Введение. Цель и задачи изучения курса

Date: 2015-10-07; view: 435.

Переходные процессы в электроэнергетических системах (ЭЭС) оказывают существенное влияние на выбор структуры ЭЭС, выявление условий работы их при аварийных режимах, выбор средств управления, регулирования, защиты и противоаварийной автоматики. Поэтому изучение переходных процессов является неотъемлемой частью фундаментальной подготовки инженеров-электриков.

ЭЭС является совокупностью устройств, связанных одновременностью процесса 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 машины из синхронизма и т. д.).

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 таких 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 генераторы испытывают торможение, в то время как другие – ускорение. Из сказанного следует, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных изменений в ЭЭС, которые взаимосвязаны и представляют единое целое.

Тем не менее, вследствие довольно 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.

Рассмотрим в качестве примера систему электроснабжения (СЭС), представленную на рис. 1.1. Допустим, в точке К5 произошло внезапное КЗ.

Расчетом можно показать, что в установке напряжением 380 В 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.

Рис. 1.1. Система электроснабжения

Таким образом, при большой электрической удаленности КЗ представляется возможным и целесообразным рассматривать только одну сторону переходного процесса, а именно – явления электромагнитного характера.

Если в ТОЭ изучались переходные процессы в цепях с сосредоточенными или распределенными параметрами при питании от источника с заранее известным напряжением (как по величине, так и по закону его изменения), то в данном курсе рассматриваются более сложные задачи. Когда переходный процесс возникает в ЭЭС, он одновременно протекает в источниках питания, в электрических сетях и нагрузках. При этом в источниках питания – генераторах приходят в действие автоматические регулирующие устройства (АРВ), которые стремятся поддержать уровень напряжения на шинах генераторов в заданных заранее пределах и, поэтому, напряжения всех источников питания являются переменными величинами.

Курс «Электромагнитные переходные процессы» использует материал, изученный в курсах высшей математики, физики, ТОЭ, электрических машин (синхронные, асинхронные машины и трансформаторы), электрических систем и сетей.

Материал изучаемого курса используется при прохождении специальных курсов: электрических систем и их устойчивости, электрооборудования станций и подстанций, релейной защиты и автоматики, электроснабжения отраслей промышленности.

Практические задачи, при решении которых инженер-электрик сталкивается с необходимостью количественной оценки тех или иных величин во время электромагнитного переходного процесса, разнообразны и многочисленны. Однако все они объединены целью обеспечить надежность работы отдельных элементов и всей ЭЭС в целом.

Теоретические разработки и практические методы расчета всегда требуют экспериментальной проверки, которую проводят, как правило, в натурных условиях.

Большую помощь в экспериментах и проверке новых теоретических разработок, схем и автоматических устройств оказывает физическое и математическое моделирование ЭЭС. Применение аналоговых и персональных вычислительных машин значительно расширяет возможности математического моделирования и позволяет сократить трудоемкую вычислительную работу по расчету переходных процессов в ЭЭС, существенно повысив точность расчетов.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные причины возникновения переходных процессов в ЭЭС.

2. Назовите цель изучения курса «Электромагнитные переходные процессы».

3. Когда возможен расчет только электромагнитных переходных процессов?

2. Общие сведения об электромагнитных
переходных процессах