Содержание к диссертации
Введение
1. Устройства глубокого ограничения токов короткого замыкания в системах электроснабжения, их свой ства и краткие характеристики
1.1. Известные предложения по построению СЭ с глубоким токоограничением /3
1.2. Варианты построения систем электроснабжения с ТОУ на основе тиристорных КРУ
1.2.1. Схемы и характеристики бесконтактных выключателей для построения СЭ с тиристорними КРУ 22
1.2.2. Система электроснабжения с головным ТВ и быстродействующими линейными выключателями 29
1.2.3. Система электроснабжения с тиристорним КРУ, обеспечивающим постоянство параметров контура ИК 32
1.2.4. Система электроснабжения на основе тиристорного КРУ с групповым блоком искусственной коммутации 33
1.3. Заключение раздела I и постановка задачи исследований 39
2. Исследование процессов токоограничения в СЭ с тиристорным КРУ и определение параметров устройств искусственной коммутации 4/
2.1. Схема замещения СЭ с тиристорным КРУ в режиме искусственной коммутации тока к.з 43
2.2. Схемы замещения и описание процессов по интервалам искусственной коммутации тока трехфазного короткого замыкания 4G
2.3. Описание , алгоритма и программы расчета процессов искусственной коммутации на ЭЦВМ 59
2.4. Методика определения параметров шинных конструкций и исходные данные для расчета электромагнитных процессов в системе с тиристорним КРУ 60
2.4.1. Исходные данные для расчета электромагнитных процессов в системе электроснабжения с тиристорным КРУ 70
2.5. Результаты математического моделирования про цессов искусственной коммутации тока трехфаз ного короткого замыкания 75
2.5.1. "Схемное время" коммутации 75
2.5.2. Амплитуда тока коммутирующих тиристоров
2.5.3. Величина перенапряжений на коммутирующих элементах 8/
2.5.4. Зона, защищаемая по искусственной коммутации S/
2.5.5. Временные характеристики процесса искусственной коммутации тока трехфазного короткого замыкания SS
2.6. Экспериментальные исследования процессов при искусственной коммутации тока короткого замы кания S9
2.6.1. Физическая модель СЭ с тиристорними выключателями и групповым блоком искусственной коммутации &9
2.6.2. Экспериментальные исследования коммутационных процессов на модели КРУ 6 кВ 93
2.7. Заключение раздела 2 д?
3. Исследование процессов при включении тиристоров коммутирующего контура и разработка устройств для ограничения jf в начальный период их включения
3.1. Основные факторы, определяющие процессы при включении коммутирующих тиристоров 102
3.1.1. Учет динамической вольтамперной характеристики тиристоров /04
3.1.2. Учет магнитных характеристик дросселя
3.2. Аналитическое исследование электромагнитных процессов в контуре искусственной коммутации на интервале включения коммутирующих тиристоров №&
3.2.1. Параметры элементов схемы замещения
3.2.2. Расчетные характеристики и параметры дросселя для ограничения Jjf //^
3.3. Экспериментальные исследования процессов при включении тиристоров коммутирующего контура ИЗ
3.4. Заключение раздела 3 /з?
