Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ  ЭНЕРГЕТИКА  ЖӘНЕ  БАЙЛАНЫС  УНИВЕРСИТЕТІ

Электр станциялары, тораптары және  жүйелері кафедрасы

 

 

ЭЛЕКТР ЭНЕРГЕТИКАДАҒЫ

ӨТПЕЛІ ПРОЦЕСТЕР 

5В081200-«Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету» және

5В071800 - Электр энергетикасы  мамандығы бойынша  оқитын

студенттерге арналған  дәрістер  жинағы

 

 

Алматы 2012 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: В.Н.Сажин, О.А. Кноль, Ш.Т.Дуйсенова. Электр энергетикадағы өтпелі процестер 5В071800 Электр энергетикасы және 5В081200 «Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету»           мамандығы   бойынша    оқитын   студенттерге   арналған  дәрістер           жинағы  - Алматы: АЭжБУ,  2012 - 62 бет.

 

         Әдістемелік жұмыста симметриялы және симметриялы емес қысқа тұйықталу есептері  қарастырылады,  алыс жерлердегі электр магнитті өтпелі процесстер, ҚТ тоғын тежеу тәсілдері. Екінші бөлігінде жай торапты статикалық және динамикалық сұрақтар және электр  тораптарының беріктілігін жоғарлату үшін мерроприятиялар қарастырылады.

         Без. 40, әдебиет  көрсеткіші - 7 атау. 

 

Пікір беруші: аға оқытушы  Арыстанов Н.Н 

 

         «Алматы энергетика және байланыс университетінің», коммерциялық емес акционерлік қоғамының  2012 ж.  баспа жоспары бойынша басылады. 

 

 

©  «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2012 ж.

 

Кіріспе 

«Электрмагниттік және электрмеханикалық  өтпелі процесстер» пәні электр энергетика cаласында профильді пәндердің бірі болып табылады.

Өтпелі процестер электр тораптарында нормалды эксплуатацияларда пайда болады (жүктемелердің, қорек көздерінің, жеке тізбектердің қосылуы және ажырауы), тағы сол сияқты аппаттық жағдайларда (жүктелген тізбектердің ажырауы және жеке фазалардағы қысқа тұйықталулар, машинаның синхрондаудан шығуы және т.б). Өтпелі процестерді оқып үйрену арқылы ең алдымен осы процестердің физикалық мәні мен оның пайда болу себептерімен танысу керек, сонымен қатар тәжірбиелік критерияларды және сандық бағалар тәсілін өңдеу керек. Сол арқылы, осындай процестердің нәтижесінде қауіпті жағдайлардың алдын алуға болады. Өтпелі процестерді түсініп ұғу өте маңызды, бірақ одан да маңыздысы сапалы түрде оны басқару болып табылады.

         Барлық өтпелі процестерде торап элементтерінің электрмагниттік  жағдайының өзгеруі және электрмагниттік моментінің және кез-келген  айналу машинасының валындағы момент ортасындағы баланстың бұзылуы жүргізіледі.

         Зақымдалудың нәтижесіне сәйкес машинаның айналу жылдамдығы өзгереді, кейбір машиналар тежелуді, кейбіреулері үдетуді басынан өткереді. Осы бағыт басқару құрылғылары нормалды қалыпты жағдайды қалыпына келтіргенше созылады, егер өзгерту шарттарында ол мүмкін болса.

         Осыдан мынандай қорытынды шығаруға болады, өтпелі процес  электр- магниттік жиынтығы және жүйедегі механикалық өзгерістермен мінезделеді.

 

1 дәріс.  Өтпелі процесске жалпы түсінік

 

Дәрістің мазмұны: электр жүйесінің жұмыс істеу режімі; қысқа тұйықталу және оның пайда болу себептері.                                                                                                    

Дәрістің мақсаты: жүйенің жұмыс істеу режімімен  және қысқа тұйықталудың болу себептерімен танысу.

  

1.1  Негізгі түсініктер және анықтамалар

 

Электрлік жүйе – бұл электр энергия жүйесінің ішіндегі қайта өндіру, іске асыру, беру және электр энергиясын пайдалануды шартты түрде іске асыратын бөлім. Нәтижесінде апаттық жағдайда жүйеде өтпелі процесс пайда болады, соның салдарынан бір режімнен келесі режімге өту процесі жүреді.

Жүйенің жұмыс істеу режімі – бұл электрлік жүйенің жұмысын және оның әртүрлі уақыт моментінде болу процестерінің жиынтығы. Режімнің параметрлері: кернеу, қуат, тоқ және т.б. Олар өзара параметрлік жүйемен байланысқан. Жүйенің параметрлері: кедергі, өткізгіштік, трансформация коэффициенті, тұрақты уақыттар және т.б. элементтердің физикалық сипатымен анықталады. Электрлік жүйенің жұмыс режімі бірнеше түрге бөлінеді:

1) Тұрақталған қалыпты жағдай – бұл жүйенің күйі, жұмыс істеу режімі шектен шыққан кезде параметрлерді өзгеріссіз есептеуде мүмкіндік береді.

2)  Қалыпты өтпелі режім – бұл жүйенің қалыпты эксплуатациясы кезінде пайда болады (жүктеменің өзгеруі, синхронды машиналардың синхронды емес жағдайда қосылуы және т.б.).

3) Апаттық өтпелі режім – бұл электрлік жүйеде мынадай жағдайларда, мысалы: қысқа тұйықталу, кенеттен жүйенің элементінің ажырауынан және қайталап қосылу кезінде және т.б. жағдайларда пайда болады.

4) Аппаттан кейінгі тұрақталған режім – электрлік жүйенің элементтері істен шыққаннан кейін пайда болатын режім. Бұл жағдайда апаттан кейінгі режимнің параметрлері бастапқы режімнің параметрлеріне қалай жақын болып келсе, солай алыс болуы мүмкін.

Бір режімнен келесі режімге өту кезінде генераторлар мен қозғалтқыштардың желісінде жүйенің элементтерінің электрмагниттік күйі және олардың арасындағы баланс өзгереді. Бұл алмасу процессі кезінде электромагниттік және жүйеде механикалық өзгерістердің жиынтығының бірдей екенін білдіреді. Дегенменде алмасу процессін екі сатыға бөледі. Бірінші сатысында үлкен инерциямен жүйедегі машинаны айналдыру кезінде электр магниттік өзгеру болады. Бұл саты 0,1 ден 0,2 дейінгі жағдайда болады және бұл электр магниттік өтпелі режім деп аталады. Екінші сатысында жүйенің механикалық сипаты көрінеді. Бұл кезде өтпелі процеске үлкен әсерін тигізеді.Бұл саты электр механикалық өтпелі процесс деп аталады.

Көп жағдайда апаттық өтпелі процесстің пайда болуының басты себебі ол қысқа тұйықталудың әсерінен. Қысқа тұйықталу – бұл фазалар арасындағы немесе фазамен жер арасындағы кенеттен болатын жағдай. Жүйедегі оқшауланған бейтарапты фазаның жерге қысқа тұйықталуды жәй тұйықталу деп атайды.

Қысқа тұйықталу болған жерде электр доғасы пайда болады. Қысқа тұйықталу тогына доғаның әсері оның есептеуіне қиындық әкеледі.

Доғаның кедергісінен басқа қысқа тұйықталуда өтпелі кедергі пайда болады, ол ластануды және оқшауламаның қалдықтарының және т.б. қалуына әсер етеді. Өтпелі кедергісі және доғаның кедергісі аз жағдайда бұларды қолданбайды. Мұндай тұйықталу металдық тұйықталу деп аталады.

Электрлік жүйеде жерге тұйықталу бейтарабымен жұмыс істеу режимін төрт қысқа тұйықталу түріне бөледі: (1.1 суретті қара).

а) үш фазалық;

б) екі фазалық;

в) екі фазалық жерге тұйықталған, яғни жерге тұйықталған нүктенің екі фаза арасындағы бір уақытта тұйықталуы;

г) бір фазалық.

Үш фазалық қысқа тұйықталу симметриялық болып табылады, себебі барлық фазалар бірдей шартта болады. Ал қалған қысқа тұйықталулардың барлығы симметриялық емес, себебі фазалар бірдей шартта болмайды.

 

 

1.1 сурет

  

1.2  Қысқа тұйықталудың пайда болу себептері

 

Көптеген жағдайларға байланысты қысқа тұйықталулардың бірнеше түрін қарастыруға болады:

1)     электр жабдықтың оқшауламасының бұзылуы, оның ескіруі және оқшауламалардың бүлінуі;

2)     электрлік жүйедегі элементтердің механикалық бүлінуі (электр беріліс желісінің үзілуі, тіреудің құлауы және т.б.);

3)     тоқ өткізу бөлшектердің құстардан және аңдардан оқшауланбауы;

4)     қайта қосу кезінде оперативті персоналдың жіберген қателігі.

           Қысқа тұйықталудың санын азайту электр жүйесіндегі  техникалық эксплуатация ережесін қатал сақтау кезінде ғана жүзеге асады.

  

1.3  Қысқа тұйықталудың жағдайлары

          Қысқа тұйықталудың келесі жағдайларын қарастырамыз:

1)     Жүйелік апат,  жүйенің   тұрақтылығының   бұзылуына    әкеледі.   Бұл

қысқа тұйықталудың ішіндегі ең қауіптісі ол  техника-экономикалық шығынға әкеліп соқтырады.

2)     Қысқа    тұйықталудың   рұқсат етілген қызуымен байланысты электр

жабдықтардың термиялық бүлінуі.

3)     Электр   жабдықтардың   механикалық   бүлінуі, электр динамикалық

күштің тоқ өткізгіш бөлшектер арасындағы әсері.

4)     Тұтынушылардың   жұмыс   істеу мүмкіндігінің төмендеуі. Кернеудің

төмендеуіне байланысты, мысалы, 60-70%-ке дейін 1секунд ішінде өнеркәсіптік кәсіпорнында қозғалтқыштардың тоқтауына әкеліп соқтырады, бұл өз кезегінде технологиялық процестің бұзылуына, яғни экономикалық жағынан шығынға ұшыратуы мүмкін.

5)     Симметриялық   емес    қысқа   тұйықталу    кезіндегі    дәлдеу. Көрші

желідегі ЭҚҚ-ң сигнализациясы, яғни қызмет көрсетуші персоналға қауіпті. Қысқа тұйықталу кезіндегі үлкен қателік, жүйенің элементтеріне және оның болу себептеріне байланысты болады.

 

1.4  Қысқа тұйықталуды есептеудегі белгілену

Электр қондырғыларды жобалау және эксплуатациялауда сонымен

қатар жүйедегі көптеген техникалық сұрақтар мен есептеулер жүргізгенде, электрмагниттік өтпелі процесіндегі қысқа тұйықталуды есептеу ерекше орын алады.

 Электр магниттік өтпелі процесінде токтар мен кернеулерді есептеу қалыпты жағдайда жүреді.

Қысқа тұйықталу токын есептеу мыналар үшін қажет:

1)     апаттық  режім   кезінде   тұтынушылардың    жұмыс шартын анықтау;

2)     электр динамикалық   және  термиялық   тұрақтылығына   байланысты

аппараттар мен өткізгіштіктерді таңдау;

3)     релелік қорғаныстың және автоматиканың жобалануы мен

құрылымы;

4)     электрлік байланысу сұлбасын таңдау және оған баға беру;

5)     қорғаныс құрылғыларын тексеру және жобалау;

6)     электр беріліс желісінің байланыс желісіне әсерін анықтау;

7)     жерге тұйықталу бейтарабының санын және олардың электр

станциясында орналасуын анықтау;

8)     апатты анализдеу.

Есепті шешу ерекшелігі өтпелі процесс кезінде эксплуатациялаудағы нақты шарттарды білу қажет. Жобалау кезінде көп жағдайда жуық шамамен тоқталады. Сол себепті ең бастысы үлкен дәлдікті талап ету.

