Лекции по курсу «ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ»
ТЕМА 9. Однократная продольная несимметрия
доктор технических наук,
профессор
Грунтович Н. В.
В трехфазной системе возможны разрывы и отключения одной или двух фаз. Такой режим работы СЭС называют неполнофазным и называется продольной несимметрией. Расчеты для каждого вида продольной несимметрии проводят, используя характеризующие его граничные условия и метод симметричных составляющих.
Режим работы системы с одной или двумя отключенными фазами является несимметричным и связан с дополнительными потерями мощности, опасным перегревом двигателей и генераторов при длительной их работе в неполнофазном режиме.
Линии электропередачи при неполнофазном режиме оказывают значительное мешающее и опасное электромагнитное влияние на коммуникации при сближении их с ЛЭП. Поэтому возникает необходимость в количественной оценке фазных токов и напряжений при всех возможных видах продольной несимметрии (разрывах или отключении одной или двух фаз).
Для симметричной части схемы, составленной по параметрам трех последовательностей, могут быть записаны уравнения:
где ΔUн1, ΔUн2, ΔUн0 – симметричные составляющие падений напряжений по месту несимметрии, т. е. напряжения между точками Н1 и Н2 Индекс Н является признаком продольной несимметрии;
Z1Σ,Z2Σ,Z3Σ – полные результирующие сопротивления соответствующих последовательностей относительно места продольной несимметрии, т. е. относительно точек Н1 и Н2 .
Уравнения содержат неизвестные величины: ΔUн1, ΔUн2, ΔUн0, Iн1, Iн2, Iн0, для определения которых следует иметь еще три уравнения, которые получают из граничных условий по месту несимметрии для заданного вида продольной несимметрии.
Продольная несимметрия в трехфазной системе: при разрыве фазы А (а) и при разрыве фаз В и C (б)
Схемы замещения
Схема замещения прямой последовательности является такой же схемой, которую составляют для любого симметричного трехфазного режима. В зависимости от применяемого метода расчета и момента времени в нее вводят генераторы и нагрузки соответствующими сопротивлениями и ЭДС, а все остальные элементы вводят в схему замещения неизменными сопротивлениями.
Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие между ними состоит в том, что в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих ветвей условно принимают равными нулю, а реактивные сопротивления обратной последовательности синхронных машин и нагрузок считают практически постоянными и не зависящими от вида возникшей несимметрии.
Началом схем прямой и обратной последовательностей (точка нулевого потенциала схемы) считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и нагрузочных ветвей.
При продольной несимметрии схемы прямой и обратной последовательностей имеют два конца – ими являются две точки Н1 и Н2, между которыми расположена продольная несимметрия. Между концами схем отдельных последовательностей приложены напряжения соответствующих последовательностей, возникшие в месте несимметрии.
Составление схемы нулевой последовательности начинают от точки, где возникла несимметрия, считая, что в этой точке все фазы замкнуты между собой накоротко и напряжение нулевой последовательности ΔUо приложено в рассечку фазных проводов.
Далее выявляются в пределах каждой электрически связанной цепи возможные пути протекания токов нулевой последовательности.
Сопротивление, через которое заземлены нейтрали трансформатора, генератора и т. д., должно быть введено в схему нулевой последовательности утроенной величиной. Это обусловлено тем, что схему нулевой последовательности составляют для одной фазы, а через указанное сопротивление протекает сумма токов нулевой последовательности трех фаз.
Сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей элементов систем электроснабжения рассчитываются также, как и при поперечной несимметрии.
Расчет переходных процессов при продольной несимметрии производится с помощью метода симметричных составляющих. При этом предполагается, что несимметрия имеет местный характер, а внешняя система продолжает оставаться конструктивно симметричной
Комплексная схема замещения для случая разрыва одной фазы
Правило эквивалентности прямой последовательности
При всех видах однократной продольной несимметрии следует, что этот