4. Исследование режимов работы высоковольтного тиристорного КРУ с групповым блоком искусственной коммутации /35
4.1. Анализ режимов работы КРУ при естественной коммутации тока короткого замыкания
4.2. Параметры схемы замещения и результаты расчета электромагнитных процессов при естественной коммутации тока короткого замы кания 152
4.3. Исследование режима быстродействующего АПВ в системе электроснабжения с тиристорным КРУ 172
4.3.1. Уравнения, описывающие электромагнитные и электромеханические процессы в асинхронном двигателе 172
4.3.2. Описание алгоритма и программы расчета процессов в схеме асинхронного двигателя 176
4.3.3. Результаты расчета и экспериментальные исследования процессов при БАПВ асинхронного двигателя 178
4.3.4. Коммутация тока к.з. тиристорным выключателем КРУ при сохранении во включенном состоянии выключателей "неповрежденных" линий 188
4.4. Заключение и выводы по разделу 4 192
5. Конструктивные особенности, технико-экономические характеристики и материалы по внедрению тиристорного КРУ с искусственной коммутацией 194
5.1. Некоторые вопросы выбора силовых и коммутирующих тиристоров 194
5.2. Особенности построения системы управления и устройств защиты тиристорного КРУ с
групповым блоком ИК 205
5.3. Технико-экономические характеристики бесконтактного КРУ 2із
6. Заключение ,?//
7. Литература
- Известные предложения по построению СЭ с глубоким токоограничением
- Схема замещения СЭ с тиристорным КРУ в режиме искусственной коммутации тока к.з
- Основные факторы, определяющие процессы при включении коммутирующих тиристоров
- Анализ режимов работы КРУ при естественной коммутации тока короткого замыкания
Введение к работе
' Увеличение единичной мощности электроприемников и промышленных предприятий в целом приводит к необходимости создания мощных систем электроснабжения (СЭ), что влечет за собой увеличение токов короткого замыкания (т.к.э.). Последнее, в свою очередь, требует принятия мер к их ограничению в СЭ промышленных предприятий и технологических установок.
Рекомендуемые в настоящее время мероприятия по ограничению т.к.з. и снижению последствий, связанных с действием токов короткого замыкания можно объединить в два основных направления:
ограничение т.к.з. путем установки реакторов и трансформаторов с расщепленными обмотками /1,2/;
применение выключателей с повышенной отключающей способностью /1,3,4/;
В СЭ особо ответственных электроприемников (ЭП) находит применение быстродействующая бесконтактная аппаратура при двух-трехкратном резервировании источников питания /5,...7/, однако, этот путь решения проблемы снижения последствий от действия т.к.з. сопряжен с большими затратами и может быть признан целесообразным для ограниченной группы ЭП малой мощности .
Применение реакторов и трансформаторов с расщепленными обмотками, а также выключателей с повышенной отключающей способностью влечет за собой ухудшение качества электроэнергии, увеличение потерь мощности в СЭ и снижение устойчивости двигательной нагрузки /4,8,9/.
Одним из возможных путей решения задачи ограничения т.к.з. и значительного снижения ущерба, связанного с короткими замыканиями в системах электроснабжения, является применение токоог-
раничивающих устройств (ТОУ), характеризующихся резким увеличением сопротивления в цепи в момент возникновения тока к.з. К основным типам ТОУ можно отнести резонансные L , С токоог-раничивающие устройства /9/, реакторно-тиристорные шиносоедини-тельные ТОУ /10,...12/ и ТОУ с изменяемой схемой соединения питающих трансформаторов /13,...15/. Предложены и исследованы варианты СЭ с использованием ТОУ /8,9,16...20/.
Системы электроснабжения, содержащие шиносоединительные
ТОУ, дают возможность существенно улучшить качество электро
энергии в нормальных режимах работы, однако обеспечивают огра
ничение т.к.з. в пределе до уровня, соответствующего раздель
ной работе шин.
. Существенно более глубокое ограничение т.к.з. обеспечивают системы электроснабжения с изменяемой схемой соединения трансформаторов /20,21/. Однако применение их в сочетании с. существующей коммутационной аппаратурой характеризуется большой продолжительностью перерывов в электроснабжении на шинах распредустройства, где произошло к.з. и связано с перенапряжениями на остальных ЭП.
Все предложения рассмотрены на уровне теоретических исследований с экспериментальной проверкой основных процессов на макетах низкого напряжения и малой мощности. В работах не приведены результаты исследования электромагнитных процессов непосредственно в схемах реакторно-тиристорных ТОУ,- что не дает возможности в полной мере оценить параметры коммутирующих и прочих элементов ТОУ.
Целью настоящей работы является разработка СЗ с ТОУ на основе тиристорних выключателей с искусственной коммутацией, а также определение параметров элементов и исследование режимов
работы тиристорних КРУ в системах электроснабжения.
В работе предложены варианты построения СЭ с глубоким ограничением токов к.з. в распределительных сетях б ... 10 кВ и исследованы электромагнитные процессы при коммутации тока короткого замыкания тиристорними выключателями.