    

2 дәріс. Қысқа тұйықталу тогын есептеуінің ортақ нұсқауы

 

Дәрістің  мазмұны: ығысу сұлбасын құру және оның параметрлерін есептеу, қысқа тұйықталу кезінде рұқсат етілуін есептеу. Қатыстық бірліктің жүйесі.

Дәрістің мазмұны: ығысу сұлбасының электр жүйесі мен оның параметрлерінің негізгі  элементтерімен танысу. Қатыстық бірлік жүйесімен танысу.

  

2.1 Есептеу кезінде қабылданатын негізгі  рұқсат берілу

 

Күрделі электр жүйеде барлық әсер ететін факторлардың өтпелі процессін есептеу- ол қиын және еңбектенуді қажет ететін есеп. Оның қысқартылуы үшін рұқсат берілу қатарын енгізу керек. Бірақ та бір есепті есептегенде ол әділ болғанда, ал басқасы  мүлдем басқаша болуы мүмкін. Сондықтан  практикалық есепте көп қолданған рұқсаттамалар төменде көрсетілген:

1) Үш фазалы  симметриялы жүйенің сақталуы (ол тек қана ақау болғанда ғана бұзылады).

2) Трансформатор мен автотрансформатордың тогының  магниттелуінің  әсері.

3) Магниттік жүйенің қанықпауы (яғни  барлық сұлбалардың  желіліктігі).

4) Активті кедергілердің әсері  (желідегі 1000 В дейінгі қысқа тұйықталу тогының есептеуінен басқа  және уақыттың тұрақты бағасы ).

5) Желінің өткізгіштік сыйымдылығының  әсері  ( қарапайым  жерге тұйықталу есебінен басқа).

6) Тұрақты кедергілерінің  жүктемесін есепке алу.

7) Синхронды машинаның айналу жылдамдығы  тұрақты  ( t-0,1....0,2 с өтпелі  процессінің бастапқы бағанасы үшін).

8) Есептеу сұлбасының  ЭҚК векторының фаза бойынша орнынан қозғауын  есепке алмау.

Өтпелі процесті есептеуде, есептеу техникасын қолдану арқылы  кейбір рұқсаттамалардан  бас тарту және сонымен бірге  есептеудің  дәлдігін жоғарлату мүмкіндігіне  ие болады.

  

2.2  Ығысу сұлбасы мен оның параметрлерін есептеу

 

Принципиялды сұлба негізінде электр тораптар өтпелі режімді есептеу алдында есептік режімнің есептеу алдында есептік  сұлба құрылады, ол принципиялды сұлбадан былай ерекшелінеді: бір тізбекті сұлбалардан көрсетілген суреттерде мына элементтерді көрсету арқылы аппатық тоқтардың және құрастырушылардың ағуы мүмкін. Есептік сұлбадағы  трансформатордың  тиімділігі, олардың магнитті  байланыстыру тізбегін  бір эквивалентті  электр тізбекпен байланысуы  арқылы жүргізіледі. Күрделі электрлік жүйенің  ығысу сұлбасы, бұл ығысу сұлбасының бөлек элементтерінің  қосылуы болып табылады, ондағы элементтер  есептік сұлбадағыдай жалғанған.

Ығысу сұлбасын құрғаннан  кейін, оның  атаулы немесе  қатысты бірлік параметрлері есептейді, содан кейін  алынған мәндер кернеудің негізгі баспалдағына келтіріледі.

  

2.3 Қатысты бірлік жүйесі

 

Қысқа тұйықталу тогын есептеу  абсолютты немесе қатысты  бірліктерге келтіріледі.

Қатысты бірлікті есептеу кезінде, оның барлық шамалары негізгі немесе базисті мәндермен салыстырылады. Қатысты бірліктің  мәні бөлек тұрған элементтің есептеу нәтижесі үшін ыңғайлы қатысты  бірлік арқылы, генераторлардың шықпаларындағы  токты немесе  трансформаторлардың  максималды қысқа  тұйықталу тогын  анықтауға болады, егер де  олардың  параметрлері белгілі болса.

Қатыстық бірлікті есептеуде, алдымен базисті шамалар мен шарттар таңдалады:  қуат,   кернеу,   ток,  немесе,  кедергі.

Негізінде 2 шама  беріледі – ол базалық  қуат  және  кернеу, ал екеуі- ток пен кедергі- қуат теңдеуінен және Ом  заңынан алынады.

 

 

 

 

          Әдетте  номиналды кернеу  базисті кернеу үшін  қолданылады немесе  орташа кернеуді есептеу  трансформацияның  кейбір сатысы     үшін қолданылады.

          Есептеуде алынған қатысты мәндер тәртібі  базисті  қуат таңдаумен сипатталады.

          Көп жағдайда  базисті қуатты  100МВА немесе 1000МВА – тең деп алады, ал кей кезде  қандай да  бір элементтің  номиналды қуатына тоқталады, егерде ол сұлбада бірнеше  рет қайталанса.

Қатысты бірлік  шамасы келесідей анықталады

 

                                                      (2.1)

 

                                                       (2.2)

 

,                                                          (2.3)

 

,                                                      (2.4)

 

.                                                       (2.5)

 

                Индекс* (жұлдызша) қатысты шаманы көрсетеді, индекс <<б>>-базисті шартты көрсетеді.

Базисті кедергі   немесе,  , ереже бойынша 2.4, 2.5  формула еңгізілмейді, кернеу  және  ток  қуат арқылы есептелінеді:

 

                                            ,                                            (2.6)

 

                                            .                                      (2.7)

 

Қатысты базисті  кедергі  бұл тізбекке жалғанған базисті кернеудің  қандай-да  бөлігі арқылы  базисті ток  өткен кезде  қарастырылған кедергі   құлауын көрсетеді.

3 дәріс. Симметриялық желідегі үш фазалы қысқа тұйықталу

 

Дәрістің мазмұны: периодты құраушы және соққы тоқтың үшфазалы қысқа тұйықталуын есептеу.

Дәрістің мақсаты: симметриялық желідегі үш фазалы қысқа тұйықталуды есептеу.

 

Егер үш фазалы желі симметриялы болса, онда фазалық кедергілері өзара тең, бір нүктедегі үш фазаның тұйықталуы олардың кедергілерінің азаюына әкеледі, бірақ тоқтар мен кернеулердің симметрия болуларының бұзылуына әкеледі. Жүктеме режімімен салыстырсақ желідегі тоқ өседі де, ал кернеу кемиді. Токпен кернеу арасындагы -бұрышының жылжуы сай сұлбадағы активті кедергі жүктемесінің өсуіне байланысты болады, индуктивті кедергі тізбегі 900  жеткенде

 

3.1 сурет

 

       Қысқа тұйықталудың әсерінен зақымдалған токты екі түрге бөлуге болады: апериодты бос ток, қысқа тұйықталудан болған апериодты ток, ЭДС генераторында пайда болады және қысқа тұйықталудан болатын периодты бос ток.

       Периодты құрамының мәні бастапқы қысқа тұйықталу моменті генератордың ЭДС-пен оның ішкі және сыртқы желі кедергісінен тәуелді. Апериодты құрамының тез өсуі активті және индуктивті кедергілерінің қысқа тұйықталу тізбегінде: желіде активті кедергі көп болған сайын, өшу процесі тез жүреді.

 

       3.1 Үшфазалы қысқа тұйықталудағы бастапқы құрама токтың мәнін есептеу

 

       Үш фазалы қысқа тұйықталудың мінездемесін сипаттайтын шартта, қысқа тұйықталудың орнына симметриялы сұлбалар және аралық фаза сонымен бірге фазалық кернеулер нөлге тең.

 

 

Uk,АВ = Uk, ВС = Uk,СА= 0,

 

Uk,А = Uk, В = Uk,С= 0.

 

           Осындай жағдайда, әртүрлі потенциал тізбектектерінде қысқа тұйықталу  орнында қосылған реттеуші көзі қысқа тұйықталу нүктесінде теңеседі. Периодты құраушының бастапқы мәні  Ом заңы бойынша анықталады.

 

                           ,                              (3.1)

 

 

мұндағы I"(3)  -жоғарғы өтпелі үш фазалы токтың ҚТ;

Е" – фаза аралық жоғарғы өтпелі ЭДС генераторы;

  -кедергі тізбегіндегі ҚТ;

         Х" –жоғарғы өтпелі генератордың индуктивті кедергісі;

Хвш, Rвш - индуктивті және активті кедергілер ішкі тізбегіндегі генератордың қорытынды нүктеге дейінгі ҚТ байланыстылығы.

     Есепсіз активті кедергісін мынамен аламыз (3.1)

                                       ,                                     (3.2)

мұндағы  ХΣ = Х" + Хвш - индуктивті кедергі тізбегіндегі  ҚТ реттеуші;

    Энергия  жүйесінен ҚТ есептелуі периодты құраушысы мынамен анықталады

                                    ,                                     (3.3)

мұндағы Uср  энергия жүйесінің шинасындағы кернеу;

  - кедергі тізбектерінде ҚТ реттеу

 Хс - индуктивті кедергі жүйесінің қатынасын есептеу сұлбасындағы қосылу орны;

Хвш, Rвш   - қосылу көзінен  ҚТ нүктесіне дейінгі индуктивті және активті кедергілер.

      Есепсіз активті кедергінің периодты тогы  мынаған тең

                                             ,                                      (3.4) 

мұндағы -индуктивті кедергі тізбегіндегі ҚТ реттеуші.

     Қысқа тұйықталу тогын біле отырып, оны қысқа тұйықталу қуатынан анықтауға болады. ҚТ нүктесінде берілген базистік кернеуді былай анықтайды .

                                                 ,                                                       (3.5) 

мұндағы  -ҚТ нүктесінде ток қарастырылады, келтірілген кернеуге

    

       3.2  Қысқа тұйықталу кезіндегі соққы токты  есептеу

 

      Үш фазалы қысқа тұйықталу кезіндегі тоқты есептеу үшін таңдалынып отырған аппараттар мен өткізгіштердің қысқа тұйықталу тогы мен соққы тоқтарын білу қажет. Ол қысқа тұйықталу басталғаннан бастап 0,01 секундтан кейін санай бастайды.

      Соққы ток тізбектей қосылған сұлба үшін былай анықталады:

 

                                 ,                                   (3.6)

 

мұндағы -тұрақты уақыттың өшуі қысқа тұйықталу тогының апериодты құраушысы;

      куд - t-0,01 секунд үшін соққы коффициент.

      Тұрақты уақыт -былай анықталады

 

                                                        ,                                                     (3.7) 

 

мұндағы ХΣ және  RΣ –қорек көзінен ҚТ жеріне дейінгі сұлбаның индуктивті және активті кедергісінің толық қосындысы.

 

      Есептеу сұлбаның құраушысы анықталады Та  -ны табу үшін, синхронды машинаның сұлбасында  индуктивті кедергімен  жүргізіледі, Х2  және статордың  Rs  активті кедергісін ескеруіміз қажет.

      Жеке сұлбалар үшін қысқа тұйықталудың  соққы тогы мына формуламен анықталады

                                             ,                                               (3.8)    

 

мұндағы Та,э  -қысқа тұйықталу тогы кезіндегі эквивалентті тұрақты уақыттың  өшуі.

     Тұрақты уақыт  Та,э  мына жолмен анықталады

 

                                                       ,                                          (3.9)    

 

мұндағы ХΣ және RΣ - индуктивті қосындысы және активті кедергінің қосындысына дейінгі  алынған орынбасу сұлбасы, индуктивті және активті кедергілерінен құралған, басындағы барлық шығарылған активті, сосын барлық индуктивті кедергілер.

 

 

4 дәріс. Симметриялы емес ҚТ

 

Дәріс мазмұны: симметриялы  емес қысқа тұйықталу  ерекшеліктері және оларды есептеу тәсілдері.

