автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка методики расчета тока короткого замыкания от типовых асинхронных и синхронных двигателей в узлах нагрузки

б и « *

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

1УЗА1Ш ЛААНАЯ БЕН КОХАМИ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТОКА КОРОТКОГО ЗАШКАНИЯ ОТ ТИПОВЫХ АСИНХРОННЫХ И СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЙ1 В УЗЛАХ НАГРУЗКИ

Специальность 05.14.02. - Электрические станция

/электрическая часть/, сети,_. электроэнергетические • системы и управление тот

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена на кафедре электрические станции Московского ордена Ленина и ордена Октябрьское Революции энергетического института.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

КУЗНЕЦОВ Ю.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

СОКОЛОВ Н.И.

кандидат технических наук, доцент ГАЫАЗИН С.И.

Ведущее предприятие - БНШШЭнергопром

Зашита диссертации состоится " 15 " июня_1992 г,

в аудитории Г-201 в 13 час. 30 мин, на заседании специализированного Совета К.053.16.17 в Московском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетическом институте по адресу: 105835, ГСП Москва Е-250, Красноказарменная ул., дом 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_" __1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.16.17

кандидат технических наук > ' БАРАБАНОВ Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

------Актуальность работы. В связи с развитием промышленности и

нергетики Марокко, повышением научно-технического уровня подго-овки национальных кадров, установлением и укреплением кеждуна-одных контактов в области электротехники, проектирования и эк-олуатации электроустановок, в частности, электрооборудования во-энасосных станций, компрессорных станций, промышленного произ-эдства удобрений, химических заводов и собственно электростанций стуалышмз являются вопросы, связанннз с изучением, исследова-юм и разработкой инженерных методов расчета аварийных режимов [ектрооборудования, в том числе при коротких замыканиях (КЗ).

В диссертационной работе проанализированы суиествутсщиз раешные методики, регламентируемые отраслевыми и государственными андартами, а также стандартом Международной электротехнической миссии (МЭК). Определены пути и'способы усовершенствования медики расчета токов КЗ в электроустановках переменного тока на-яжением свыше I кВ в части учета асинхронных и синхронных дви-гелей (АД и СД), участвующие в подпитке током точки КЗ. Учтены зможности современной вычислительной- техники, существенно уско-зщей процесс расчета и документации.

Цель работы. Разработка унифицированной методики учета АД и при расчетах токов КЗ в произвольной точке разветвленной сети I произвольный момент времени на основе метода типовых кривых ^пользованием параметров типовых (эквивалентных, обобщенных) гателей, а также расчетных алгоритмов, реализуемых на ШЕЛ.

На основе анализа проблемы совершенствования и развития рас-ных методик установлено, что необходимо рассмотреть и найти ение следующих основных задач:

1. Определение эквивалентных каталожных параметров и парамет-схем замещения типовых асинхронных и синхронных двигателей шчных серий.

2. Исследование влияния расчетных условий на токовые харак-гатики типовых АД и СД различных серий.

3. Определение каталожных параметров и параметров схемы замэ-я типового (обобщенного) асинхронного двигателя.

4. Определение каталожных параметров и параметров схемы заш-я типового (обобщенного) синхронного двигателя.

5. Разработка кривых изменения тока КЗ ог тидошго ДЕ.

6. Разработка кривых изменения тока Т\3 от 1иповэго СД.

7. Разработка программного обеспе'¿элия ногодигш.

Научная новизна

1. Исследованы области существования параметров схем замок-*-идя, каталокных параметров и токов их характеристик зквивалектв<.:х асинхронных двигателей различных серж!.

2. Определены эквивалентные каталояпы-з параметра типового

и СД.

3. Исследовало влияние расчетных услозгЛ (параметра знойно:'; сети) на токовые характеристики типового АД к СД для реализации унифицированной методики расчета,

4. Разработаны кривые измепонпя тока во времени от типового АД и СД при трехфазных КЗ в разветвленной сети.

5. Разработаны алгоритмы и комплекс программ для определение параметров и электрических характеристик одиночных и эквивалентных АЦ и СД, а такне тока КЗ в произвольный момент времени от одх ночного или от группы эквивалентируемых двигателей.

Практическая ценность

1. Каталсшше параметры типозого УД и кривые изменения во времени токоз от типовых АД и СД при трехфазных КЗ в произвольно: точке сети предлагаются для включения в нормативные документы по проектированию электрической части станций и подстанций, в том числе в соответствующий ГОСТ.