С целью практической реализации тиристорного КРУ б...ЮкВ с искусственной коммутацией необходимо было решить все основные вопросы, связанные с разработкой высоковольтных бесконтактных распредустройетв: обосновать параметры элементов и исследовать электромагнитные процессы в СЭ с тиристорными КРУ, разработать основные узлы тиристорних выключателей и блока искусственной коммутации, выполнить экспериментальный образец напряжением б кВ и провести его всесторонние исследования и испытания в СЭ промышленных предприятий.
Решение таких вопросов, как разработка датчиков тока, определение параметров управляющих сигналов, разработка алгоритма работы системы управления и др. было найдено в результате продолжительных поисков и экспериментов, однако в диссертационной работе они отражены в виде тезисов, поскольку их решение не входит в основные задачи исследований.
Для успешного решения задач разработки СЭ с ТСУ на основе тиристорних КРУ с искусственной коммутацией в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:
- произвести анализ электромагнитных процессов в СЭ с тирис
торными выключателями и контуром искусственной коммутации (ТВИК)
в режиме коммутации тока к.з. и определить параметры коммутирующих элементов тиристорного КРУ;
- выполнить исследование электромагнитных процессов при
/о
естественной коммутации тока удаленного к.з. и определить основные свойства и характеристики тиристорного КРУ;
- разработать основные узлы и элементы тиристорного КРУ высокого напряжения.
При решении задач определения параметров элементов устройств искусственной коммутации (ИК) использовались численные методы решения систем дифференциальных уравнений на интервалах линейности коэффициентов с использованием ЭВМ.
Расчет режимов естественной коммутации осуществлялся упрощенными методами с применением аналитических решений дифференциальных уравнений в предположении постоянства угловой скорости асинхронных двигателей в интервале времени до 15 миллисекунд после момента к.з. с использованием ЭВМ.
Определение параметров нелинейного дросселя и расчет электромеханических процессов в режиме быстродействующего повторного включения осуществлялись путем численного решения систем нелинейных дифференциальных уравнений на ЭВМ.
Для всех расчетов были разработаны соответствующие программы и выполнены расчеты процессов на ЭВМ "Мир 2" и ЕС 1022.
Достоверность расчетов подтверждена экспериментальными исследованиями на физических моделях, созданных для этой цели, а также с применением экспериментального образца тиристорного КРУ б кВ, выполненного по программе хоздоговорной работы.
Диссертация состоит из 5 глав, сопровождающихся выводами.
В первой главе приведен обзор исследований, выполненных в области, соответствующей направлению диссертационной работы и изложены новые варианты построения СЭ с глубоким ограничени-
//
ем т.к.з-, на основе тиристорных выключателей с искусственной коммутацией.
Во второй главе дано обоснование схемы замещения вариантов построения КРУ на основе тиристорных выключателей с искусственной коммутацией (ТВИК), разработана методика расчета электромагнитных процессов в СЭ с ТВИК в режиме к.з., определены основные параметры элементов КРУ и построены характеристики системы электроснабжения с КРУ в режимах глубокого токоограничения. Разработана методика определения параметров шинных конструкций КРУ и приведены результаты расчета индуктивности шин распредуст-ройства.
В' третьей главе представлены результаты исследования электромагнитных процессов при включении коммутирующих тиристоров и разработаны устройства для ограничения скорости нарастания тока в начальный период их включения, а также построены расчетные характеристики дросселя для ограничения, ф и приведены резуль-таты экспериментальных исследований процессов при включении коммутирующих тиристоров.
В четвертой главе рассмотрены процессы естественной коммутации тока удаленного к.з. в СЭ с тиристорными КРУ, содержащей асинхронные двигатели и компенсирующие устройства.
В пятой главе приведены технико-экономические характеристики СЭ с КРУ на основе тиристорных выключателей с искусственной коммутацией и даны рекомендации для конструктивного исполнения основных узлов распредустро.йства напряжением б кВ.
Основные положения диссертационной работы отражены в трех авторских свидетельствах /22,23,24/ и двух статьях /25,26/.