Дәріс мақсаты: симметриялы емес қысқа тұйықталу есептеуді оқып үйрену тәсілдері.

 

 

4.1 Жалпы мәлімет

 

Симметриялы емес ҚТ-ға екі фазалы жерге тұйықталған және бір фазалы ҚТ жатады. Симметриялы емес ҚТ біркелкі емес фаза тоғының және кернеуінің мәндері тоқтар арасындағы әрқалай бұрыштар, сонымен қатар тоқтармен және соған қатысты кернеулермен сипатталынады. Симметриялы емес ҚТ ерекшеліктері олардың есептемелерін біршама қиындатады, өйткені үш фазалы ҚТ есептегенде қарастырылған сұлбаның үш фазаның толық симметриясын болжаулайды, сондықтан ол фазалардың біріне есептеме жүргізуге және орынбасу сұлбасын құруға жол береді.

Өйткені симметриялы емес ҚТ токтар мен кернеулері әртүрлі фазаларда, фазалар ортасындағы өзара индукцияны  есепке ала отырып қарастырылған тораптардың  барлығының үш фазасының алмастыру сұлбасын құру есептеме шығару үшін жәй тәсілмен қажет болады. Бұл жағдай қарапайым сұлбалармен салыстырғанда есептемені қиындатып жіберуі мүмкін. Симметриялы емес ҚТ есептемелерді жеңілдету үшін симметриялы құрастырушылар тәсілі қолданады. Ол симметриялы режімді үш фазалы тораптардың симметриялы емес режімге алмастыруымен немесе симметриялы емес зақымдарды шартты үш фазалы ҚТ-ға алмастырумен қорытындылады.

Сондықтан осы тәсіл бойынша кез -келген үш фазалы симметриялы емес жүйе үш симметриялы жүйеге нақты таралады, немесе тура, кері және нөлдік  тізбектелінуі жүргізіледі.

Симметриялы емес кезінднгі ҚТ орнындағы кернеу 0-ге тең емес үш фазалы металды ҚТ сияқты және тізбектеулерге келесі теңдіктей көрсетіледі:

 

                                 Uk1 = E – Ik1 jX1Σ ,                                                      (4.1)

 

                                 Uk2 = 0 – Ik2 jX2Σ ,                                                       (4.2)                                     

 

                                 Uk0 = 0 – Ik0 jX0Σ,                                                        (4.3)

 

мұндағы Е – қорек көзінің нәтижелендіру және эквивалентті ЭҚК.

Әр генератор үшін үш фазалы симметриялы ЭҚК статор жүйесі тура тізбекті жүйе болып келеді, кері немесе 0-дік тізбектерде ЭҚК қорек көзі жоқ. Симметриялы құраушылардағы сұлбаларда пайда болатын өзара индукциялы  ЭҚК тура кері және  нөлдік тізбектердегі кернеулердің кедергі мәндеріндегі  X1Σ,  X2Σ және  X0Σ  кернеудің төмендеуі есепке алынады.  X1Σ,  X2Σ және  X0Σ   нәтижелі кедергілерді анықтай үшін, симметриялы емес ҚТ есептеу кезінде  тура кері және нөлдік тізбектердің сұлбасы құрастырылады.

 

 

4.2 Тура, кері және нөлдік тізбектерін алмастыру сұлбалары

 

Тура тізбектердің алмастыру сұлбасы үш фазалы ҚТ есептеу үшін  арналған алмастыру сұлбасына ұқсас құрастырылады, өйткені үш фазалы ҚТ токтары тура тізбекті токтар болғандықтан ток жүйесі симметриялы бір қалыпты және фазалардың тура алмасуы бар. Есептеу сұлбаларының барлық элементтері үшін Х1 = Х(3) тура тізбекті кедергілер симметриялы режімдегі индуктивтік кедергіге сәйкес келеді. Тура тізбектің сұлбасы сияқты кері тізбектердің алмастыру сұлбасы  сол элементтерден  құралады, өйткені токтардың өту жолдары екі тізбектер үшін де бірдей. Генератор ЭҚК сұлбада 0-ге тең деп аламыз. Синхронды  машиналар тура және кері тізбекті неше түрлі кедергілерден тұрады: Х2  = 1,22Х  демпферлі орамды машиналар үшін және Х2 = 1,45Х′ демпферлі орамдары жоқ  моменттер үшін қолданылады. Жуық есептемелер  үшін  Х2 ≈ Х1 ≈ Х деп алуға болады. Қозғалмайтын элементтер үшін (трансформатор, реакторлар, желілер) фазалардың алмасу кезіндегі өзгеру көрші фазалардың өзара  индукциясына әсер етпейді және сондықтан Х2 ≈ Х1.

Симметриялы емес жерге тұйықталған тоқ және кернеу жүйесінің 0-дік тізбектердің буындалуынан пайда болады (4.1 суретті қара). Нөлдік тізбектер тоғы бір фазалы тоқты көрсетеді, ол үш фаза ортасында тармақталады. Егер  желі троспен қорғалған болса, 3I0 тоқтарының қайтып келуі жер арқылы жүзеге асады. Егер желі троспен және жермен қаралған болса, 3I0 тоқтардың қайта келуі жер арқылы өтеді. Нөлдік тізбектердегі алмасу сұлбасын құру үшін контурлар шығады, барлық фазаларда бірдей бағыты бар токтар өтетін контурлар бар. ҚТ нүкте аймағындағы фазалар шартты түрде қысқартылған және Uк,0 кернеуі келтірілген контурлар бірігеді, сондықтан алмастыру сұлбасын құру осы нүктеден басталуы орынды.

Токтың нөлдік тізбектелуі, өтуі үшін тұйық тізбек болу үшін, сұлбада ең кемінде бір тұйықталған нейтрал болу керек. Егер сондай нетралдар бірнеше болса, онда тізбектер параллельді қосылады.

4.1 сурет

Алмастыру сұлбасына элементтер нөлдік тізбегі бар кедергілермен енгізіледі.

 

        4.3 Бір фазалы қысқа тұйықталу

        

         Фазалардың бірі  бір фазалы жерге ҚТ, мысалы А фазасында (4.2 суретті қара) мына шарттармен анықталады. 

 

               

 

4.2 сурет

 

 

;             ;      .

 

Екі фазадағы токтар жоқ болғандықтан А фазаның зақымдалған симметриялық құрушысы мынаған тең:

 

 

  кернеуді көрсететін симметриялық құраушылар арқылы және олардың мәндерін  (4.1) - (4.3) арқылы аламыз.

 

                                 

 

содан

                                  ,

 

одан

 

                                  .                                              (4.4)

 

ҚТ тогының абсолютті толық мәні мынаған тең:

 

                                   .                                      (4.5)

 

Бастапқы уақыт моментіне

 

                          ,                      (4.6)

 

мұндағы  Е"фаза ортасындағы жоғарғы өтпелі ЭҚК.

 

Энергия жүйеден алынатын қорек кезіндегі ток былай анықталады:

 

 

                          .                       (4.7)

 

 

          5 дәріс. Екі фазалы қысқа тұйықталумен бірге ток пен кернеу

 

Дәріс  мазмұны: екіфазалы қысқа тұыйқталуды есептеу.

Дәріс мақсаты : екіфазалы қысқа тұыйқталуды есептеу әдісін үйрену.

 

Екіфазалы қысқа тұыйқталу В және С фаза арасындағылар келесі шартпен сипатталады (5.1суретті қара )

 

                             ;       ;         .

 

 

 

5.1 сурет

 

Фаза арасындағы ток нөлге тең болғандықтан, жүйе   біртекті

болады  және А ток фазасын симметриялық құрастырушымен қоямыз

                                      ,

 

осыдан                       

                                         .                                                            (5.1)

 

 

 шартқа байланысты, келесіге көз жеткіземіз

 

 

                                   .                                                              (5.2)

 

 

(5.2), (4.1) және (4.2) бойынша келесі теңдікті шығарамыз.

 

j X1Σ =  - j X2Σ,

 

 на   ауыстыра отырып, (5.1) сәйкес, екі фазалы қ.т тогын табу үшін келесі теңдікті аламыз:

 

                                           .                                                    (5.3)

(5.3) комплексті формасы, токтың фаза  ЭҚК  90° бұрышқа қалатынын көрсетеді (j бөлгенде) және де абсолютті мені тең:

 

                                               .                                                    (5.4)

 

Симметриялық құрастырушы тәсілін пайдаланып, зақымдалған фазаның тогын табамыз:

                    ;                             (5.5)

 

                     .                                                     (5.6)

 

Екіфаза кезінде ҚТ толық тогының абсолюттік  мәні (5.4) (5.6) шығады;

                                     ,                                                             (5.7)

(5.7) сүйене отырып  ҚТ пайда болған моменті;

 

                             ,                                              (5.8)

 

Е- ЭҚК фаза арасындағы жоғары өткізгіштігі.

Егер Қ.Т энергия жүйеден қоректенсе

 

                              .                                      (5.10)

 

5.1, б суреттінде екі фазалы Қ.Т  В және С фазасының толық тогы және симметриялық кұрастырылуы тұрғызылады.

ҚТ-дағы кернеуді табу үшін келесіні ескеру қажет; жерленген нейтральді жүйе үшін, X0∑ кедергісі соңғы мәні болса, кернеуі  (4.3) негізделіп нөлге тең; оқшауланған нейтральді жүйе үшін , X0∑ =∞ және UК0(2) =-∞·0 - белгісіздік, ҚТ нейтральді жүйенің жерге ығысуына қатысты әсер етпейді және кернеу теңдеуінде қарастырылмайды.

Кернеу симметриялық құрастыруын (4.1) және (4.2) бойынша табуға болады, содан кейін  симметрмялық құрастырушы әдісін пайдалана отырып, ҚТ-дағы кернеуді табамыз.

 

 

5.1            Екі фазалы және үш фазалы  ҚТ токтарының қатынасы және

екіфазалы ҚТ соққы тогы

 

Тәжірлбелік есептеулерде, ережеге сай, Х1∑= Х2∑. қабылдайды. Ауыстыру болған соң Х2∑  Х1∑  ге екі фазалы ҚТ тогын бастапқы уақытта келесідегідей табамыз;

 

                                                  (5.11)

және

                                                 .                                                 (5.12)

 

Токтың бастапқы мәнін Iпо арқылы белгілейміз, (5.11) ді (3.2) бөліп сонымен (5.12)  (3.4) ке  екі фазалы және үшфазалы ҚТ токтардың қатынасын аламыз

 

                                                        .                                                            (5.13)   

 

Екі  фазалы және үш  фазалы  Қ.Т үшін t=0  мерзімді   құрастырушы мәні.

Тура тізбектелген токты тапқан кезде екі фазалы  ҚТ шартты түрде үш фазалы кедергі ретінде көрсетуге болады сондықтан   Х2∑ + Х1∑, екі фазалы ҚТ соққы тогын үш фазалымен көрсетсек болады: 

 

                                                                                                          (5.14)

 

Соққы коэффицентін есептік сұлбаға негізделіп (3.6) немесе (3.8) табады, Та2  есептей отырып үш фазалы Қ.Т мәндерін Х және R өскенімен салыстырып ∆Х=Х2∑  және ∆R2∑ сәйкес болады.

Х1∑= Х2∑.  шартына байланысты және (5.14) ауыстыра отырып, Iпо2  (5.13) байланысты  келесіні аламыз;

.

Соққы коэффицент теңдігіне байланысты үш фазалы  Қ.Т соққы тогы екі  фазалы ҚТ тогының мәнінен  асады, соған байланысты тоқтардың қатынасына тең;

.

