Переходные процессы

Переходные процессы возникают в ЭЭС как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей), так и в аварийных условиях (обрыв цепи, короткое замыкание, выпадение машины из синхронизма и т.

секунд, и, если устойчивость системы [38] не нарушена, приводит к восстановлению баланса мощности.

Разработка теории и исследование переходных процессов в электрических машинах проводились с начала XX века. Строгую теорию переходных процессов в электрических машинах разработал Р. Парк (R. Park). Несколько позже, независимо от Р. Парка, общие дифференциальные уравнения электродинамических переходных процессов синхронной машины, получил А.А. Горев. Из всего многообразия электромагнитных переходных процессов в электрической системе наиболее распространенными являются процессы, вызванные [68]: 1) включением и отключением потребителей

электроэнергии; 2) коротким замыканием в системе, а также повторным включением и отключением (одновременным или каскадным) короткозамкнутой цепи; 3) регулированием возбуждения синхронных машин;

4) несимметричным включением синхронных машин.

Основной причиной возникновения электромагнитных переходных процессов являются короткие замыкания. Они могут быть как случайными, вызванными внешними причинами или отказом оборудования, так и преднамеренными, порождаемыми специальными устройствами - короткозамыкателями - с целью быстрых отключений ранее возникших повреждений. Из опыта эксплуатации электрических систем установлено [68], что большая часть возникающих повреждений, особенно на воздушных линиях, может самоустраняться после отключения поврежденного участка. В соответствии с этим широкое применение нашло автоматическое повторное включение цепей. При неуспешном автоматическом повторном включении, когда возникшее повреждение в цепи сохранилось, переходный процесс состоит из нескольких этапов. Первый из них наступает в момент возникновения короткого замыкания и продолжается до отключения поврежденного участка. Вторым этапом является пауза (порядка 0,5 сек. и более) до момента повторного включения, с которого наступает третий этап,

продолжающийся до нового отключения того же участка. При многократном автоматическом повторном включении число этапов соответственно возрастает. Когда повреждение происходит в узле, связывающем несколько цепей, или на участке с двухсторонним питанием, переходный процесс дополнительно усложняется тем, что отключение этих цепей или соответственно участка с обоих концов обычно происходит неодновременно (каскадное отключение). Таким образом, процесс короткого замыкания может состоять из неоднократно сменяющихся переходных режимов.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью возможны четыре вида коротких замыканий (КЗ) в одной точке: трехфазное; двухфазное; однофазное; двухфазное на землю. В дальнейшем будем рассматривать симметричные трехфазные цепи. Процессы в таких сетях происходят одинаково во всех фазах [48, 68]. Так, в случае короткого замыкания будем иметь в виду трехфазное КЗ.

Под расчетом электромагнитного переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных условиях. К числу задач, для практического решения проводят такие расчеты, относятся [68]:

1) сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений как отдельных установок (станций, подстанций), так и системы в целом;

2) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

3) выбор аппаратов и проводников и их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;

4) проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматизации;

5) определение условий несинхронного включения синхронных машин и включения их способом самосинхронизации;

6) оценка и выбор систем возбуждения синхронных машин;

7) проведение различных испытаний;

8) анализ произошедших аварий.

1.2