2. Разработана программа для расчёта токов КЗ от группы АД и эквивалентных параметров этой группы. Программа внедрена в учебный процесс.

3. Разработана программа для расчета переходных процессов в токов КЗ в сети, содержащей синхронный двигатель. Программа гаод: рена в учебный процесс.

К защите представляются

1. Методика определения параметров схем замощонкя, каталожных параметров и электрических характеристик типовых двигателей,

2. Унифицированная методика учета АД и СД с использованием параметров типовых двигателей и кривых изионогагя токов во вро:.:о.-при трехфазных КЗ в произвольной точке разветкхениой сети»

3. Алгоритмы и программы расчета токов КЗ от групп асинхро] них и синхронных двигателей, а также от их эквивалентов.

- й -

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и сбс-7/:д?1ш ка Всесоюзной НТК "Современные проблемы электромеханики'", a ïaxse на заседали кафедры "Электрических станций" МЭИ.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубли-гозапи 3 статьи. Ча.сть материала диссертащш отражена в двух кд/эдо-иссдедовательских работах, выполненных кафедрой "Электрические станции" МЭИ.

Объэм,работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав "Mîijpex прлложеилгг, содержит 203 страниц мапиногшсного ток-зга, 52 рисунков л 6 таблиц. Список использованных источников со-хоргит 77 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика диссертационной ра->оты. Проведен анализ инженерных методов расчета токов КЗ в трехфазных системах с машинами переменного тока с учетом зарубежного итнта. Проведен анализ методов математического моделирования се-ей п машин переменного тока, а такне научно-исследовательских >абот, посвященных разработке специализированных, профессиональ-о ориентированных алгоритмов и программ, в особенности, пред-азначшшых для расчета переходных процессов и токов КЗ в сетях двигательной нагрузкой. Сформулированы задачи настоящего иссле-ования.

В настоящее время общепризнанным методом расчета токов КЗ учетом подпитки точки КЗ от синхронных генераторов, синхронных асинхронных двигателей является метод типовых кривкх.

Метод типовых кривых, как инженерный метод определения тока г синхронного генератора в произвольный момент времени при КЗ в ?о цепи, впервые был предложен проф. Н.И. Соколовым (1967 г., ЭИ, ВНИИЭ) для реализации и внедрения в практику проектирования юктрической части электростанций. В своей основе метод был размотан (ШИ, ВНИГО) и внедрен (РУ, 1975 г.). Исследования в этой 5ласти продолжались и метод был усовершенствован в части учета )зличных систем возбуждения синхронных генераторов, а такке рас-гастранен на радиальные схемы с синхронными и асинхронным! дви-it елями (ГОСТ, 1987 г.). В последнее время метод совершеиствует-: в части эквивалентирования груш синхронных и асинхронных дви-телей, определения параметров типовых (эквивалентных) двягате-

лей и учета последних при расчетах токов КЗ в разветвленных сетях электроснабжения промышленных предприятий и системах собственных нужд электростанций. Предполагается, что данная работа также внесет определенный вклад в разработку и совершенствование метода типовых кривых.

Исследования в этой области электроэнергетики ¿вдвинули на передний план следующие вопросы:

- Какой должна быть схема замещения единичного двигателя?

- Какой должна быть схема замещения эквивалентного двигателя?

- Как определить значения параметров схем замещения с точностз удовлетворяющей практику.

Интерес представляли научные работы, в которых исследованы многоконтурные схемы замещения двигателей, наиболее полно и точно отражающие поведение двигателей в переходных режимах, Основной результат исследований - при многоконтурном представлении роторов двигателей достаточно учесть два эквивалентных контура, один из которых в основном учитывает электромагнитные процессы при малых скольжениях роторов, а другой - при больших. Тем самым охватывается весь спектр возможных скольжений. Здесь позиция автора такова, что лр;: расчетах резкопеременных режимов машин, в частности при КЗ, недопустимо представлять ротор одноконтурной (а иногда и двухконтурной) схемой замещения, учитывая только эффект вытеснения тока, так как в формировании быстро изменяющегося режима участвуют одновременно все элементы статора и ротора машины. Более того, при оцределенных условиях и соотношениях электромагнитных постоянных времени контуров и электромеханических постоянных времени роторов процессы могут быть правильно отражены только многоконтурными схемами замещения, соответствующими системами дифференциальных уравнений, динамическими моделями машин.