 

 

5.2 Қ.Т тоғының симметриялық емес есептеу алгоритмі

 

Қ.Т дың симметриялық емес токтары бар жүйесінде  Қ.Т кез келген симметриялық емес тогын есептеуге арналған жан- жақты формуланы аламыз;

 

                                     .                                            (5.15)

 

Мұнда; ЕА∑-тікелей тізбекті ЭҚК нәтижесі;

Х1∑- орын басу сұлбасының тікелей тізбектелген жалпы кедергісі;

m(n)- коэффицент, есептелген Қ.Т түрін сипаттамасы

 

*,   ,

 

Х(n)- симметрияық емес Қ.Т шунты сұлбаның басында және соңында тікелей тізбектеліп қосылады және жалпы кедергінің тізбегінде кері және нөлдік табылады.

,      ,    .

 

Қ.Т симметриялық емес нүктесін тогын есептеуді бірнеше негізгі кезеңге бөлуге болады:

1) тікелей, кері және нөлдік тізбекті орын басу сұлбалары құрастырыла ды;

2) орын басу сұлбасының параметрлері және есептеуін жүргізеді. Соған байланысты тікелей  кері және нөлдік тізбектегі бөлікке элементті сұлбаның параметрлерінің айырмашылығы ескеріледі;

3) орын басу сұлбасының тікелей, кері және нөлдік тізбектерінің жалпы кедергісін табамыз. Түрлендіру сұлбаның бастапқы және соңғы қатынасы бойынша жүргізіледі;

4) тікелей тізбекті ЭҚК-ң нәтижесін табамыз. Егер тізбектелген  орын басу сұлбасында бір ЭҚК болса  оларды эквиваленттену сұлбаның басынан аяғына дейін болады;

5) m(n) Қ.Т есептелу коэффицентін табамыз;

6) Х(n) Қ.Т шунтын табамыз;

7) (5.15) бойынша  Қ.Т толық тогын табамыз.

Егер есептеу шарты Қ.Т - дағы  кернеуді табу немесе оларды симметриялық емес құрастырушысы болса, онда олар (4.1)  (4.3) бойынша  табамыз.

 

 

         6 дәріс. Алыс жерлердегі электр магнитті өтпелі процесстер

 

         Дәрістің мазмұны: алыс орналасқан электр беріліс  желілердің өтпелі процесстер ерекшеліктері.

         Дәріс мақсаты: бос құрастырушылардың периодикалық параметрлерін есептеу методикасын оқып үйрену.

 

Нормалды және алыс орналасқан электр беріліс желінің өтпелі режімінің ерекшеліктері былай мінезделеді, олар электр магнитті энергияның тарату тербеліс мінездемесімен және меншікті желі параметрлерінің сйәкестіктерімен түсіндіріледі.

Электр магнитті өтпелі процесстердің ток пен кернеу құрамында периодтық құрастырушылар пайда болады. Өтпелі режімнің ток пен кернеу келесі түрде көрсетіледі.

 

                      ,                         (6.1)

 

 

мұндағы  - амалсыз құрастырушы

         - апериодтық және сәйкес бос периодты құрастырушылар.

 

500 кВ және одан жоғарғы торап кернеуінің сенімді жұмыспен қамтамасыз ету үшін, желінің негізгі қорғаныс пуск бөлшегінің жұмыс уақыты 0,04с-тан өспеу керек. 1000 км және одан жоғарғы желілердегі электр магниттік өтпелі процесстердің сөну уақыты бірнеше ондаған секунд мөлшерін құрайды, сондықтан қорғаныстарға өтпелі процесстер талаптары бойынша жұмыс істеу қажет болады.

Көптеген қарапайым қорғаныстар, өндіріс жиілік параметрінің өзгеруіне көңіл бөледі.

Периодты бос құрастырушылардың төмендеуі үшін, арнайы жиіліктік филтрлерді қолданады. Бірақ олар құрылыс проблемаларын толық шешпейді, өйткені желі ұзындығы кейбір жерлерді ҚТ кезінде ток пен кернеу құрамында өндірістік мәніне жақын бос периодты жиілікті құрастырушылар пайда болады.

Ол  фильтр өткізу тізбегінің ығысуына әсер етеді, ол арқылы пускті құрылысының жұмыс уақытын жоғарлатады. Сондықтан фильтрлерді қолданудан бас тарту мүмкіндігін қарастырады.

Ол үшін бос құрастырушылардың периодтық параметрлерінің өзгеру заңын және жаңа қорғаныс тәсілдерін ойлап табу қажет. Осы мақсатпен өтпелі процесстер есебі тербеліс әдісімен жүргізіледі.

 

 

6.1 Периодты бос құрастырушылар параметрлерінің есептеу тәсілдері

 

Тарамдалған параметрлі желідегі электр магнмттік процесстер жеке туындылардың дифференциалдық теңдеу жүйесімен сипатталады.

 

                                 ,                               (6.2)

 

мұндағы  - желінің меншікті параметрлері;

 

Электр магнитті өтпелі процесстерді есептеу тәсілін екі топқа бөлуге болады: жиіліктік Фурье формасындағы (6.2) жүйені шешу негізі жатқан және толқындық, мұнда осы жүйені шешу үшін Дамблера формасы қолданылады.

 

         Толқындық тәсілдер, электр тораптарының тізбексіз элементтерінің мінездемелерін ескеру мүмкіндігінен, және қарапайым мінездеме түрлерімен ерекшеленеді. Ол өтпелі режім параметрлерінің тез мәні түрінде қорытынды береді.

Ол қосымша түрлендіргіштерді қолдануын мүмкін еместігін көрсетеді.

Жиілік әдістері есептеу нәтижесін бос құрастырушылар және амалсыз сомма түрінде береді. Ол тізбекті емес сұлбадағы  есептемені жүргізбейді, өйткені бұл әдістер қою принципінде базаланады. Алыс электр беріліс артықшылықтары (айырғыштардың бар болуы, өтпелі процесстер параметрлеріндегі тәж әсерінің біршамалылығы) тәж және тізбекті емес мінездемесі үшін жиілік тәсілінің қолданылуын жоққа шығарады.

         Бос құрастырушы параметр есеп тапсырмасы белгісіз периодтық тәсілмен есептелінеді және келесі түрде формаланады. (- L, L) Соңғы интервалында X(t)- функциясы берілген, олар үздіксіз жазулармен көрсетілуі мүмкін (графиктер немесе таблицалы) дискретті уақыт моментінде жинақты уақыт моментінде жинақты түрде көрсетіледі.

X(t)- көрсетілген функциясындағы кез-келген процессті екі құрастырушылар соммасымен жазуға болады.

 

,

 

 

мұндағы  - периодты емес процесс;

-  процесінеде тығылған периодтық компоненттер соммасы, ол келесі формуламен анықталады

 

                                  

 

( - тәуелді амплитуда,  i- гормоник фазасы, жилікке сәйкес).

Көп жағдайда  X(t) – процессі  полигормоникалы.

 

                                 

 

Көрінбейтін периодикалық параметр есептеме тапсырмасын  параметрлерді анықтауға келтіріледі  және осындай түрлендіргіштерді  табу міндеті болуы мүмкін, ол арқылы периодты компонент параметрлерін табу үшін X(t) функциясын бұрынғы жағдайға әкелу керек.

         Қорғаныстың жұмыс істеуіне электр магниттік процесстердің әсерін зерртеу  мақсаты барлық  периодикалық компонент параметрлнрін анықтауды талап етеді., өйткені бос құрастырушылар есебін шығару үшін, Х(t) зерттеу функциясы ортасындағы өзара кореляция қасиетін және детерминцирланған функция қолданылады.

 

 

,

мұндағы  -тұрақты мөлшер;

     -түрлендіру нәтижесінде болған жиілік теңдігі шартынан дөңгелек жиілігі;

     - тәуелсіз фаза;

    және  функциясы ортасындағы өзара-корреляциялық функциясы келесі түрде көрсетіледі.

                                     

болса  - салмақты функция, егер 0 < t > , и  = 0, егер

  < 0 >

 

 

         7 дәріс. Алыс электр беріліс желісіндегі Қ.Т кезіндегі бос құраушылардың анализі және есептемелері

 

         Дәрістің мақсаты: Блок тіріндегі электр беріліс мысалы арқылы бос құраушылар анализдерінің оқып білу тәсілдерін оқып үйрену.

Бос құрастырушылар  анализін және алысқа электр беріліс желісін есептемесін жеңілденетін блокты нұсқасын қарастырамыз. Осы нұсқа үшін өтпелі процесстер есептеме сериясы жүргізіледі. Қ.Т кезінде ток пен кернеуді есептеу желінің басы мен соңына жүргізіледі.

Бір фазалы симметриялы емес, және симметрялы Қ.Т қарастырылады. Қ.Т есептеу шарттары анықталған өндірістегіден жоғарғы бос құрастырушылардың жиілігіне Қ.Т қосылу бұрышы  тең және апериодтық құрастырушылар және өндірістіктен төмен жиілік  үшін 0-ге тең  алдыңғы режім таза қуат режім ерекше фазасы – А. Үш фазалы Қ.Т желісінің басындағы ток пен кернеудің өзгеруі 7.1 суреттегі 120 км нүктеде көрсетілген. Ток пен кернеу қисықтары жоғарғы гормоникалық құрастырушылардың құрамына бар болғанын көрсетеді.

 

 

 

 

                                                    7.1 сурет

 

6 дәрісте көрсетілген осы тәсілдер бойынша қисықтардың жиіліктік анализі  амплитуда – жиіліктік мінездемені алуға мүмкіндік береді, ол арқылы кернеудің бос құрастырушыларын анықтайды (7.2 суретті қара). Өтпелі процесстер есептеме нәтижесі және оның спекторлары ҚТ нүктесіне дейін бос құрастырушылар  жиілігінің байланысын тұрғызуға  мүмкіндік береді.

 

 

 

 

7.2 сурет

Осы қисықтар 3-фазалы ҚТ үшін 7.3 суретте келтірілген.  қисықтары, бір фазалы және екі фазалы ҚТ үшін аналогты мінездемесі бар.

Барлық түрлі  ҚТ үшін осы қисықтар жалпы ерекшеліктері, төменгі желідегі ҚТ нүктесіндегі ауысуы жиіліктің монотонды түрде азаюы болып табылады. Кернеу және токтың бос құрастырушыларында мөлшері және бірдей өзгеру мінездемелері бар.

Бос құрастырушылардың параметрлеріне оның амплитудасы әсер етеді, оған  ҚТ фазасының қосылуы біршама әсер етеді. 7.4 суретте  екі бұрыштың қосылу кезіндегі арақашықтықтан ҚТ нүктесіне дейін кернеуді бірінші құрастырушы  амплитуда қисығы келтірілген.

 

 

 

7.3 сурет

7.4 сурет

 

         Бос құрастырушылардың амплитудасы мен жилігіне біршама ықпалын аса жоғарғы желідер үшін мінездемелер: беттік эффект, тәж, разрядниктер жұмысы.

Осы факторларды оқып үйрену келесіні көрсетеді:

 

         - ауалы желілердегі ҚТ кезіндегі өтпелі процеспен бірге жүретін тәжді разряд  (3 - 5 %) бос құрастырушылар жиілігі өзгереді және  30 - 50 % - ке олардың амплитудасын азайтады;

         - айырғыштар жұмыстары бос құрастырушылар жиілігіне аса әсер етпейді, ол өтпелі процесстің өшуін аздап ұзартады және бос құрастырушылар амплитудасын 20 - 30 % -ке азайтады;

         - бос құрастырушылар жиілігіне беттік эффектің әсері әлсіз. Амплитуда азаяды, сонымен жиілік жоғары болған сайын азаюы ұлғаяды. Максималды төмендеу 30%-ке дейін жетеді.

 

 

8 дәріс. Қысқа тұйықталу тоқтарын шектеу

 

Дәріс мақсаты: қысқа тұйықталу токтарын шектеу тәсілдері.

Дәріс мақсаты: эксплуатация шарттарында және жобалау сатысында қысқа тұйықталу токтарын шектеу тәсілдерін оқып үйрену.

