-ых системы
имеет максимально возможное расчётное
тока.
токов и напряжений в той или иной мере искажены.
• Важным шагом в целях обеспечения
надёжной работы ЭЭС является исследование ПП
при переходе из НР→АР вследствие КЗ – РЕЖИМ КЗ, состоит из расчётных стадий:
(2)
Различают следующие
виды НЕСИММЕТРИИ:
• ПРЕДШЕСТВУЮЩАЯ
– соответствует
режиму работы ЭУ перед моментом
КЗ (типовыми
являются
НР или соответствующие
ХХ);
• возникновения
Поперечную,
к которой
относят
• НАЧАЛЬНАЯ
(t = 0), т.е.
момент времени работы
ЭУ при наличии в ней КЗ,
несимметричные
КЗ,начальный
а также несимметричные
нагрузки;
который характеризуется изменением ЭМ ФВ ЭУ (I, U);
Продольную, что (tявляется
нарушение
симметрии
какого- к ПАР,
Н1такой режим
• УСТАНОВИВШАЯСЯ
Н2
= ∞) – не является
процессом,
а относится
нибудь
промежуточного
элемента
цепи
КЗ
ЭУ наступает
после затухания
во всех трехфазной
цепях свободных
токов и прекращения
ΔU
(например,
отключение
или разрыв
из трёх АРВ.
фаз ЛЭП в
изменения
напряжения
возбудителей
СМодной
под действием
• Всети
3-35 кВ,
что является
неполнофазным
режимом).
область
теории
ПП попадают
последние две
стадии, как представляющие
непосредственную опасность для нормального функционирования ЭЭС.
K
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

18.

Результаты расчетов КЗ используют при:
проектировании и настройке устройств РЗА;
проектировании станций и подстанций, в частности,
выбор и проверка электрических аппаратов,
выключателей и проводников по режиму КЗ;
сопоставление, оценка и выбор схем соединений ЭС, а
также определение режима работы нейтралей сетей;
анализ аварий и выявление условий работы
потребителей при аварийных режимах;
определение электромагнитной совместимости и т.д.
Учитывая дискретный характер изменения параметров ЭО, при
проектировании, требования к точности проводимых расчетов
обычно приближенные с допустимой погрешностью до 5 %, в
остальных случаях более точные с < допустимой погрешностью.
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

19.

10. Рекомендации по расчёту токов КЗ
Назначение расчёта
Вид КЗ
Момент времени
от начала КЗ
II. I.
Выбор
и оценка
параметров РЗA
Выбор
(проверка)
1)
4) Расчет
параметров
параметров
мгновенных
и отсечек
КЧ max,
коммутационных
аппаратов
7)Расчет
Расчет
токов срабатывания
небаланса
по
току
и напряжению
от смеждуфазных
КЗ:
max
направленных
и защит
пуском min U от
КЗ
(выключателей,
трансформаторов
тока
землю,
действующих
с Δt
= 0,5 с(TA):
и более:
-на
выбор
тока
и напряжения
срабатывания…….
разъединителей
и др.),
- 8)
определение
зоны
действия
или
КЧ……………
5)
Определение
коэффициентов
токораспреОпределение К
реакторов,
трансформаторов
деления
припараметров
выборе уставок
вторых и третьих
2) Расчет
мгновенных
отсечек
дифференциальных
токовых
ступеней
защит
отот
междуфазных
КЗ:и
тока,
шин,
силовых
кабелей:
по току
идист.
напряжению
однофазных
Ч
защит (линий, Т, AT, шин,
•Согласование
двухфазных
КЗпо
начувствительности
землю:
на термическую
стойкостьвторых,
……..
6)
реакторов
и др.):
третьих,
четвертых
ступеней
токовых защит
3)•Расчет
параметров
max,
max
на динамическую
стойкость
……. и
защит
с пуском
или максимального
•• только
отминимального
КЗ…………
направленных
и междуфазных
защитна
с пуском
min U от
выключателей
соответствие
напряжения:
междуфазных
КЗ с Δt = 0,5 с и более:
только от однофазных КЗ……………
I0ном или S0ном
…………………………
-- от
междуфазных
КЗ…………………………………
выбор
тока
(напряжения)
срабатывания……..
от
всех
видов
КЗ……………………….
-- от
однофазных
КЗ…………………………………..
определение
К ……………………………………...
Ч
(1)
K(3)
0
∞
K
(1.1)
K(3)
0
K(2)
0
(3)
K(1)
∞
K
0
(3)
K(1.1)
∞
(3)
t=0
K(2)
K (3)
0
t = tРЗ + tВЫКЛ
K(1)
0
K
(3)
K
(3)
∞
c)
K(1); (2); (1.1)(0,045…0,2
∞
0
K
(1)
K
∞
(2)
K
∞
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014
120

