Расчет переходных процессов с учетом качания синхронных машин

Рассмотрим схему замещения (Рис.60), где генератор связан с системой через чисто индуктивную сеть, образующую своими участками треугольник. Вся мощность, выработанная генератором, отдается энергосистеме, т.е. в узлах K, N, M нет потребителей.

Рис. 60

Проследим, как изменится ток генератора и напряжение в узлах с увеличением угла δ.

Напряжение узла К, очевидно, такое же, как и узла F. При изменении угла δ будет изменяться ток генератора и напряжения во всех узлах сети. Если угол будет расти, то будет соответственно расти и разность (E_г –U_c) и пропорционально ей будет расти ток генератора, пока угол δ не достигнет 180°. С увеличением тока генератора соответственно будет расти падение напряжения на сопротивлениях сети. Следовательно, напряжение в узлах сети будет уменьшаться. Напряжение будет наименьшим при наибольшем токе при угле δ =180°, т.е., когда ЭДС генератора и напряжение системы находятся в противофазе. С изменением угла δ концы векторов тока генератора и напряжений в узловых точках U_M, U_N и U_K=U_F будут скользить по соответствующим окружностям. Если развернуть эти окружности, то получим диаграмму изменения токов и напряжений в зависимости от угла δ (рис.61).

Рис. 61

Здесь за единицы тока и напряжения каждого узла приняты их величины при δ=0. Из характера кривых следует, что изменение угла особенно сказывается на изменении напряжения узла К, где последнее падает до нуля. Однако это характерно лишь для принятых исходных условий. Достаточно изменить соотношения между реактивностями схемы или только между величинами Е_г и U_с, чтобы напряжение в этом узле не снижалось до нуля.

Точку схемы, где напряжение имеет наименьшую величину при рассматриваемом исходном режиме, называют электрическим центром системы. Его положение может меняться по мере изменения режима системы. Следовательно, чем ближе рассматриваемая точка системы к ее электрическому центру, тем большие отклонения напряжения в ней можно ожидать при качаниях. Теперь представим себе, что именно в точке К схемы произошло трёхфазное КЗ. В этом случае, характер изменения тока в месте КЗ в функции угла δ,очевидно, аналогичен характеру кривой изменения напряжения U_K, т. е., каждый раз, как только Е_г и U_с будут в противофазе, ток в месте КЗ будет снижаться до нуля, причём это будет происходить с периодичностью, определяемой скоростью поворота (скольжения) ротора генератора. В цепях генератора и системы картина будет иной. Здесь с увеличением угла δток будет, напротив, возрастать, достигая своей наибольшей величины при δ=π. Ток в месте КЗ будет определяться суммированием взаимных токов от системы и от генератора, сдвинутых на угол δ. Модуль тока в месте КЗ можно определить по выражению:

,

где I_Г – ток от генератора;

I_С – ток от системы.

Рис. 62

Если угол δ между векторами токов ≤ 40°, то погрешность вычислений не превышает 5% , что входит в погрешность расчета. При определении токораспределения в схемах учет существенного сдвига ЭДС (δ>40º) является более важным фактором, нежели учет насыщения, активных сопротивлений и пр.