По материалам диссертации были представлены доклады на первой сессии Всесоюзного семинара "Промышленные электрические
/g
сети и их нагрузки" в г. Новочеркасске в 1979 г., четвертой сессии Всесоюзного научного семинара "Электроснабжение промышленных предприятий" в г.Киеве в 1982 г., на научно-технических конференциях ВПЙ в 1976-1982 г.г., в Лен ПЭО ВНИИ' "Проектэлек-тромонтаж" (1977-1982), на семинаре энергетических служб Соко-ловско-Сорбайского ГОК (1979, 1983). Материалы диссертации демонстрировались на Всероссийской выставке научно-исследовательских работ ВУЗов в 1980 г. в г. Владимире.
Результаты исследований представлены в Лен ПЭО ВНИИ "Про-ектэлектромонтаж" в виде разработки опытного образца КРУ с групповым блоком ИК и отражены в постановлении Госкомитета Науки и Техники СМ СССР о промышленном освоении быстродействующих тиристорных выключателей.
Широкие возможности, открывающиеся с внедрением КРУ на основе ТВИК, связаны с многофункциональностью тиристорных выключателей, представляющих возможность соединить в одном аппарате пускорегулирующие и коммутирующие свойства.
Известные предложения по построению СЭ с глубоким токоограничением
Необходимость в повышении мощности питающих трансформаторов в системах электроснабжения промышленных предприятий и технологических установок (СЭ) вызвана рядом причин, основными из которых являются увеличение единичной мощности электроприемников (ЭП), а также обеспечение устойчивости двигательной нагрузки и качества напряжения на зажимах ЭП.
В свою очередь, увеличение мощности питающей сети приводит к возрастанию токов короткого замыкания (т.к.з.), требующих их ограничения до уровня, допускаемого коммутационной аппаратурой. В настоящее время задача ограничения т.к.з. решается путем реак-тирования цепей питания электропотребителей, либо секционированием трансформаторов ограниченной мощности.
Проблеме ограничения токов к.з. в СЭ с преимущественно двигательной нагрузкой в последнее время уделяется большое внимание, что отражено в ряде работ, среди которых следует отметить работы, выполненные в Ленинградском политехническом институте /8, 10, 21/, /27/, Энергетическом институте им. Г.М. Кржижановского /28/, ГДР /29/.
Одним из путей решения проблемы ограничения токов к.з. предлагается построение СЗ с применением токограничивающих устройств реакторно-тиристорного типа /8,10,11,12,16,18,19/, среди которых может быть отмечено шиносоединительное ТОУ /8,10, 16,30/, подробно рассмотренное в /8/. В работе показано, что шиносоединительное ТОУ (рис. I.I) ограничивает ток подпитки от "неповрежденных" секций шин при коротком замыкании до уровня, допускаемого по коммутационной способности маломасляных выключателей.
В схеме ТОУ использованы свойства естественной коммутации тиристоров в сочетании с ограничением тока подпитки со стороны "неповрежденных" секций с помощью реактора. Достоинства схемы достаточно подробно освещены в /8, 16, 30/. Вместе с тем, схема имеет ряд особенностей, свойственных шиносоединительным ТОУ: - не ограничивается ток подпитки со стороны двигателей, присоединенных к секциям шин, на которой произошло к.з.; - необходима установка реакторов в главной цепи трансформаторов мощностью свыше 25 МВА в случае использования выключателей с током отключения 20 кА; - минимальный по продолжительности перерыв в электроснабжении потребителей, подключенных к "поврежденной" секции, не менее времени, необходимого для отключения т.к.з. выключателем.
Тиристоры РТУ в нормальных режимах работы должны быть выбраны с учетом неравномерности загрузки шин и в режиме к.з,-по току ограниченного короткого замыкания с учетом времени его протекания, в результате чего мощность тиристорных устройств РТУ становится соизмеримой с мощностью тиристорных выключателей, которые могут быть установлены в главной цепи.