 

 

8.1 Қысқа тұйықталу тогын шектеу тәсілдері

 

Электрлік жүйелердің барлық элементтерінің эксплуатациялық беріктілігін төмендетуі қысқа тұйықталу тогының жоғарлау сатысын төмендеуіне әкелді. Электрлік аппараттар, кәбілдер қатты шиналар бірінші сапта тұр. Аз дәрежеде қысқа тұйықталу тогының деңгейін жоғарлату трансформаторлар мен генераторларға әсер етеді, бірақ оларға да осы жоғарлатудың кері нәтижесін қарастыру керек. Энергия жүйесіндегі қысқа тұйықталу тоғын шектеуге әрқашан үлкен мән беріледі. Ол үшін сұлбалы есептеулермен, арнайы құрылғылар да қолданылады. Ең көп қолданылатындары:

-   торап параметрлері  мен құрылымын тиімдеу;

-   тораптардың стационарлы және автоматты бөлінуі;

-   токты шектеу құрылғыларды қолдану;

-   электр тораптарындағы бейтарап жерге тұйықталу режімін тиімдеу.

 Орнықты талаптарға байланысты қысқа тұйықталу түрлері бойынша қажетті дәрежеде токтарды шектеу, сонымен қатар  көп жағдайда технико-экономикалық эффект комбинациясы және әр жағдайдағы шектеу тәсілдері энергия жүйелеріндегі тораптарындағы технико-экономикалық шектеулер. 

 

8.1.1 Торап параметрлері мен құрылымды тиімдеу (сұлбалы есептемелер).

Сұлбалы есептемелер энергия жүйенің даму сұлбаларын жобалау сатысында шартты түрде қарастырылады, сонымен қатар энергия жүйелі тораптарының элементтерінің параметрлері және электр станцияның қуат беру тиімдеу сұлбасы таңдалады. Торапты  құрылымды  тиімдеу   қысқа  тұйықталу

тогын шектеу әдісінің тиімдісі болып табылады. Осы мақсатпен тораптардың бойлай таралуы қолданылады, сол арқылы тораптардың аймақ бөлшектері бір кернеуді тек қана кернеуді жоғарлату тораптары арқылы байланыстырылады  (8.1, а суретін қара).

Жергілікті және көлденең тораптарының таралуы (8.1, б суретін қара) кернеуді жоғарлату тораптары арқылы тораптар байланысы мен кез - келген аймақтағы сол кернеуді  және бір тораптағы тану арқылы жүзеге асырылады.

 

 

 

       

8.1 сурет

 

8.1.2 Торапты автоматты және стационарлы түрде бөлу.

Қысқа тұйықталу даму кезіндегі токтың дәрежесін шектеу  кезінде, эксплуотация процесіндегі тораптардың бөлінуі қолданылады. Тораптарды стационарлы бөлінуі (ТСБ) және тораптардың  автоматты бөлінуі (ТАБ) болып екіге бөлінеді. ТСБ нормалды режімде секциялық шина жалғағыш және тізбекті ажыратқыштар  көмегімен жүзеге асырылады. Торап түйіндегі қысқа тұйықталу тогының деңгейі орнатылған қондырғының параметрлеріне жіберілім көрсеткіштер жоғары болса өндіріледі. 8.2 суретте екі кернеуді жоғарлату электр станциядағы екі тарату құрылғыларының тораптарындағы бөліну мысалы көрсетілген. Екі кернеуді жоғарлату тарату құрылғыларының ортасындағы байланыс трансформаторының ажыратылуы нәтижесінде бөліну жүргізіледі.

(ТСБ) тораптарының стационарлы бөлінуі режімге, орнықтылыққа және энергия жүйе жұмысының беріктігіне, сонымен қатар  тораптардағы қуат шығынына әсерін тигізеді.  

8.2 сурет

 

Тораптардың  автоматты бөлінуі (ТАБ) коммутациялық аппараттардың жұмысы аппаты режімде қамтамасыз ету үшін жүргізіледі. Ол секциялық немесе шина жалғаушы ажыратқыштарда – кей жағдайда үлкен жалғанған ажыратқыштарда жүзеге асырылады.

Тораптардың  автоматты бөлінуі кезінде қысқа тұйықталу токтарының каскадты сөну жүйесінде пайда болады. Бірақ тораптардың  автоматты бөліну кезінде кемшіліктері де бар:

-   торап бөліміндегі бөлінген жүктемелер және қуат көздерінің мәні апатты режімінде тең болмауы мүмкін;

-                    нормалды режімде қайта құру сағатының ұлғаюы.

Соған қарамастан тораптардың  автоматты бөлінуі энергия жүйелерінде кеңінен қолданылады, олар арзан  қарапайым және сенімді.

 

 

8.1.3 Тоқты шектеу қондырғылары.

Қысқа тұйықталу тогын шектеу – токты шектеу қондырғылардың мақсатын орындау кезінде тораптардың нормалды режім кезіне әсері көп болмау қажет және режім параметрлерінің және сұлбаны өзгерткен кездегі тұрақты мінездемесі болу қажет.

Токты шектеу реакторлары - әртүрлі конструктивтік атқарушылар мен параметрлерден тұруы мүмкін.

Сәйкес тізбекті желіге қосылған сызықты мінездемелі реакторлар, қысқа тұйықталу тогын шектейді және қосылу түйініндегі қалдық кернеу деңгейінің өсуін қамтамасыз етеді. Бірақ оларда нормалды режімінде активті және реактивті қуаттар жоғалады, сонымен қатар қуаттың төмендеуі  және шығыны пайда болады. Соған байланысты реакторлардың секциялық және сызықты қосылу сұлбалары 8.3 суретінде көрсетілген.  

 

        

 

8.3     сурет

 

Сызықты емес мінездемелі реаторлар. Осы топқа қанықтыру реакторлары және басқарылмалы реакторлары жатады.

Басқарылмалы реактор - ол болатты басқару реакторы, оның кедергісі тұрақты ток аумағымен магнит жетегінің  магниттелуімен жүзеге асырылады. Кысқа тұйықталу кезінде реактор кедергісі көбейеді  және тогының шектелуі  жүзеге асады.

Қанықтырушы реактор – ол тізбекті мінездемесі басқарылмайтын реактор (болат қосылған), ол магнит жетегінің айнымалы тогының орам өрісінің қанығуы арқылы анықталады. Реактордың эквивалентті кедергісі токтың ұлғаюымен өседі. Осы реактор қасиеті қысқа тұйықталу тогын шектеу үшін қолданылады. Токты шектеу коммутациялық аппаратардың қысқа тұйықталу тогын азайтады, сонымен бірге инерциясыз аппарат болып табылады. Оларға тоқты шектегіш сақтандырғышпен жарылу кезіндегі ұрылу тоғының шектеулері жатады.

6-35 кВ-ғы кернеулерге токты шектегіш сақтандырғыштары жасалынады. Олардың құрылысы қарапайым және арзандығымен ерекшелінеді, бірақ кемшіліктері де бар:

-                    бір-ақ рет әсер етуші, ол автоматты қайта қосылуын қолдануды қиындатады;

-   ток уақыт мінездемесінің құбылмалылығы;

-                     сыртқы қондырғылар (релелік қорғаныс) жағынан басқарылмауы және сол сияқты, соған байланысты сақтандырғыштар аз жауапты қоректенушілер тізбектерінде орнатылады. Жарылу кезіндегі ұрылу тогының шектеулері-бір рет әсер етуші аса тез жұмыс істейтін басқарылмалы коммутациялық аппаратар. Конструкциясы - бұл герметикалық цилиндр, оның ішінде пиропотрон орнатылған ток таситын өткізгіштік бар. Пиропотронның жарылуына сигналды басқару қондырғыдан береді, қысқа тұйықталу тогы туралы  ақпаратты өлшеуіш аппараттарынан алады, ол қысқа тұйықталу тогының туындамасын және мөлшерін реттейді. Тоқты шектеу 0,5мс уақытында  тізбектің толық өшуі 5 мс уақытта жүзеге асады, ол өндірістік жиілігінің ¼ мезгілін құрайды.

Резонансты тоқ шектегіш қондырғылар. Олардың жұмыс принципі апатты режімдегі резонанста және нормалды режімдегі кернеудің резонанс  эффектісі қолданысына негізделген. Сонымен бірге, тағы басқа да токты шектегіш қондырғылар да мәлім:

-                       реактор вентельді және трансформаторлардың токты шектегіш қондырғылар түрлері ;

-   тұрақты ток қоспасы;

-   аса өткізгіштік токты шектеу қондырғылары.

 

         

9 дәріс. Электр жүйелерінің беріктілігі

 

Дәріс мазмұны: беріктіліктің анықтамасы мен негізгі түсінігі, беріктіліктің анализ кезінде қолданылатын жорамалдар болып табылады. Электр жүйелерінің беріктілік есептерін есептеу.

Дәріс мақсаты:  беріктілік анықтамалары мен негізгі түсініктемелермен танысу, беріктілікті  есептеу кезіндегі жорамалдарды қарастыру, беріктілік есептеу есептеулерімен танысу.

 

9.1 Беріктілікті анықтау және негізгі түсініктемелері

 

Беріктілік режіміндегі нақты жүйенің параметрлері құбылып, өзгеріп отырады, олдар келесі факторлармен байланысты:

- жүктеменің өзгеруі және басқару қондырғыларының өзгеруіне әсер ететін реакциялар;

- коммутацилы жүйенің нормалдық эксплуатациялық өзгеруі;

- жеке генераторлардың қосылуы мен ажырауы немесе қуаттардың өзгеруі.

Сондықтан жүйенің орныққан режімінде әрқашан өзінің режім параметріне аз болса да ауытқуы бар, сонымен бірге ол болу қажет.

Статикалық беріктілік – жүйенің аз уақытынан кейінгі режімді бастапқы қалыпына келтіру қабілеттілігі.

Электр жүйелерінде апатты режім қысқа тұйықталу кезінде және желінің немесе сыртқы агрегаттардың аппатық сөнуінде пайда болады. Үлкен ауытқу болған кезде режімде тез өзгерістер пайда болады.

Динамикалық беріктілік – жүйенің үлкен ауытқудан кейінгі бастапқы жағдайына қайтып оралуы.

Жүйенің синхронды режімі үлкен ауытқудан кейін жойылады, содан мүмкін болатын үзілістен кейін қайтадан орнына қайтады. Осының бәрі жүйенің беріктілігінің нәтижесі бар екенін көрсетеді. Осы анықтамаға сүйенсек, жүктеме мәні аз ғана көтерген жағдайда беріктілікті  жоюға әкелетін режім бар екенін айтуға болады.

Бұл режім шекті  режім деп аталады, ал жүйе жүктемесі статикалық беріктіліктің шарты бойынша шекті жүктеме немесе максималды жүктеме деп аталады.

Жүктеменің шектелуі басқа да жағдайлар арқылы жүзеге асуы мүмкін, мысалы электр жүйелерінің элементтерінің қыздырылуы арқылы (генераторлардың, трансформаторлардың және т.с.с). Осы жағдай қыздыру шарты бойынша түсініктеме шектелуі көрсетіледі және осы режімнің максималды уақытын орнатады. Тәж кернеуі және тағы сол сияқты, түйіндегі кернеу деңгейі бойынша жүктемені шектеуге болады. Бүкіл шектеу факторларын есепке ала отырып, осы элемент арқылы беруге болатын үлкен қуатты жүйе элементінің істен шығуы деп аталады (түйіндегі кернеулер, беріктілік, қызуы т.с.с).

Істеп шығару қабілеттілігі динамикалық беріктілікке тән болып табылады. Желі өшірулі кезінде кез келген нүктеде қысқа тұйықталу кезінде динамикалық қатаңдылық шарты бойынша берілетін қуаттың шегі туралы осы жағдайларда айтылады.

