Качество электромагнитных переходных процессов

Основными источниками электроснабжения промышленных предприятий являются ЭЭС. Тенденция увеличения числа и мощности источников электрической энергии в ЭЭС, приближения источников питания к потребителям, увеличение числа и мощности синхронных и асинхронных двигателей в узлах нагрузки означает одновременно повышение уровней мощностей и токов КЗ на шинах понижающих подстанций и в распределительных электрических сетях ЭЭС. Это обусловливает предъявление повышенных требований в отношении функционирования коммутационной аппаратуры, релейной защиты, системной автоматики, а также электродинамической и термической стойкости элементов ЭЭС.

Анализ электромагнитных переходных процессов с оценкой их качества необходим для проектирования и правильной эксплуатации ЭЭС.

Качество переходных процессов, с точки зрения согласования с требованиями, предъявляемыми к ЭЭС и их элементам, характеризуют качественными и количественными показателями. Показателям качества электромагнитных переходных процессов, возникающих при переходе СЭС из нормального режима работы в аварийный, дают оценку по следующим их свойствам, характеристикам и последствиям.

1. По длительности переходного процесса. Это интервал времени, в течение которого СЭС переходит из одного устойчивого состояния работы в другое установившееся состояние.

Время существования аварийного режима при переходных процессах, возникающих вследствие внезапных нарушений нормального режима, обычно стремятся сократить, оценивая расчетную продолжительность аварийного режима (КЗ). Этот интервал времени слагается из минимального времени действия средств релейной защиты t_р.з. и собственного времени отключения коммутационной аппаратуры t_с.откл. :

. (14.1)

Преднамеренные нарушения режима (включение, отключение, пуск и т. п.) рассчитывают по длительности для каждого вида электрооборудования с целью сравнения с допустимым временем переходного режима, которое ограничивается техническими и технологическими условиями, требованиями безопасности, нагрева и др.

2. По характеру переходного процесса, который оценивают по изменению тока во времени. Характер электромагнитного переходного процесса зависит от мощности источников электрической энергии, параметров электрических сетей, наличия на генераторах средств АРВ, наличия в электрических сетях устройств АПВ.

Количественными оценками характера переходного процесса являются коэффициент затухания периодической составляющей тока КЗ:

. (14.2)

и коэффициент затухания апериодической составляющей тока КЗ

. (14.3)

3. По опасности последствий переходных процессов для оборудования ЭЭС, которая оценивается, соответственно, следующими показателями изменения тока КЗ: электродинамической стойкостью элемента ЭЭС (проверяется по ударному току при трехфазном КЗ); термической стойкостью (оценивается по наибольшему тепловому импульсу тока при трехфазном или двухфазном КЗ).

4. По существенности влияния параметров аварийного переходного процесса на нормальные режимы работы ЭЭС и ее элементов. Для СЭС предприятий оценки этого влияния отражаются в зависимостях показателей качества электрической энергии (ГОСТ 13109-67) у электроприемников со сложным режимом потребления энергии от уровня мощности КЗ.

5. По стоимости дополнительных мероприятий для улучшения характеристик переходного процесса в СЭС. Для СЭС крупных предприятий токи КЗ достигают на приемных пунктах электрической энергии таких значений, что без их ограничения обойтись нельзя. Решение и осуществление этой задачи требуют дополнительных вложений в СЭС.

Таким образом, показатели качества электромагнитных переходных процессов по-разному характеризуют условия функционирования СЭС и электроприемников. В основе количественной оценки всех показателей лежат токи и мощности КЗ. С точки зрения снижения стоимости элементов СЭС и облегчения условий их работы желательно уменьшение уровней тока и мощности КЗ, а с точки зрения обеспечения качества электрической энергии у электроприемников, наоборот, необходим их высокий уровень. Это и определяет постановку задачи поиска компромиссного выбора показателей качества переходных процессов.