Лучшими энергетическими характеристиками обладают схемы с использованием сдвоенных реакторов (СР) и реактор-трансформаторов (РТ) (рис. 1.2), поскольку РТУ в нормальных режимах шунтирует СР и РТ. ется временем протекания тока к.з. Коэффициент перенапряжений в реальных условиях, как показано в /8/, достигает величины 1,35, что неизбежно влечет за собой резкое увеличение намагничивающего тока трансформаторов и двигателей, величина которого превосходит ток нагрузки.
Рассмотренные выше ТОУ обладают достаточно высоким быстродействием, обеспечивая допустимые условия для коммутации тока к.з. выключателями в пределах периода переменного тока с момента возникновения короткого замыкания, однако собственное время коммутации аварийного тока масляными выключателями и время, необходимое для срабатывания релейно-контактных устройств защиты и автоматики, составляющее десятые доли и в ряде случаев -единицы секунд, значительно ухудшает условия обеспечения устойчивости двигательной нагрузки и создает недопустимые для ряда электропотребителей (устройства питания вычислительных и управляющих комплексов, аппаратуры связи и др.) перерывы в электроснабжении. Несмотря на это, КРУ, построенные на основе шино-соединительных ТОУ, а также СР и РТ с РТУ является значительным достижением в вопросе обеспечения устойчивости двигательной нагрузки, улучшения качества электроэнергии и повышения надежности устройств электроснабжения.
Другие варианты ТОУ предложены и проанализированы в /13,...15,21/. На рис. 1.3 приведена система электроснабжения с двумя секциями сборных шин, объединенных трансформатором с изменяемой при помощи РТУ схемой соединения обмоток. Схема обеспечивает ограничение токов к.з. до уровня номинальных токов. Эффективность её работы во многом определяется равномерностью нагрузки секций шин.
Схема замещения СЭ с тиристорным КРУ в режиме искусственной коммутации тока к.з
Рассмотренные в предыдущем разделе варианты СЭ с тиристорними КРУ характеризуются общностью принципов ограничения токов к.з., заключающихся в применении устройств искусственной (емкостной) коммутации тиристоров, включенных в цепь нагрузки электроприемников. Принципы ЙК тока к.з. подробно рассмотрены в / 22 ...24, 33...35, 40/ и кратко описаны в подразделе 1.2.
Эффективность искусственной коммутации тока к.з. зависит от параметров СЭ и характеристик устройств ИК /33...35/. В соответствии с этим, при заданных параметрах системы электроснабжения, необходимо определить основные параметры и важнейшие характеристики устройств искусственной коммутации. Эту задачу можно выполнить путем исследования электромагнитных процессов в СЭ с тиристорными КРУ, оборудованным устройством ИК. Параметры и характеристики устройств искусственной коммутации должны быть определены с учетом наиболее тяжелого с точки зрения коммутации токов к.з. режима в системе с изолированной нейтралью - режима трехфазного короткого замыкания /21/.
Исследованию процессов искусственной коммутации тока к.з. посвящено ряд работ, характеризующихся применением аналитических методов решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы в схеме ТВИК /33,34,39,40/.
Указанным работам свойственен ряд недостатков, связанных с принятыми в них допущениями и упрощением схемы замещения СЭ с ТВИК, основными из которых являются: - использование одноконтурной схемы исследования процесса искусственной коммутации-; - отсутствие в схеме элементов для ограничения скорости. нарастания прямого тока на коммутирующих тиристорах в начальный момент искусственной коммутации; - отсутствие /39/ или некорректное описание /40/ элементов для ограничения коммутационных перенапряжений; - пренебрежение активными сопротивлениями питающей сети и динамическими сопротивлениями силовых и коммутирующих тиристоров; - невозможность разделения токов по фазам № др., не позволяют обоснованна определить параметры элементов контура искусственной коммутации и тиристоров для построения бесконтактного КРУ.