Воцросам эквивалентирования групп двигателей и определения их параметров посвящено много научных работ. Основные результаты предложены к использованию инженерные методики эквивалентирования

- на основе функционально-параметрической обработки данных

эквивалентируемых двигателей;

- на основе вычисления эквивалентной проводимости двигателей при одинаковых скольжениях их роторов, предполагая одинаковое тор можение двигателей во время КЗ;

- на основе динамических характеристик эквивалентируемых двигателей, в частности, путем суммирования токов двигателей в одинаковые моменты времени КЗ;

- на основе синтеза схемы замещения гипотетического двигателя, электрические параметры которого соответствуют средним статистическим данным для определенной группы двигателей.

Каждая из методик имеет свои достоинства и недостатки. В диссертационной работе использовались все методики, и они были ориентированы на определение параметров и электрических характеристик типового (эквивалентного, обобщенного) двигателя, которые могли бы быть использованы при проектировании электроустановок, имеющих крупные группы двигателей.

Уточнение расчетных методик прежде всего обусловлено изменениями параметров двигателей некоторых серий. Часть двигателей снята с производства, часть перемаркирована. Изменился и состав двигательной нагрузки СН электростанций и промышленных подстанций. Необходима новая статистическая обработка данных для определения параметров двигателей эквивалентной замены, параметров типовых двигателей, использование которых на этапе проектирования* электроустановок с двигательной нагрузкой особенно удобно и эффективно.

Развитие методик обусловлено необходимостью учета одиночного двигателя или группы двигателей при. расчетах токов КЗ в условиях сложной схемы. При этом не должна быть нарушена унификация методик, принятых в государственном стандарте для учета машин в радиальных ветвях, примыкающих к точке КЗ.

Методика эквивалентирования группы двигателей, подключенных к общим шинам, должна быть сопряжена с методикой расчета тока КЗ в произвольный момент времени. Программная реализация этого должна допускать учет любого состава двигателей с тем, чтобы имелась возможность точно учесть блочную нагрузку СН электроснатции или двигатели промышленной подстанции соответственно.

Расчетная методика должна в максимально возможной мере учитывать динамические характеристики машин, электромагнитные и электромеханические свойства роторов.

При разработке динамической модели синхронной машины целесообразно расширить ее возможности, организовав локальную базу данных, диалоговый режим работы, выбор расчетных условий и т.д.

При разработка динамической модели дезоскавкявой систем]; в первую очередь освоить метод моделирования в единых фазных координатах детерминированной системы с тем, чтобы выявить возможности программной реализации метода на базе НЭШ.

В первой главе проведен анализ схем включения и состава асинхронной двигательной нагрузки в системах электроснабжения напряжением свыше I кВ. Особое внимание уделено анализу состава нагрузки собственных нужд (СН)современных действующих и проектируемых электростанций. Исследованы области существования параметров схем замещения АД наиболее распространенных серий. Рассмотрены вопросы эквивалентирования групп асинхронных двигателей, работающее на общие шины, определены средние значения параметров типового двигателя. Разработаны расчетные кривые изменения тока во времени от типового асинхронного двигателя при трехфазном КЗ в произвольной точке питающей сети.

Ток трехфазного КЗ от группы двигателей, работающих на общие шины, можно определить как суммарный ток двигателей с индивидуальным учетом каждого из них и как ток от эквивалентного двигателя, предварительно определив его каталожные параметры паи параметры схемы замещения.

Если рассматривать частный случай, КЗ на общих шинах, то двигатели образуют радиальные ветви подпитки точки КЗ,и трудности здесь возникают лишь с организацией алгоритма суммирования токов. Если рассматривать общий случай, КЗ в произвольной точке сети электроснабжения, то это приводит, как правило, к расчету тока КЗ в Т-образной, трехлучевой схеме, где один луч -ветвь эквивалентной системы, второй - ветвь группы двигателей, третий - ветвь КЗ, общая для системы и двигателей. В такой схеме рассчитать ток КЗ в произвольный момент времени с точным учетом группы двигателей практически невозможно даже с помощью ЭЕЛ. Поэтому разработана упрощенная методика, в которой предусмотрена замена группы двигателей, работающих ка общие шины, единичны.,! двигателем эквивалентной мощности с параметрами типового двигателя или эквивалентного двигателя оцределенной (доминирующей) серии. Эта задача не тлеет точного решения. Поэтому найдена область наиболее вероятных решений, установлены значения параметров эквивалентной замены при кпшмальном. уровне погрз:иости расчета. При о том решение задачи представлено в виде:

- значегай каталожных параметров и параметров схем замещения эквивалентного двигателя серии или типового двигателя (с возможностью использования аналитических соотношений, применяемых при расчетах токов КЗ);

- кривых изменешш во времени тока от эквивалентного двигателя ссрии или типового двигателя при КЗ в питающей сети (с возможностью использования графо-аналитических соотношений).

По разработанной матодш<е рассчпташ параметры схем замещэ-кия и кататотлие параметры типовых (эквивалентных) АД наиболее распространенных серий: А, АО, АЧ, АТД, АТД2, БДД, ДВДА, ДАЗО, 2ЛЗГ.З, АЗ, а тагсле типового (обобщенного) АД- Результаты исследования и расчетов типового АД обобщены и приведет в табл. I. В ней отражены этапы исследования типового состава двигателей СН тепловых электростанщш, уточнения исходных и расчетных данных, совершенствования расчетной методики. 3 инженерной практике и при проектировании электроустановок с двигательной нагрузкой целесообразно использовать данные, включенные в табл. 1,п. 4.

Тоиоэыо характеристики типового асинхронного двигателя удобно представить в зонах максимального разброса аналогичных ■ характеристик типовых АД различных серий, и это отражено на рис.1. Он показывает, что кривая изменения тока от типового АД "отслеживает" зону разброса вслед за изменением кратности начального тока КЗ (изменением расчетной электрической удаленности КЗ). Ваига.что юложение этой кривой сохраняется в средней части зоны, при этом зозмокная погрешность расчёта тока КЗ с использованием типовой :ривой относительно расчета с зачетом конкретного состава двигате-сей (отличного от типового) будет наименьшая.

Исследование и разработка типовых кривых для учета АД при асчотах токов КЗ в условиях слогаюй схемы показали, что для до-таточно полного охвата возможных значений и соотношений парамет-ов ветвей трехлучевой схемы замещения необходимо иметь большое эличество семейств кривых. Естественно, предло.тлть их для ис-зльзованил не представляется возможным. Поэтому были предприня-1 шаги по упро'щошк графгческой части разрабат-ываемой методики.

Во-первых, были найдены усредненные-среднеквадратсгшые кри-;е (рис. 3), вычисленные при одинаковых отношениях о/Тне*г

/ Хс . При этом девиация исходных кривых относительно сред-

Таблица.I.

Результаты исследования и расчетов каталожных данных типового (эквивалентного) асинхронного двигателя, напряжением 6 кВ

Исследования, расчеты •

Каталожные данные типового АД, о.е.

5 cosy

№

ль

'ПХХ

rd

1. 1965 г., МЭИ, ИЮ

(эксперименты,расчеты) - 0,870 0,940 5,60

2. 1984 г., МЭИ, ВНИИЭ (Расчеты по данным

• каталогов 1978 г.) 0^009 0,87 0,940 5,18

3. 1990 г., МЭИ, автор (Расчеты по данным

. каталогов 1989 г.) 0,010 0,875 0,943 5,24

4. 1991 г., ЫЭИ, автор (С учетом материалов проектных организаций

по состояний на 1985 г.) 0,009 0,883 Q.946 5,39

5. 1991 г., ШИ, автор (Токе, одинаковая доля двигателей всех серий

в составе типового АД) 0,011. 0,863' 0,938 5,12

6. 1991 г.

(По данным других исследований) - -

0,178 -

0,93 2,24 0,193 0,185

0,99 2,17 0,191 0,187

0,98 2,26 0,185 0,182

0,95 2,18 0,195 0,191

- - 0,186

I

м

0

1

Шш

Тл&

№

1па _

=4

о р а,2 1с о о,1 ¿12 4с а у щ О у

Рис.1. Криаые изменения тока от типового КО в зонах Рис.2. Кривые изменении тока от типового СЭ в

аналогичных кривых эквивалентных АТ> различных зонах аналогичных кривых СВ различных

серий (X Ъ/Кс = 0) серий (X ЛДС = 0)

Хг/Хс:Я

x ъ/хс'о.25

X $/Ус

1,0 0.3 0,8 о,?