20.

11. Общий алгоритм расчёта ПП
(две задачи одной контрольной)
и требования к их выполнению.
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

21.

11. Общий алгоритм расчёта КЗ (ЭМПП)
120
Накануне расчёта любого вида КЗ необходимо получить (выбрать) ВИЗ.
1. Обосновать актуальность расчёта видов КЗ (во введении РГР раскрыть РУ):
• анализ исходных данных (раскрыть структуру и состав ИРС, оценить паспорт),
следовательно сколько задано базисов (а возможно) и сколько ветвей действует на
базис - надо оценить их по индивидуальному изменению и проверить на удалённость;
• принять методы и инструменты, необходимые для решения задачи (цель
расчёта и его точность (вид приведения), расчётный вид КЗ, количество и место КЗ,
продолжительность КЗ (стадия), принимаемые допущения и СРЕ).
2. Составление «комплексной» схемы замещения и расчёт эквивалентов E1Э и ZnЭ:
• составляется КСЗ в зависимости от ЗУ объединяющая схемы замещения прямой (1),
обратной (2), нулевой (0) последовательности относительно особой фазы;
• расчёт параметров элементов КСЗ (по их паспорту и справочникам);
• приведение ПЭ КСЗ к базису (и.е.) или базисным условиям (о.е.);
• эквивалентирование (преобразование) КСЗ (применением принципов наложения из
любой сложности цепи требуется получить простую n-лучевую звезду в расчётном
месте КЗ с эквивалентными результирующими ЕЭ1, ZЭN каждого луча).
3. Расчёт ЭМ ФВ (I, U) конкретных видов КЗ, их оценка и сравнение, применение.
• по фундаментальным электротехн. выражениям (МСС, з. Кирхгофа и Ома, ПЭПП);
• представление векторных диаграмм рассматриваемого вида НКЗ.
U к1 E Z1 I к1;
U к 2 0 Z 2 I к 2 ;
U
0
Z
I
,
0
к0
к0
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

22.