Статикалық мінездемелер- бұл уақытқа тәуелді емес графикалық және аналитикалық көрсетілген жүйе режімінің параметрімен байланысты болып табылады. Осы байланыстар негізінде жүйенің орныққан режімінде шығарылады.

Динамикалық мінездемелер- бұл уақытқа тәуелді талаптардан алынған  параметрлер байланысы болып табылады. Осы жағдайда бірінші және одан да жоғарғы қарастырылған туынды параметрлердің әсері көрсетіледі (айқындалады).

Бұл режімнен басқа режімге ауысуы сапалы бағаға жақын.

Сонымен қатар, жаңа орныққан режімнің мінездемесі және өтпелі процестің ағу мінездемесі бағаланады (тез, баяу, апериодикалық, бір қалыптылығы).

Егер бір қалыпты немесе апериодикалық болса және өшуі тез болғаны байқалса өтпелі процестің сапасы жақсы деп айтуға болады. Өтпелі процесс басталған кезіндегі режім жергілікті артық беріктілікті болу қажет, олар кез келген параметрлердің өзгеруімен тексеріледі. Қор коэффициентін көрсететін беріктіліктің қор ауытқудың ең көп мәні анықтайды, сол арқылы жүйе өзінің беріктілігін сақтап тұрады. Мысалы, кернеу бойынша қор былай анықталады.

 

 

                                         ,

 

қуат бойынша қор

 

 

                                          .

 

 

 

9.2 Беріктілік анализі бойынша қолданылатын жорамалдар

 

Инженерлі есептеулердің тура болуын толық қамтамасыз ететін және беріктілік бағасын жеңілдететін, электр магниті өтпелі процестердің анализі кезінде қосымша қабылданған жорамалдар қолданылады:

1) Болжау бойынша, электрмагниттік өтпелі процестер ағу кезіндегі синхронды машина роторының айналу жылдамдығы синхронды жылдамдығының 2-3% аралығында ғана өзгереді.

2) Генератордың статор мен ротор тогының кернеулері тез уақытта өзгереді.

3) Жүйе параметрінің сызықты еместігі есептелінеді. Егер оны есептемесе, жүйені желі аризонды деп санайды.

4) Электрлік жүйенің бір режімнен басқа режіміне өтуі үшін өзіндік және жүйенің өзара кедергісін, сонымен қатар генератор мен қозғалтқыштардың электр қозғаушы күшін өзгерту керек.

5) Тура сәйкесті сұлбадағы симметриялы емес құбылулар кезіндегі динамикалық беріктілікті зерттеу. 

 

 

9.3 Электр жүйелеріндегі беріктілігін есептейтін есептер.

 

Статикалық беріктілік анализі кезінде біршама есептер пайда болады, олар жобалық және эксплуатационды ұжымдарда есептелінеді. Ол есептерге жататындары:

1) Шектік режімдер параметрлерін есептеу. (Энергия жүйелерінің желісі бойынша берілген қуат шегі, жүктемемен қоректендіретін жүйе түйін нүктесінің қиын-қыстау кернеуі т.с.с).

2) Қор  коэффициентінің мәнін анықтайды. Қуат пен кернеу қор коэффициентімен бірге қозудың автоматтық басқарылатын (ҚАБ) күйге келтірілген параметрлері бойынша запас коэффициенті есептелінеді.

 

                                       ,

 

мұндағы және  - статикалық қатаңдылықты шекара аймағына сай  күйге келтірілген параметрлерінің максималды және минималды мәндері.

3) Энергия жүйелерінің статикалық беріктілігі бойынша таңдау және берілген берілісінің өту қабілетін қамтамасыз ету.

4) Жүйе беріктілігін жақсартуға бағытталған талаптарды талқылау. Кернеуді бір қалыптығын ұстау нақтылық қажеттілігін қамтамасыз ететін ҚАБ – күйге келтіруші таңдалады.

Осы аталып кеткен есептерді есептеу жүйенің өзін-өзі тербелуінің пайда болуын есепке ала отырып жүргізіледі.

Динамикалық беріктілік анализінің есептері бір орныққан режімнен екінші режімге ауысумен байланысты. Бұл келесі есептер:

а) электр жүйелерінің артқан элементтерінің апаттық өшу немесе эксплуатация кезіндегі динамикалық ауысу параметрлерін есептеу;

б) қысқа тұйықталу кезіндегі жүйедегі әртүрлі факторларды есепке ала отырып, динамикалық ауысу параметрлерін анықтау:

- симметриялы емес бір қысқа тұйықталу екіншісіне өту мүмкіндігі (мысалы, бір фазалыдан екі фазалыға);

-  қысқа тұйықталудан кейінгі ажыратылған автоматты қайта қосылу элементінің жұмысы, және т.с.с.

Динамикалық беріктілік есептелуінің қорытындылары мыналар:

-         жүйелердің өте қауіпті нүктелеріндегі қысқа тұйықталуды есептеу

түрінің өшу уақытының шегі;

-         электр жүйелерінің әртүрлі элементтеріндегі орнатылған автоматты

 қайтадан қосылу АҚҚ  жүйесінің үзілісі;

-         жүйенің автоматты кіретін резерв параметрі АКР.

 

Есептемелер динамикалық мінездемелер және тізбекті емес мінездемелерді есепке алып жүзеге асырылады.

 

 

10 дәріс. Жай жүйелердің статикалық беріктілігі

 

Дәріс мазмұны: генератор қуатының мінездемесі, жүйенің статикалық қатаңдылық белгісі.

Дәріс мақсаты: аз ауытқу кезіндегі қарапайым жүйе жұмыс режімін қарастыру, генератор қуатының теңдеуін шығару.

 

 Қарапайым жүйе деген түсінігі (10.1 суретті қара) жүйеге станция арқылы қуат берілетін желі мен трансформаторлар өзгермейтін шинамен (жүйемен) байланысты біртекті электр станция (эквивалентті генераторлар) болып табылады.

Электр станция жүйесінің қосынды қуаты қарастырылып отырған станцияның қуатынан біршама артық болып қабылданады. Кез келген режім жұмысы (U = const) жүйе шинасындағы кернеуінің өзгеруіне әкеледі.

10.1     сурет

 

 

10.2 суретте электр беріліс алмастыру сұлбасы көрсетілген, ол сұлбада активті кедергілер мен сыиымдылық жоқ және сұлба элементтері тек индуктивтік кедергілермен көрсетілген.

 

 

 

 

10.2 сурет

 

Генераторлардың, трансформаторлардың, индуктивтік кедергілрдің және желі қосындысы  жүйенің индуктивтілік кедергісінің нәтижесін береді:

 

                                Хс = Хг + Хт1 + 0,5Хл + Хт2 ,

 

мұнда, генератордың индуктивтілік кедергісін Хөтпелі кедергі деп түсінуге болады:

10.3 суретте электр беріліс жұмыс режімінің нормалды векторлық диаграммасы көрсетілген, одан  ОА = E sinδ және ВС = Iа Хс  кесінді теңдік байланысы шығады

 

                                             ,

 

мұнда  Iа – активты тоғы;

δ –таңдалған жүйенің кернеу векторына қатысты э.қ.к векторының бұралу бұрышы.

Екі теңдіктің екі жағын да U/Xc – ға көбейту арқылы мынаны аламыз:

 

                                            ,

немесе

 

                                             ,                                                     (10.1)

 

мұндағы  Р – генератор арқылы берілітін активті қуат;

         - генератордың өтпелі э.қ.к.

 

(10.1) теңдігі синусойдалды мінездемеден тұрады және генератор қуатының мінездемесі деп аталады. δ бұрышы ұлғайған сайын Р бірінші өседі, содан максималды мәнге жеткеннен кейін төмендей бастайды (10.4 суретті  қара).

                   

 

 

                                        10.3 сурет

 

Генератордың Е және қабылдағыш кернеуінің U берілген мәні бойынша, берілу қуатының нақты максимумы болады, ол қарастырылған қарапайым электр сұлбаларының идеалды қуат шегі деп аталады.

 

 

                                        ,                                                      (10.2)

 

 

Рm  аз қуат мәні бойынша генератор мен турбина қуат арасындағы тепе-теңдікке жетеді, әрі Ро турбина қуатының мәні бойынша сәйкес келетін екі мүмкін болатын нүкте генератор қуатының мінездемесіне және сонымен бірге δа мен δb   бұрыш мәндері  (10.4 суретті  қара). Бірақ электр берілісінің орнықтылған беріктілік жұмыс режімі тек қана δа  бұрышында болады. b нүктесіндегі режім беріктілікті емес және ұзақ бар болуы мүмкін емес.

 

10.4 сурет

 

а нүктесіндегі жұмыс режімін қарастырамыз. Осы нүктеде турбина және генератор қуаттары бір-бірін теңертіп тұрады. Егер, δа  бұрышы Δδ-ға дейін аздап өскен жағдайда бұрыштан синусойдалды қиылыспен генератор қуаты ΔР мәніне дейін өзгере бастайды, сонымен бірге а нүктесінде Δδ бұрышы өсуіне ΔР генераторының қуатының өзгеруі сәйкес келеді. Турбина қуаты δ бұрышына тәуелді емес және оның өзгеруі тұрақты және Ро-ға тең болады.

          Генератор қуатының өзгеру нәтижесінде турбина моментінің және  генератор теңдігі бұзыла бастайды  және машина валында тежеу мінезді артық момент пайда болады, өйткені генератордағы тежеу моменті ΔР қуатының өзгеруіне және турбинаның бұрылу моментіне әсер ете алады. Тежеу моменті арқылы генератор роторы баяу жұмыс істей бастайды, ол δ бұрышына қарай азаюы э.қ.к вектор роторымен байланысты ауысуын ескертіп отырады.

Бұрыштың азаюы нәтижесінде а нүктесінде жұмыстың бастапқы режімі қалыпына келеді, сонымен қатар режім берік болу керек. Тура солай а нүктесінде Δδ бұрышының теріс өсуінде болуы мүмкін.

b нүктесінде басқа жағдай болуы мүмкін. Мұнда Δδ бұрышы оң жаққа қарай өсуі ΔР генератор қуатының теріс өзгеруіне әкеледі. Тездету мінездеме тежеу моментінің пайда болуы генератор қуатының өзгеруіне әкеледі, соның әсері арқылы δ бұрышы кемімейді өседі.

Бұрыш ұлғайған сайын, генератор қуаты төмендейді, оның нәтижесінде бұрыш ұлғая береді және т.с.с. Процесс қабылданған жүйенің кернеу векторына қатысты э.қ.к векторының үздіксіз ауысуымен берге жүреді. (10.5 суретті қара) және станция синхрондалудан түсе бастайды. Сол арқылы b нүктесіндегі жұмыс режімі статикалық  берік емес және практика жөнінде жүзеге аспайды.

                      

                                     10.5 сурет

 

а нүктесі және де кез келген  басқа нүктеде қуаттың синусойдалды мінездемесі статикалық беріктілік режіміне жауап береді және керісінше барлық түскен мінездемелер – статикалық берік емес. Электр тораптарының статикалық формалды әсері бұрышқа ұлғаюына қуаттың ұлғаюы үшін жұмыс атқаруы мүмкін.

 Егер  ΔР/Δδ > 0 болса торап беріктілігі, егер осы теңдік теріс болса, онда торап берік емес. Шектеріне жеткен кезде, қарапайым тораптардың беріктілік критериясын жазып алуға болады:  

 

 

                                                > 0.

 

Турбина қуатын ұлғайтқан сайын ротор бұрышының өсуіне алып келеді, және статикалық беріктілік қорының азаюына алып келеді. Электр беріліс беріктілік қоры энергия жүйе шинасын станциямен байланыстыратын электр беріліс беріктілік қоры, апаттан кейінгі қысқа уақытта 8% және  нормалды режімде 20% - тен кем болмау керек.