0,5 &

ЦЧ &

о,г У

Ф

0,7

¥

Ф 4*

42

I

1 Зло

1

г

\

\ к э

ч «

У

0,9 0,8

V? &

о/

1пв/Т»см

\ 3

\ \ у

\

0,9 Сё 0,7

о,г

0,5

0,3 Цв

\

\ ч 1

*

»

о оо5 ¿¡/5 о,г & 0 <?оз <?/г ¿л ¿,с ' о ож о,1 0^02 ¿с ' е о/ е/51 £>2~-,с

Рис.3. Усредненныа кривые изменения тока от типового Рис.4. Усредненное кривые изменения тока от

АЬ при трехфазных КЗ в ветви, об^еО для систе- типового С1) при трехфазных КЗ в ветви,

мк,двигателя . • общей для системы и двигателя.

не паевиггет что впсяие допус?к«.о, учитывая зэрояткост-.¡nJi характер самих исходгшх кривых. Сто позволило абстрагироваться от конкретных значений параметра %с •

Во-вторых, бгаа яэйдокы усредненные, среднеквадратичные кривые (рис. 5), вычислению при одинаковых: отнесениях /Т#ем и •;озкых отнесениях Лда/Uс • При этом доотгцкя кривы:', относите лью средних такте нз превышает 10:1. Это позволило абстрлгпровать-5Я от конкретных значений параметр! Xjs/Ус .

Таким образом, проводеппкз ^сслрдоесж.*: позволили скормить жененную методику расчета тс:са KJ от тиг.оого с синхронного дви-•ателя в условиях слогзтой схемы з следующем виде.

Группа ЛД, работокстс нп обцнэ пвзда г. т:оллег.ст2с учету, зп;*е-ается типовым ЛД, ко.т:1налыпя мощность которого приг.г.-.ается раз-оЭ оужлркоЗ мощности з&'лзглемгх АД.

Составляется расчетная (зквпвгчлен'ппя) схе:.п з-.мещеинл рас-гэдглнгзлыго;; сети (р::с. 5), определится с-з пзрзмэтрц, пр:тдг,:*~ ло к типог.ому АД.

Рассчитывается ток от типового АД в ка'плыгы:; мсгект КЗ

Т)

¿к s £- Vfo ^ ),

fw =V (V'-XtA1*^)* + ,

'СA -- (Iwj/Zm,) % - Л , % s

■r "

По з!пч2Ш® J/ta , отр'Хгл:«ег-у ^леэтркческую удаленность по craozcas) типовому ц определенно: у кзх

Г4'» /Т

'прсется яраггл (эо&тт экстргпояяггя) лз::зяегеи тола АД ро мезл.

ооч сов

Рис.5. Номограмма для определения тока от. типового (эквивалентного) асинхронного двигателя при

яяя.Дя Я>п я» 1ЛЗ в л лтг#

Зло/Тюи

X 3

\

Л Хс Хв МЛ 1сл сэ -©

ссу ЪСБ №

Рис.6. Номограмма для определения тока от типового (эквивалентного) синхронного двигателя при тпр-уАяянму КЗ в сети. "

При заданном моменте Т с помощью выбранной кривой оценивается отношение = Тп? /Тпс

Рассчитывается ток от двигателя к моменту Т ■

//

З-г? - •

Вычисляется ток в месте КЗ в момент "С

Во второй гляве проведен анализ схем включения к состава синхронной двигательной нагрузки напряжением 6-10 кВ в основном по данным промышленных предприятий, проектных организаций и научно-исследовательских работ. Установлено, что синхронная нагрузка это, как правило, крупный одшочный двигатель или группа двигателей, одной серии. Поэтому главное внимание было уделено уточнению параметров синхронных двигателей, эквизалентирозэнпи двигателей одной серии. Однако разработка унифпцирозашгай иетодота расчета токоз КЗ от синхронных И асинхронных капш потребовала проработки вопроса О' типовом синхронном двигателе, равно как в свое время был проработан вопрос о типовом синхро1Шом генераторе.

Анализ схем включения синхронных двигателей в системах электроснабжения, а такме анализ состояния схем при КЗ в расчетных точках сети приводит к однотипным для СД и АД схемам замещения, к одинаковым расчетным системам: "двигатель-двигатель" и "источник-двигатель". Первая расчетная система связана с проблемой эк-вивалентирования групп двигателей, вторая - с проблемой учета единичного или группы двигателей при расчетах токоз 13 з произвольной точке сети и в произвольный момент времени.