Следует отметить, что в /33,39,40/ отсутствуют экспериментальные данные, подтверждающие результаты; расчетов электромагнитных процессов. Во всех перечисленных работах конечным результатом анализа электромагнитных процессов является определение величины коммутирующей емкости при тех или иных исходных данных и принятых допущениях. В работах не рассматриваются важнейшие характеристики- СЭ с ТВИК, такие, как величина перенапряжений и зависимость их от параметров элементов СЭ, ток перезаряда коммутирующей емкости, полное время коммутации, предельные значения индуктивности и активного сопротивления цепи к.з. при вариировании параметров СЭ, определяющие величину зоны, защищаемой по искусственной коммутацииР: ; ,
Перечисленные выше недостатки вызваны ограниченными возможностями аналитических методов решения дифференциальных уравнений.
Повышение точности расчетов электромагнитных процессов (эмп) сопряжено с необходимостью решения систем дифференциальных уравнений высокого порядка с нелинейными коэффициентами, что возможно лишь при использовании аналоговых или цифровых моделей. Применение аналоговых вычислительных машин ограничено неудобной формой представления результатов расчета, пониженной точностью, необходимостью применения внешних устройств для моделирования характеристики диодов и тиристоров, трудоемкостью при повторных расчетах (в сравнении с ЭЦВМ), поэтому в настоящее время при анализе электромагнитных процессов; в цепях с диодами и тиристорами предпочтение отдается цифровым вычислительным машинам. Однако применение ЭЦВМ для расчета процессов в цепях с силовыми полупроводниковыми приборами с учетом реальных или приближенных к реальным характеристик тиристоров требует больших затрат машинного времени /41,42,43/, особенно при решении задач синтеза.
Для решения задач оптимизации параметров устройств искусственной коммутации необходимо; разработать математическую модель, отвечающую достаточной для инженерных расчетов точностью воспроизведения основных процессов коммутации и минимальными; затратами машинного времени. Эту задачу можно решить путем представления тиристоров линеаризованной статической вольтам-перной характеристикой (ВАХ) в направлении наибольшей проводимости и разомкнутыми ключами в остальные промежутки времени.
Основные факторы, определяющие процессы при включении коммутирующих тиристоров
При проектировании устройств ограничения тока включения тиристоров их характеристики в /58,59/ отражены двумя статическими параметрами - временем включения ( ід,А ) и временем внь КЛЮЧЄНИЯ ( / &//е).
В то же время, малая площадь области; начального включения (ОНВ), величина которой составляет 0,15 10 мм? /62Г63/ и сравнительно низкая скорость распространения проводящего- состояния (- 10 100 мкм/мкс) /64/ приводят к очень высоким: значениям плотности анодного тока в проводящем канале в начальный период включения - до (2 5)« Кг А/см?, что может привести к выходу тиристора из строя или приблизить прибор к усталостному разрушению от локального перегрева. Однако, учет основных факторов, влияющих на процесс включения тиристора, привел; бы к необходимости; создания очень сложной многомерной модели прибора. Характер влияния амплитуды; формы и плотности тока на скорость распространения проводящего состояния (СРПС) приведен в /65/, В работе отмечается, что основным определяющим фактором является форма анодного тока. В /64/ и /65/ отмечается противоречивость сведений, о СРПС в зависимости от плотности тока. По-видимому, это объясняется нечеткостью границ ОНВ и площади проводящего состояния, а так же трудностями измерения этих площадей. Последние; зависимости являются универсальными, но пользоваться ими; можно при известных размерах и конфигурациях шайбы и управляющего электрода тиристора.
В /63/ приведены экспериментальные зависимости постоянной времени нарастания анодного тока и временной, характеристики включения от величины, и плотности, тока управления. Наконец, в /66/ представлена неодномерная вольтамперная характеристика проводящего состояния тиристора, учитывающая величину 9 и временную зависимость включения для конкретного значения скорости нарастания тока. В последней работе указывается, что полное время распространения проводящего состояния при =12А/мкс и 1т = 2000 А для тиристоров ТбЗО достигает 1,17 мс и увеличивается с увеличением амплитуды анодного тока. Отмечается, что даже при синусоидальном токе мощность потерь в приборе при учете вольтамперной характеристики увеличивается в 1,5 раза по сравнению с расчитанными потерями по статической ВАХ.
