- Особенно ощутимо это проявилось в период осуществления ленинского плана ГОЭЛРО, когда возникла необходимость создания электрических систем и обеспечения их устойчивой работы, уточнения методов расчета переходных процессов в сложноразветвленных электрических сетях, разработки методов ограничения токов КЗ, средств защиты электроустановок от воздействия КЗ и решения других задач.
-
В последние годы в качестве основных средств для расчета и анализа переходных процессов в электроустановках используются ЭВМ. Большое внимание уделяется также созданию и применению гибридных комплексов, содержащих физическую модель, аналоговые элементы для имитации действующих регулирующих устройств и управляющую электронную вычислительную машину (ЭВМ).
-
В настоящее время при расчетах токов КЗ и решения ряда других задач большое внимание уделяется замене электрических систем эквивалентными, когда исходная математическая модель, описывающая поведение исследуемой системы, преобразуется в другую, более простую, но сохраняющую наиболее существенные свойства исследуемой системы.
1 Краткая историческая справка (продолжение)
-
Переходные процессы в электроэнергетических системах (ЭЭС) оказывают существенное влияние на выбор структуры ЭЭС, выявление условий работы ЭЭС при аварийных режимах, а также выбор средств управления, регулирования, защиты и противоаварийной автоматики. Поэтому изучение переходных процессов является неотъемлемой частью фундаментальной подготовки инженеров-электриков и энергетиков.
2 Режимы электрической системы
-
ЭЭС является совокупностью устройств, связанных одновременностью процессов производства, распределения и потребления электрической энергии. Это налагает на все режимы работы ЭЭС и персонал особую ответственность по качественному управлению ЭЭС для бесперебойного энергоснабжения потребителей в нормальных (установившихся) и переходных режимах работы.
-
Переходные процессы возникают в ЭЭС как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных частей ЭЭС), так и в аварийных условиях (обрыв нагруженной цепи или отдельной ее фазы, короткое замыкание (КЗ), выпадение электрических машин из синхронизма).
2 Режимы электрической системы
-
Нормальный режим работы электроэнергетической системы (ЭЭС) характеризуется балансом между вырабатываемой и потребляемой энергией, а также неизменностью или незначительным изменением в пределах допустимых ГОСТом параметров системы.
-
Изменения условий работы ЭЭС сопровождаются переходными процессами, которые приводят к изменению режимов ЭЭС и параметров ее элементов.
-
Совокупность процессов, характеризующих условия работы ЭЭС и ее состояние в любой момент времени, называется режимом системы.
-
Количественными показателями режима являются значения мощности, напряжения, тока и других величин, связанных между собой зависимостями через соответствующие параметры элементов системы.
-
Целью изучения переходных процессов является формирование необходимых знаний о причинах возникновения и физической сущности этих процессов, а также разработка практических методов их количественной оценки, с тем, чтобы можно было предвидеть и заранее предотвратить опасные последствия переходных процессов.
-
При любом переходном процессе происходит изменение электромагнитного состояния элементов системы и нарушение баланса между моментом на валу каждой вращающейся машины и электромагнитным моментом, в результате чего изменяется частота вращения машин, т. е. некоторые электрические машины испытывают торможение, в то время как другие – ускорение.
-
Тем не менее, из-за большой механической инерции вращающихся машин начальная стадия переходного процесса характеризуется преимущественно электромагнитными изменениями.
-
Например, при пуске асинхронного двигателя с момента включения его в сеть и до момента разворота имеет место только электромагнитный переходный процесс, который при развороте ротора дополняется механическим переходным процессом.
-
При относительно малых возмущениях (например, при КЗ за большим сопротивлением или, как говорят, при большой электрической удаленности КЗ) весь переходный процесс практически можно рассматривать только как электромагнитный.
-
Расчетом можно показать, что в установке напряжением 0,4 кВ ток КЗ величиной 6000 А (6 кА) после его приведения к стороне генераторного напряжения составляет 1,0…2,0 % номинального тока генератора. Естественно, такое малое увеличение тока не вызывает заметного нарушения равновесия рабочего состояния генератора.
-
При большой электрической удаленности КЗ представляется возможным и целесообразным рассматривать только одну сторону переходного процесса, а именно – явления электромагнитного характера.
-
Таким образом, электромагнитным переходным процессом в электроустановке называют переходный процесс, характеризуемый изменением значений только электромагнитных величин электроустановки.
-
ЭЭС представляет собой совокупность устройств, которые можно разбить на две группы:
-
1. Силовые элементы. К силовым элементам относятся элементы, вырабатывающие электроэнергию (генераторы), преобразующие электроэнергию (трансформаторы, выпрямители, инверторы), передающие и распределяющие электроэнергию (линии электропередачи, сети) и потребляющие электроэнергию (нагрузки).
-
2. Элементы управления. К элементам управленпия относятся элементы, регулирующие и изменяющие состояние ЭЭС (регуляторы возбуждения синхронных машин, выключатели и т. п.).
По изменению параметров элементов ЭЭС различают четыре вида режимов:
-
нормальные установившиеся, когда значения параметров изменяются в пределах, соответствующих нормальной работе потребителей, определяемой их основными технико-экономическими характеристиками;
-
нормальные переходные, соответствующие эксплуатационным изменениям в ЭЭС (включение, отключение, переключение, изменение нагрузки и др.)- Эти режимы характеризуются относительно быстрым и резким изменением параметров некоторых элементов ЭЭС при незначительных изменениях в ее узловых точках;
-
аварийные установившиеся и переходные возникающие в ЭЭС под действием таких изменений в системах электрических соединений, при которых значения параметров всех элементов, включая узловые точки, резко отличаются от номинальных;
-
послеаварийные установившиеся, которые наступают после отключения