Исследования подтвердили, что в расчетных схемах роторы нэ-явнополюсных малин (сталыше, цельнокованные) следуе!" замецать трехконтурной системой обмоток. При этом весьма точно учитывается эффект вытеснения тока из массива ротора. Роторы явнополюс:глх машин '(шихтованные)

достаточно 3¿и.'эцсзтъ двухконтурнон системой обмоток, т.е. достаточно учитывать только обмотку возбуждения,обладающую демпферными свойствами, и стеряневуза обмотку, обладающую пусковыми свойствами. При этом предполагается, что в переходных режимах циркуляция наведенных и свободных токов в ярме шхтован-

него ротора восьма ослаблена п их ялеяниом ¡га режим макм г.-ихда * пренебречь.

Расчет параметров схем замещения единичных СД по их катадон-nii-: данным производился различны?.® (известными) методами в зависимости от типа СД и исходной информации. Расчет параметров эквивалентных СД - па основе аналитической обработки парамэтров схем замещения эгазивалентируемых двигателей, представленных в матричной форме (функционально-параметрический метод). Типовые параметры СД - на основе синтеза схемы замещения гипотетического дглга-теля, электрические характеристики и параметры которого соответствуют средним статистическим данным для групп наиболее распространенных двигателей. Параметры типового СД соответствуют явно-полюсной машине с шихтоиагшым ротором, с пусковой обмоткой на полюсах.

Для ускорения исследований электрические характеристики типового СД (кривые изменения тока КЗ во времени) сопоставлялись с аналогичными характеристиками конкретных двигателой, эквивалентных двигателей серий, эквивалентных групп наиболее распространенных двигателей. В качестве примера на рис. 2 приведены кривые изменения тока от типового СД в зонах аналогичных кривых для СД различных серий. Они показывают, что токовые кривые типового СД располагаются в средних частях зон максимального разброса кривых при соответствующих удаленкостях трехфазного КЗ (Inо /, и мск-но утверждать', что возможная погрешность расчета тока КЗ с использованием типовой кривой относительно расчета с учётом конкретного состава двигателей будет наименьшая.

Анализ токовых характеристик синхронных двигателей различных серий показал, что максимальный разброс кривых конкретных двигателей по отношению к среднеквадратичным кривым (при одинаковых удаленностях КЗ) не превышает- ±10$, а максимальное отклонение среднеквадратичных кривых от соответствующих кривых типового СД не превышает 445?. Анализ ■ токовых характеристик эквивалентных СД наиболее распространенной серии СДН показал, что максимальное отклонение кривых этих Двигателей от соответствующих кривых типового СД не превышает Это подтверждает удачный синтез схемы замещения типового СД,'приемлемость численных значений ее параметров, рекомендованных к использованию при расчетах токов КЗ.

Исследование и разработка типовых кривых для учета СД при расчетах токов КЗ в условиях сложной схемы показали, что, также

чек "т глцпхрокюгс двигателей, кеогходжга якеть Сслылоо количество ес'.-скотп кривых, a это неприемлемо в проектной rpairî-j-o. Лоэуо:^ здось тя::::-о бит:: предприняты езш по упрощенна графэтескей члоти разрлблт;:гл:мсй ыотздлся.

Ес-лорБих, C\l\" raisin: узрвыеккаэ, среднекзадрггятта..» кун- . да (рис. 4), ыппелепнко при одинаковых отношениях Ina/Т^-'-f к

/"с . Это посво^пло абстрагироваться от конкрзггнх зкэте-каЗ иараметра . Во-вторих, билн найгнн уерэднеялиз, ерзл-

ясквздратпчзпго кхшке (рис. Б), вкткслок'шг чр-г одинаковго от.чо-сешзк Zt^/Iscr и ро:-л:к огагязшви . Это пезгедало

абстрагироваться от кс:псрс?кшс значелпгй параметра Хэ/Х,? (рис,С).

Тлс.м соразсм, прсгсдогсггс кссхздовлал позволяли о^орглхь гра'лчеслуз часть pao43ii.fi; метод:»;:, ссгор;'„К!о аяалоготуо хтр-э-дкоясй, равно как п содержание т'.з^едпкя, к чему и стреккел автор.