Результаты экспериментальных исследований стойкости тиристоров при воздействии больших величин j , значительно превышающих паспортное значение, приведены в /67/. В работе представлена эмпирическая зависимость времени наработки на отказ (или числа воздействий) от величины JJ( ДЛЯ фиксированного значения амплитуды и длительности анодного тока.
Результаты работы могут быть в какой-то мере использованы при сортировке тиристоров по -— стойкости, однако их невозможно перенести на установки, в которых параметры импульсов тока существенно отличаются от принятых в /67/ - 2000 А, 3 мкс.
В ряде работ, в частности, /68/, приведены эмпирические зависимости числа воздействий от величины локального перегрева "р-п " структуры, однако определение величины перегрева при наличии паспортных данных тиристора не представляется возможным.
Из рассмотренных выше работ можно сделать следующие выводы: 1. Процесс включения тиристоров достаточно точно может быть описан с использованием многомерной модели. 2. При определении параметров дросселя для ограничения необходимо учитывать динамическую ВАХ тиристоров. Вариант получения динамической ВАХ при использовании паспортных характеристик тиристоров приведен в /бб/.
Анализ режимов работы КРУ при естественной коммутации тока короткого замыкания
С точки зрения особенностей режимов работы тиристорного КРУ, многообразные нагрузки электропотребителей могут быть разделены на 4 основные группы: двигательную, активно-индуктивную, емкостную и преобразовательную. В соответствии с этим, целесо образно рассмотреть режимы работы: КРУ для основных видов нагрузки и обобщить результаты анализа этих режимов.
Разнообразие режимов работы электропотребителей, характе -ризуещееся различными коэффициентами мощности, несимметрией и нелинейностью параметров, строго говоря, требует описания электромагнитных процессов с учетом указанных факторов. Однако наличие тиристоров, коммутирующих ток нагрузки, значительно усложняет задачу расчета процессов в системе электроснабжения и, прежде всего, при наличии двигателей, описываемых сложной системой дифференциальных уравнений.
Если принять во внимание неопределенность количества нагрузок, их характеристик электропотребления, различие моментов двигательных нагрузок и пр., то задача расчета процессов становится неопределенной и требует статистического подхода к её решению, одной из задач которого является определение статистических характеристик токов нагрузки, коэффициентов мощности, симметрии и др., представляющих самостоятельные объекты исследований.
В то же время, оценку работы КРУ при. тех или иных характеристиках нагрузок можно осуществить, не прибегая к сложным системам дифференциальных уравнений. Эти расчеты можно выполнить для эквивалентных нагрузок в интервалах времени:, не превышающих один период переменного тока, применив упрощенные схемы замещения. В соответствии с этим, необходимо рассмотреть работу КРУ в ряде характерных случаев питания основных электропотребителей.
Отсутствие управляющих сигналов на тиристорах, не проводя щих в этот момент тока, не исключает возможность подпитки со стороны асинхронных двигателей при коротком замыкании на шинах КРУ, поскольку при реальном значении коэффициента мощности существуют промежутки времени, когда знаки тока, предшествовавшего моменту к.з. и э.д.с. соответствующих фаз, совпадают.
Это обстоятельство иллюстрируется волновой диаграммой линейных напряжений, э.д.с. и токов асинхронного двигателя при 0,707, изображенной на рис. 4.1. При построении волновой диаграммы принято совпадение э.д.с. и напряжение на фазе, а ток статора - синусоидален. Подпитка от двигателей в точку к.з. при синхронном управлении тиристорами линейных выключателей может происходить в моменты времени, соответствующие углам 1/ в ,
В СЭ б...10 кВ с реальными параметрами угол сдвига фаз существенно меньше, однако и в этом случае возможна подпитка от двигателей при коротком замыкании на шинах КРУ. При к.з. на шинах КРУ (точка KI) направление токов в интервале Ч А& представлено на рис. 4.2. Принимая, что угловая частота вращения ротора за промежуток времени, не превышающий 20 мс, не изменится, а параметры схемы замещения симметричны и линейны, и учитывая, что напряжение на шинах в момент к.з. равно нулю, можно записать уравнение равновесия э.д.с. для одной фазы при трехфазном коротком замыкании.