 

 

11 дәріс. Генератор роторының қозғалысын реттеу. Басқару генераторымен электр беріліс қуатының мінездемесі

 

Дәріс мазмұны: генератор роторының қозғалысын теңгеру, ҚАБ (қоздыруды автоматты түрде басқару) типті ҚАБ генератор қуатының мінездемесі.

Дәріс мақсаты: генератор роторының қозғалыс теңгеруін шығару, ҚАБ типті ҚАБ-і бар генератордың жұмыс режімдерімен танысу.

 

11.1 Генератор роторының қозғалысының реттелуі

 

Генератор статор тізбегінің аздап ауытқуы δ бұрышына өсуі және азаюына қарай роторды қозғалтады (бұл артық моменттің белгісіне байланысты). Ауытқу роторға а үдеуі туралы хабарлайды, ол салыстырмалы  бірлікке ΔМ – артық моментіне пропорционалды және тұрақты Tj инерциясына кері пропорционалды:

 

 

                                                     (11.1)

 

 

 жылдамдықтың аздап өзгеруі кезіндегі Tj – тұрақты момент кедергісінде және артық моментінің номиналды кезінде 0-ден номиналды мәніне дейінгі ротор жылдамдығы өзгеретін уақыты. Ол былай анықталады:

 

 (с),                                                (11.2)

 

мұндағы GD2- қауырсын моменті, т м2;

n- айлану жылдамдығы, айн/мин;

Sном – генератордың номиналды қуаты, кВА.

(11.2) теңдеуіне келіп және уақыт бойынша екінші бұрыш туындысын үдеу көрсететінін есепке ала отырып,  (11.2) теңдеуіне қайтамыз

 

,                                                     (11.3)

одан мынаны аламыз

 

,                                          (11.4)

 

мұнда Ро – турбина қуаты;

Pmax – аппаты режімдегі қуаттың максималды мәні.

(11.4) теңдеу генератор роторының қозғалыс теңдеуі деп аталады. Оның шығарылуы δ = f(t) формасында уақыт бойынша δ бұрышының өзгеруіне әкеледі және генератор беріктілігі туралы талқылауға мүмкіндік береді.

 

 

11.2 Басқармалы генераторлармен электр беріліс қуатының мінездемесі

 

Принципиалды сұлба және орынбасу сұлбасы 11.1 суретте көрсетілген қарапайым жүйені қарастырамыз. Алмастыру сұлбасынан индуктивтік кедергінің жинағын анықтаймыз Хс = Хг + Хт1 + Хл + Хт2.  Генераторларда кернеуді басқару жүйесі жоқ деп қарастырайық.

        

11.1  сурет

 

Қарастырылған жүйенің векторлық диаграммасын қарастырамыз.  Uг - генераторлар шинасындағы кернеу мәнін алу үшін  U қабылдағыш кернеуін Хтл = Хт1 + Хл + Хт2  желі мен трансформаторлардың қосынды индуктивтілік кедергісіндегі кернеудің төмендеуімен қосу арқылы аламыз. Ары қарай Uг векторына Хг генератордан синхронды индуктивтік кедергісіндегі кернеудің төмендеуін қосу арқылы Е режіміндегі генераторлардың Э.Қ.К анықтаймыз. Uг  генератор шинасындағы кернеу векторы Хс толық кернеу төмендеуінің векторын екі кесіндіге бөледі. IХтл және  IХг – индуктивтік кедергілер мәніне қатысты Хтл және Хг .  δ- бұрышы генератор Э.Қ.К Е Δδ  векторына қарай өсуі кезінде диаграммада көрсетілгендей (11.2 суретті қара) штрихты сызықты жағдайға ауысады. Жаңа режімде Uг   генератор кернеуінің вектор мәнін табу үшін U және Е векторының соңын жалғайтын кернеудің толық түсу векторын Хтл және Хг  индуктивтік кедергілерінің мәндерінің қатынасын бөлу арқылы табуға болады. Диаграмадан көрсетілгендей,  Uг  кернеу векторы бұрышы өскен кезде Е векторына қарай δ бұралады, сонымен қатар азаяды. Бұл қорытынды желі үшін қосалқы станциялар шиналарындағы электр беріліс сұлба нүктесіндегі кез келген кернеу үшін дұрыс.

 

 

 

11.2 сурет

 

Генераторларда Uг  автоматты қоздыруды реттеуі  Uг  кернеуді бақылау бар болған жағдайда δ бұрышы өскен кезде кернеуді төмендетуіне мән беріп, генераторлар қозу тоғын ұлғайтады, сонымен бірге кернеу мәні бастапқы мәніне жеткенше Э.Қ.К  де ұлғайяды.  δ бұрышының әртүрлі мәніндегі қоздыруды автоматты түрде реттеу кезіндегі генератордың орнықтылық жұмыс режімін қарастыра отырып, Uг тұрақты кернеуден шығады. δ бұрышының өсуі кезінде генератор Э.Қ.К мәні ұлғая бастайды. 11.3 суретте Р = f (δ) топтама  мінездемесі көрсетілген, олар әртүрлі Э.Қ.К үшін тұрғызылған.

 

 

11.3 сурет

 

Егер қалыпты режімнің бастапқы нүктесі ретінде а нүктесін алсақ, онда Р0 қуатының өсуі кезінде (δ бұрышының өсуімен бірге жүретін) жаңа орнықты режімдер нүктесі векторлық диаграммаға сәйкес бір мінездемеден екінші мінездемеге өтуімен анықталады. Әртүрлі  қозу теңдеуі кезіндегі орнықты режімдер нұктесінің арасын жалғау арқылы, генератордың беттік мінездемесін аламыз. Ол   δ > 90 о бұрыш аймағында өседі  және оның максималды мәні δг = 90 о бұрышында жетеді, ондағы  δг - Uг  генератор шинасындағы кернеу вектор бұрышы. Қозуды басқару түрлері 90о үлкен бұрыш аймағының жұмысының болуына байланысты.

 

11.3 (ҚАБ) Қоздыруды автоматты түрде басқару түрлері

 

Қазіргі уақытта қоздыруды автоматты түрде басқарудың екі түрі қолданылады - пропорционалды және күштік жұмыс істейтін. Барлық режімдегі трансформатор жоғарғы кернеуі және генератор шинасындағы кернеуді тұрақты бір қалыпты  ұстау мүмкінділігі принципиалды түрде қоздыруды автоматты түрде басқаруының жақсы жұмыс істеуіне әсер етеді. Қоздыруды автоматты түрде басқарудың пропорционалды жұмыс істеуі (Eq ≈ const) Э.Қ.К тұрақты мәніне  әкелуге көмектеседі.  Қоздыруды автоматты түрде басқару параметрлері күштік коэффициенті және элементтердің уақытының тұрақтылығы болып табылады. P (δ), U (δ), U (P), Q (δ) және басқа жүйенің статикалық мінездемесін деформациялау, орнықтылық  режімнің параметрлерін өзгертеді, орнықтылық режімнің өзгеру кезіндегі кернеуді ұстау нақтылығын ауытқу бойынша күштік коэффициентті анықтайды. Күштік коэффициентті туынды бойынша тұрақтандыру коэффициенті деп аталады. Бұл коэффициенттер статикалық мінездемелерді өзгертпей жүйенің динамикалық мінездемесін деформациялау және жүйеге оң деформациялау енгізеді. Осының арқасында, өтпелі процесстердің өшуі жақсарады. Жобаның есептеулерінде синхронды машинаны  алмастыру сұлбасымен көрсетеді.  U = const, Хг = 0 (Қоздыруды автоматты түрде басқарудың синхронды түрде жасалуы) немесе Е'q = const, Хг = Х'd (Қоздыруды автоматты түрде басқарудың  пропорционалды әсері).

 

 

12 дәріс. Қарапайым жүйенің  динамикалық беріктілігі

 

Дәріс мазмұны: Қарапайым жүйенің  динамикалық беріктілік анализі.

Дәріс мақсаты: электр беріліс екі паралель тізбектерінің бірі ажырап қалған сәтте жүйенің жұмыс режімін қарастыру. Шинадағы бітпейтін қуаттың екі тізбекті желі арқылы электр станция жұмыс істейтін қарапайым жағдайды қарастырамыз. (U = соnst) шина жүйесінде кернеудің тұрақтылық  шарты қабылдау генератор ауытқуын жояды және динамикалық қатаңдылық анализін біршама жеңілдетеді. Принципиялды жағдайдағы динамикалық беріктілікті анықтау үшін екі параллелді электр беріліс тізбектерінің бірінің ажырау кезіндегі жағдайларды қарастырамыз. Ол қашықтау станцияны өзгермейтін кернеу шинасымен байланыстырады (12.1 суретті қара).

                 

                                         12.1 сурет

 

Нормалды режімдегі алмастыру сұлбасы 12.2,     а суретінде көрсетіледі. Жүйенің  индуктивтік кедергісі

 

                             Хс = Хг + Хт1 + 0,5Хл + Хт2 ,

 

осы шарттар бойынша қуаттың амплитудалық  мінездемесін анықтайды:

 

 

                                             

 

                    

 

                                          12.2 сурет

Электр беріліс желінің бір тізбегінің сөну кезінде жүйенің индуктивтік кедергісі нормалды режімнен қарағанда үлкен мәнді көрсетеді.

Тізбектің өшуі кезінде қуат мінездеме амплитудасы ЕU/Хс1 мәніне дейін төмендейді. Нормалды режімді шарттағы қуат мінездемесі және тізбектің сөнуі 12.3 суретте көрсетілген.

 

 

12.3 сурет

 

Нормалды режімге I сызығы сәйкес, сөнгеннен кейінгі режімге  II сызығы Р0 қуаты кезіндегі а нүктесі және  δ0  бұрышы сөнуге дейінгі жұмыс режімін анықтайды. b нүктесі сөнгеннен кейінгі жұмыс режімін анықтайды   ол нормалды режімдегі сияқты бұрыш мәні δ = δ болады. Сол арқылы, тізбек сөнген моментінде жұмыс режімі өзгереді және а нүктесімен сипатталмайды, ал  b  нүктесінің  жаңа сипаттамасымен сипатталады, ол генератор қуатының күтпеген  кезде азаюын реттейді.

Турбина қуаты Р0-ге тең және өзгермейді, үйткені агрегат айналуы жиілікті турбинаға әсер етеді, ол тізбектің  өшкен моменті кезінде өзінің нормалды мәнін сақтайды. Турбина валындағы моментінің қуатының тең еместігін және генератордың артық моментінің пайда болуына әсер етеді, оның әсері генератор – агрегат турбина тездете бастайды. U қабылдау жүйесінің шинасының кернеу векторы ω0 - өзгермейтін синхронды жылдамдықпен қозғалуына қарағанда, вектор генератор роторымен байланысты Э.Қ.К тез қозғалады. Айналу жылдамдылығының өзгеруі δ бұрышының өсуіне әкеледі және тізбек өшкен кезде генератор қуатының мінездемесінде жұмыс нүктесі с нүктесінен b нүктесіне қарай ауысады. Сонымен қатар, генератор қуаты өсе бастайды.

Бірақ, с нүктесіне дейін турбина қуаты генератор қуатынан көбірек болады және артық момент азайса да өзінің белгісін сақтап қалады, соған байланысты қатысты айналу жылдамдығы үздіксіз жоғарлайды. с нүктесінде турбина қуаты мен генератордың бір-бірін қайтадан біркелкі етіп ұстайды және артық момент о-ге тең.