В третье;": глав о рассмотрены "опрос н иягсиатического моделирования плектрозпоргстпчзских окоте;: с трехфазными млпинаг.:! пороченного тока г, ертогепалыпгх координатах ( à , д. , О ) л екм-кетрд-шш трехфазных ясорданатах ( Я , % , С ). Поскольку метод:; кздзлярозгтая в ортогональных координатах к пастсетзку врз-мегт! глубонэ л детально проработаны, то в дносортацпоннсл работе основное внимание уделено специализированному моделирования. В частности, дако ош:са;шо дисплейной модели управляемой с.пкронпой маглпш. Модель находится в опытной эксплуатации, ое удобно использовать в проектной практике, она тлеет определенную кегг/зрчвеку» ценность. Что касается методов моделирования систем в (Т\=зных коор-дак-.-а, то здесь в основном дрорабаткзались вопрос:! тзх1к;ческой релнгзлгпи разработап:;нх алгоритмов расчета систем &«Т£врписяаяь-нкх ypar::o;nLi высокого порядка (до 34- го), олиеьзззлдис элехтромаг-ПГТ1К0 л электромохаки'чосг.нс процессы в разветллзнн jîî (/¡цуцраяы-рсьлпгсй) сети с одно"; ди.д.п jqk.hoî:: переменного тока без использования преобразователей координат л«ном î«s.c. 3 даже" г;гг.го о:р-;-.она тагг.о разработка статичсскгзе и динами-:о с гни моделей, продпазшлепнше Для расчетов параметров и электр:г.ч'с:о:х ха-радтзрг.стпс э.тагзалеяшсс дгпгатехсЛ.

Исследование переходите ролие.юв t;oxc;23h:ix еноте:- zi>:-c:.'ok-нсго тока на соврсмеюгаа уроЕЛс позозмспно без к?п.сяо!:.:: средств Bi.Trro~îTo.r:;:cii rexmsa. 1С настоящему гремели разработаю orpoiaoa количество профессиокалыю оркоктцроэаягшх програкл, одпоко кногие

из них имеют типичные недостатки: неприспособленность к массовому использованию, недопустимость принятия каких-либо допущений, неудобство или неприемлемость способа ввода-вывода данных, отсутствие систем графического отображения, недостаточный сервис и т.д. Преодолению этих недостатков способствует переход на современную базу вычислительной техники, в частности на ПЭВМ, совместимых с IBM/PC/XT/AT. На этой базе разработан комплекс специализированных программ, позволяющий оперативно и с достаточной точностью решать широкий класс электроэнергетических задач. Программный комплекс разработан в следующем составе (по назначению):

1. Расчет параметров схемы замещения и моментной характеристики асинхронной маиины.

2. Расчет параметров схемы замещения и асинхронной моментной характеристики синхронной машины.

3. Расчет токов КЗ от группы АД, работающих на общие шины, с индивидуальным учетом АД (ABC - координаты). с

4. Расчет токов КЗ от группы СД, работающих на общие шины, с индивидуальным учетом СД (ABC - координаты).

5. Расчет параметров схемы замещения, моментной характеристики и каталожных параметров эквивалентного АД.

6. Расчет переходных процессоз и токов КЗ от синхронной машины ( d , Cj, . - координаты).

7. Расчет переходных процессов и токов КЗ от синхронной или асинхронной машины (ABC - координаты).

8. Расчет переходных процессов и токов КЗ в системе с двумя машинами переменного тока СABC - координаты).

В четвертой главе отражены результаты разработки унифицированной аналитической методики расчета переходных процессов и токов КЗ в цепях синхронных и асинхронных машин переменного тока. Приведены наиболее характерные примеры исследования переходных процессов в синхронных и асинхронных машинах при КЗ в питающей сети, подтверждающих возможности разработанных моделей, точность воспроизведения процессов, а также иллюстрирующих способ графической документации. Переходные процессы рассмотрены как в небольшом (до 0,5 с)г так и в длительном (до 5 с) интервалах времени для того, чтобы отобразить быстро и медленно изменяющиеся режимы моделируемых объектов. В процессе тестирования программ большое внимание было уделено исследованию влияния параметров машин и сети, а также приводных механизмов синхронных и асинхронных двигателей.