12. Заданные расчётные условия КЗ
120
Расчётная схема ЭС (принципиальная)
Расчетный вид КЗ
Расчетная точка КЗ
Расчётная продолжительность КЗ.
Расчётная
продолжительность
КЗ непосредственно с одной или с другой стороны от
Расчетная
точка
(место) КЗ находится
(в начальный
моментэлемента
времени t=0
с и в установившийся
моментот
времени
КЗ t=∞для
): него
рассматриваемого
электроустановки
в зависимости
того, когда
Расчётная
схема,
как
правило,
включает
в
себя
все
элементы
вид
КЗ зависит
от цели
расчёта:
• Расчетный
создаются
при проверке
наиболее
проводников
тяжелые условия
и аппаратов
в режиме
наКЗ:
термическую стойкость в качестве
и примыкающей
части
энергосистемы,
исходя
из
при
ЭОи –аппараты,
определение
значений
ТКЗ;
• • вэлектроустановок
ЗРУ выборе
проводники
расположенные
до
реактора
на реактированных
линиях,
расчётной
продолжительности
КЗ максимальных
следует
принимать
сумму
времени
действия
условий
для
продолжительной
работыАПВ)
её
перспективой
менее
чем
в они
• проверяются,
исходя
из (с
того,
что
расчетная
точка
КЗ находится
зане
реактором,
если
при проверке
опорных
конструкций
на сэлектродинамическую
токовой
защиты
РЗ
учётом
действия
ближайшего
к месту
КЗ выключателя
отделены
отего
сборных
полками,
а реактор
в том же
здании и все
5истойкость
лет
после
ввода
вразделяющими
эксплуатацию.
ВЫБОР
её находится
производится
с учетом
– К(3)шин
;ее отключения.
полного
времени
от реактора до сборных шин выполнены шинами;
(3)
• • соединения
возможных
электрических
схем
при различных
продолжительных
при
проверке
аппаратов на
коммутационную
способность
в Ккачестве
при
проверке
проводников
и
аппаратов
на
термостойкость
–
;
• при проверке кабелей
на термостойкость для одиночных кабелей одной строительной длины −
(3)
расчётной
продолжительности
КЗ следует
принимать
сумму
минимально
режимах
ее работы
сдля
учетом
электрической
удаленности
ИП
от
ТКЗ.
• точка
приКЗпроверке
на термостойкость
проводников
всоединением
цепях
Uген
К(2) и− Кточки
;
в начале
кабеля;
одиночных
кабелей
со ступенчатым
по– длине
времени
действия
РЗ данного
присоединения
и собственного
времени
в начале
каждого
участка
новогона
сечения;
для двух
и более способность
параллельно
включенных
кабелей
• КЗвозможного
при
аппаратов
коммутационную
– К (1) и
К(3);
Впроверке
общем
случае,
учёт
или
не учёт
элементов
ЭС
в принятой
отключения
коммутационного
аппарата.
одной
линии − в начале
каждого кабеля;
при
проектировании
РЗА
расчётный
вид КЗ
определяется
в расчётной
расчётной
схеме
ЗАВИСИТ
от проектирования
требуемой
точности
расчетов
ТКЗ
• • если
КЗ производятся
с целью
и настройки
устройств
РЗА, то
прирасчеты
проверке
кабелей на
невозгораемость
при
КЗ в качестве
соответствии
ПУЭ.
и принятого
метода
расчета.
необходимо
выбирать требований
количество
точек,
достаточное
длявремени
определения
всех необходимых
продолжительности
КЗ
следует
принимать
сумму
действия
резервной
параметров.
защиты и полного времени отключения выключателя.
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

23.

13. Обоснование актуальности расчёта КР
120
Получив задание на РГР необходимо сформировать ВВЕДЕНИЕ (ОБОСНОВАНИЕ
РАСЧЁТА). Оно вытекает из общего алгоритма расчёта любого КЗ.
В помощь для формирования ВВЕДЕНИЯ всей РГР и как следствие более ясного
плана (алгоритма) инженерных расчётов, ответьте на следующие вопросы:
• Какой представлен тип схемы (РИС) и для каких целей она предназначена?
• Что включает РИС: сколько станций и какие они по назначению (ТГ/ГГ/ПГ); сколько бл.
Г-Т и каков их класс повышения (кВ); сколько узлов нагрузки потребления ЭЭ (ОН, КН);
сколько понижающих ПС (и в них n∙Т/АТ/ТР, каков класс кВ), сколько ЛЭП и какого типа
(КЛ/ВЛ и радиаль/магистраль); соответствует ли по ПУЭ РN, необходимо оценить
достаточно ли паспортных данных элементов (ЭУ) РИС для определения электр.вел.?
• Оцените базис: по заданию одно место КЗ, но сколько их возможное в РИС, ОЦЕНИТЕ
количество ветвей протекания аварийных токов и его составляющих к расчётному
месту КЗ, т.е. «индивидуальное изменение К(3) по ветвям от базиса (одного)»?
• Обоснуйте принимаемую СРЕ (о.е или и.е.) и как следствие, составьте свои БУ в и.е.;
• Обоснуйте точность принимаемого расчёта – вид приведения UД/СР и допущения?
• Какой расчётный вид КЗ и для чего он необходим в дальнейшем на практике?
• В зависимости от расчётного вида КЗ (по ЗУ) какой принимаете метод расчёта вида КЗ
и в чём его суть (достаточное число СЗ и следовательно законы)?
• Какова расчётная стадия режима КЗ (t=0 или t=∞ и для каких целей выбранное условие)?
© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014

24.

© Рожков В.И. ПП в электроэнергетике, КазАТУ, 2014