ЗАКЛШЗЗШБ

За последние два-три десятилетия накоплен богата эксперименте мьтй я аналитический материал, способствующий развитию и'созор-понствогакип методов расчета токов 13 в электроустановках с малинами пормязкного "ска. За этот период получила развитие вычисли- • тельная техника, аналоговая п цифровая. Ока, особенно последняя, позволила существенно ускорить разработку инженерных методик, изменить их наполнение, позысить качество и точность расчетов, приспособить к массовому использованию.

Но результатам исследований и расчетов мазно сделать следу-ощие выводы:

- Анализ схем включения двигательной нагрузки в системах шергоснабяенкя напряжением сеышз I кВ показал, что тппозой растёт ной схемой замещения системы следует считать трехлучезуз схему : эквивалентными параметра!«! ветвей: источник-узел, узел-двига-?ель, узел-точка КЗ.

- Определен типовой, наиболее вероятный состав двигателей гагрузки СИ тепловых электростанций. Определены каталесг.кые пара-гетры и параметры'схем замещения типовых АД п СД, что позволяет -.спользовать их как при традиционных аналитических расчетах, так : при математическом моделировании двигательной нагрузки.

- Разработана методика эквивалентирования любой группы АД, аботакщих на общие шины, а также алгоритм расчета на ГОН.! пара-етров схемы замещения, каталожных параметров и типовых кривых из-енения тока во времени от эквивалентируемых АД при трехфазных КЗ

общей для них узловой точке сети. Методика учитывает как стати-еские, так и динамические характеристики АД, что повынзет нзден-ость и точность расчетных данных, обеспечивает достоверность ре-ультатез исследований.

- Проведены исследования переходных ре:ншов одиночных и груп-эвых двигателей, а такке стятпстэтеский анализ динамических хайте рис тих типовых АД и СД при трехфазных КЗ в сети, имеющей трех-тчевую схему замещения, с целью оценки влияния параметров ;вь:га-

злей и сети на уровни и характер изменения тохзз в ветви дгглгате-} и зетви КЗ.

- Исследования показали, что кривые изменения тока во грс**в-I при КЗ в цепях АД различных серий и мощностей плепт значителв-м разброс, т.е. разную степень и скорость затухания. Опкодеши

относительно среднеквадратичной кривой в области разброса могут достигать ±20£. Затухание тока зависит в большей мере от кратности максимального момента и жесткости моментной характеристики двигателя ( Мтах и В но/ч ) и в меньшей мере - от его мощности

( РяОЧ ) •

- Установлено, что замена одного-двух двигателей на другие но оказывает заметного влияния на изменение тока от группы двигателей при КЗ в интервале времени 0-0,2 с.

- Анализ токовых кривых явнополюсных СД различных серий показал, что они имеют относительно небольшую зону разброса, а токовая кривая типового СД находится в средней области этой зоны, что под-твер.гдаот правильность синтеза его схемы замещения, а такие приемлемость численных значений её параметров.

- Анализ токовых кривых неявнополюсных СД (СТД) показал, что при расчетах токов КЗ их целесообразно учитывать с помощью "своих" кривых, так как они могут существенно отличаться от токовых кривых типового (явнополюсного) СД.

- Исследования показали, что типовые кривые изменения тока от группы двигателей, полученные тремя способами на основе: суммирования мгновенных токов двигателей, эквивалентной замены группы двигателей единичным двигателем и статистической обработки расчетных данных, практически совпадают.

- Кривые изменения тока КЗ от типовых АД и СД, продставлешые в виде расчетных номограмм, инвариантны к параметрам сети, поэтому удобны для использования в инженерной и проектной практике. Погреш ность упрощенного учета группы двигателей при расчетах токов КЗ имеет переменный, вероятностный характер, но но превышает 105».

- Расчетные методики даны в унифицированной срормо, одинаковой для СД и АД.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Кузнецов Ю.П., Тузани Л. Расчет токов КЗ от асинхронных двигаю леи. ВПТК. Современные проблемы электромеханики. Тезисы докладо .. часть, 1989.

2. Тузани Л., Кузнецов Ю.П. Метод расчета токов КЗ от асинхронных дштлтеллй в произвольный момент времени. Труды 1Ж, вып. 621, 1С91. - С. 23-20.

3. Туз.шг. Л., Кузноцои и.П. Разработка методики расчета токов ГО

и? с:.пхрошшх двигателей напцтамглек 5 ?*!5. ?1>у;ш , г.гя.

ТГ,.