Бірақ процесс бұл нүктеде тоқтамайды, өйткені ротордың айналу жылдамдығы мұнда ең үлкен мәнге жетеді және ротор с нүктесіне инерция арқылы өтеді. δ бұрышының өсуі кезінде генератор қуаты турбина қуатынан аспайды және артық момент өзінің белгісін өзгертеді. Ол агрегатты тежеп бастайды. v  қатысты айналу жылдамдығы енді азаяды және d нүктесін де айналу жылдамдығы 0-ге тең болады. Бұл d нүктесінде Е ЭҚК векторы U мен δ бұрыш ортасындағы кернеу векторы енді өспейтін сияқты бұрыштық жылдамдығы айланады. Бұл d нүктесіндегі Е ЭҚК  бұрыштық жылдамдығы вектор кернеуі U сияқты айналады және δ бұрышы олардың ортасында енді ұлғаймайды. Бірақ бұл процесс осымен тоқтатылмайды, өйткені турбина қуатының бір қалыпты болмауы және агрегат валындағы генераторда тежеу мінезді артық момент  бар, оның әсерінен айналу жиілігі азая бастайды, және қуат мінездемесіндегі  процессті мінездейтін жұмыс нүктесі с нүктесіне кері бағытта ауысады. Осы нүктені ротор инерция арқылы қайтадан өтеді, және b нүктесінің қасындағы бұрыш өзінің жаңа минималды мәніне жетеді, содан соң қайтадан ұлғая бастайды. Баяу өшу ауытқу ретінен кейін жаңа δуст - бұрыш мәні және бұрынғы Р0  -беріліс қуатының мәні арқылы с нүктеде жаңа орнықтылық режім орнатылады. δ бұрышының ауытқу кесіндісі 12.4 суретте көрсетілген .

 

 

12.4 сурет

 

(12.4 суретті қара) басқа процесс бар болуы мүмкін бе? С нүктесінен бастап ротор тежелуі ЭҚК v айналу жылдамдығына сәйкес азаяды. Алайда бұл процес фазасында бұрыш ұлғая береді, және егер ол δкр  - критикалық мәніне генератор қуатының синусойдасының құлау тармағындағы турбинаның Р0 қуатының горизанталі мен қиысылуы с нүктесіне қатысты жылдамдық v көрсеткіші нөлге дейін туссе, ары қарай машинаның валында артық момент қайтадан ұлғайтқыш болады,  v – жылдамдық тезірек ұлғая бастайды және генератор синхрондаудан шығып кетеді.  (12.6 суретті қара).

 

12.5 сурет

 

Осыған байланысты, тербелу процесінде с нүктесі өткен жағдайда орнықтылық  режімге қайтуы мүмкін емес.

 

 

12.6 сурет

 

с нүктесіндегі жаңа орнықтылық режіміндегі теориялық түрде бар болуына қарамастан машинаның тербелу процессі осы режімге ауысуы кезіндегі синхрондаудан машинаның шығуына әкелуі мүмкін. Осы беріктілікті бұзу сипаттамасы динамикалық деп аталады. Электр жүйелеріндегі динамикалық орнықтылықтық бұзылудың негізгі себептері қысқа тұйықталу және қуат сипаттамасының амплитудасының тез төмендеуі.

 

                                             

 13 дәріс. Желідегі қысқа тұйықталу кезіндегі динамикалық беріктілік

 

Дәріс мазмұны: желідегі қысқа тұйықталу кезіндегі динамикалық беріктілік.

Дәріс мақсаты:  аймақ шарты бойынша тербелу анализі.

 

Динамикалық беріктілік анализінің қажеттілігіне әкелетін кең таралған ауытқудың түрлері қысқа тұйықталу болып табылады. Ең алдымен шексіз қуатты шинаның электр беріліс екі тізбекті желі арқылы берілетін электр станцияның қарапайым жұмысының жағдайын қарастырамыз (13.1 суретті қара).

          

 

                                             13.1 сурет

 

13.2 суретте нормалды режімдегі қарастырылған жүйенің алмастыру жүйенің жеңілдетілген түрі көрсетілген. Ол жүйе элементтерінің индуктивтік кедергісіне тізбектей  жалғанған.

 

                                      Хс = Хг + Хт1 + 0,5Хл + Хт2 .

 

              

 

                                               13.2 сурет

 

Нормалды режімдегі қуат  сипаттамасы былай анықталады

 

                                           .

 

Бұл қатынас 13.4 суретте көрсетілген  (I қисық). Мысалы, егер бастапқы бір тізбектегі К нүктесінің желісінде симметриялық емес ҚТ болды делік.

Бұл режім алмастыру сұлбасы 13.3 а  суретінде көрсетілген, ондағы К нүктесінде Хк  ҚТ - дағы эквиваленттік  шунттық кедергі қосылған ол нөлдік және кері жүйелік кедергілерінен тұрады. Генератор ЭҚК өзгермеген жағдайдағы ҚТ соңынан сұлба конфигурациясы өзгеруіне байланысты жүйеге берілетін қуаттың мәні өзгереді. ҚТ кезіндегі қуаттың берілуін апатты режімге арналған қарапайым алмастыру сұлбасының ауысуы арқылы табуға болады. Бұл сұлба өзін сәуле түрінде көрсетіледі  Хк, Ха = Хг + Хт1 и Хb = 0,5Хл + Хт2, бір фазалық ҚТ үшін Хк = Х2 + Х0,  2-фазалы ҚТ үшін  Хк = Х2, жерге тұйықталған екі фазалы ҚТ үшін .

 

(13.3 б суретін қара) ұшбұрышқа жұлдызды түрден ауысқаннан кейін мынаны аламыз:

 

 

      ;    ;    ,           (13.1)

 

 және   индуктивтік кедергісі Е ЭҚК кернеулігі  мен U кернеуіне жалғанған  және аппаты режімдегі генератордың активті қуатына әсер етпейді және есептелмеуі де мүмкін.

 

 

               

 

                                          13.3 сурет

 

Генератордың толық активті қуатының ағыны  индуктивтік  кедергі арқылы ағады, ол генератор ЭҚК қабылдау жүйесінің кернеуімен байланыстырады. Осы жағдайда генератор қуатының сипаттамасы былай көрсетіледі

 

                                               ,                                                         (13.2)

 

мұндағы        =  .

 

Бұрыш тәуелділігі синусоидалды сипаттамадан тұрады, бірақ оның амплитудасы нормалды режімнен қарағанда мәні төмен. Екі сипаттама  13.4 суретте көрсетілген

 

13.4     сурет

 

Генератор арқылы берілетін  қуат және Е ЭҚК  ортасындағы бұрыш және нормалды режімдегі U кернеу Р0 және  δ0 арқылы сәйкес белгіленген.

Сұлба параметрінің өзгеруіне қатысты ҚТ моментіндегі қуат сипаттамасының бір түрінен екінші түріне ауысуы жүргізіледі және ротор инерциясынан кейінгі δ бұрышы шапшаң ауысуы мүмкін емес, сондықтан II қисықтағы δ0 бұрышын тапқан Р0 мәніне дейін генератормен берілген қуат төмендейді. Турбина қуаты өзгермейді және Р0-ге тең болады. Соның нәтижесінде машина валында артық момент пайда болады, ол ΔР(0) = Р0 – Р(0) қуатының артықшылығымен ескертілген. Осы моменттің әсерінен машина роторы жылдамдай бастайды және δ бұрышын ұлғайтады. Ары қарай процесс жүктелген желінің күтпеген кездегі өшуі кезіндегідей сапалы түрде жүреді. Бірнеше тербелістерден кейін, сөнетін амплитудалы ротордың салыстырмалы қозғалуы тоқтайды және оның жағдайы с нүктесімен анықталады, ол жаңа қуат мінездемесінің орнықтылық режімінің нүктесі болып табылады. Егер, II тармақ мінездемесіне түсетін Р0 қуатына сәйкес, ротор бірінші ауытқығанда δкр бұрышынан өтсе, онда артық момент өзінің белгісін өзгертіп, қайтадан шапшаңдату қалыпына келеді.  Ары қарай бұрыш мәні ұлғайған сәтте, моментте өсе бастайды және генератор синхрондалудан шығып кетеді. 

13.4 суреттегі мінездеме ротор бұрышының максималды ауытқуын анықтауына мүмкіндік береді, және жүйе беріктілікті сақталуын орнатады.

Шын мәнінде штрихталған алаң ординаты ΔР = Р0 – Р қуаттың артықшылығын көрсетеді, ол сол немесе басқа белгінің моментінің артықшылығын құрастырады. Салыстырмалы бірліктегі артық момент сандық түрде қуат артықшылығына тең болуы мүмкін ΔМ = ΔР. Қарастырылған жағдайда артық момент бірінші ротордың δ0 ден δуст айналу жылдамдығы және ротор қозғалған кездегі жылдамдату периодындағы пайда болған жұмысы мынаған тең:

 

,

 

мұндағы  - 13.4 суреттегі штрихталған abc аймағы.

 Осыған байланысты жылдамдық периоды кезіндегі ротор қорындағы кинетикалық энергия   - аймағына тең.  Бұл аймақ жылдамдық алаңы деп аталады. Тежелу периодында ротор өзінің сақтап қалған кинетикалық энергия қорын қайтарып  алады. Ротор сақтап қалған кинетикалық энергия біткеннен кейін Атез  тездету жұмысын теңгертеді, салыстырмалы жылдамдық 0-ге тең болады, өйткені кинетикалық энергия жылдамдық квадратына пропорционалды. Осы моментте ротор өзінің салыстырмалы қозғалысында тоқтатылады және олардың жеткен δm бұрышы ротор машинасының тербелуінің максималды бұрышы болып табылады. Сондықтан, δm бұрышын анықтау үшін мына теңдік қолданылады Атезтоқт  = 0 немесе тура сол сияқты

 

                                                                                                 (13.3)

 

(13.3) теңдік көрсетуі бойынша, бұрыштың максималды тербелуі бойынша тоқтату аймағы тездету алаңына тең болуы керек деп және есептелу қорытындысы d нүктесінің жағдайын табу керек болды (13.4 суретті қара).

Максималды мүмкін болатын тоқтату аймағы  аймағына тең болады. Егер, осы аймақ   тездету аймағынан кіші болса, онда жүйе синхрондалудан шығып кетеді. Мүмкін болатын тоқтату аймағы тездету аймағына қатысы беріктілік қорының коэффициенті деп аталады .

        

Мүмкін болатын тоқтату аймағынан кіші болған жағдайда зақымдалған тізбекті тез өшіру арқылы кейде беріктілік жұмысына қол жеткізуге болады.

Екінші тізбек арқылы жұмысында қалған қуатты беруге болады, ол ҚТ кезіндегі екінші тізбек арқылы берілетін қуаттан көп болады. Зақымдалған тізбекті өшірген кездегі қуат теңдігі келесідегідей көрсетіледі:

 

,

 

мұндағы  .

 

Осы қисық 13.5 суретте III қисық түрінде көрсетілген. I және II қисықтар ҚТ кезіндегі нормалды режімдегі мінездемені көрсетеді.

 

 

 

13.5     сурет

 

ҚТ моментінде берілетін қуат төмендейді және ротор тездете бастайды. Бірнеше d нүктесінде зақымдалған тізбек сөнді делік, сөну моментінде жұмыс III қисығындағы е нүктесіне ауысады және генераторлармен берілген қуат біршама жоғарылады. Соған байланысты, мүмкін болатын   тоқтату аймағы ұзақ сөнбеген ҚТ қарағанда үлкен болады, және осы өзара ұлғайған сайын сөну ертерек болады. Соған байланысты δотк  сөну бұрышы аз болады. Сонымен қатар, апатты тез ликвидация жасау жүйенің беріктілігін жоғарлатуға әкеледі. 13.5 сурет көмегі арқылы аймақтар ережесін қолданып,  δотк бұрыштың шектік мәнін графикалық түрде табуға болады, сонымен бірге берікті жұмысқа жету үшін зақымдалуды сөндіруді жүргізу керек. Осы бұрыш мәні тездету аймағының теңдігімен және максималды мүмкін болатын тоқтатылу аймағымен анықталады. Бірақ практикалық мақсат үшін ол жеткіліксіз. δотк бұрышын емес осы бұрышқа жететін ротордың уақыт аралығын білу керек, ол ҚТ өшу жіберілім уақытының шектігі деп аталады, ол тізбек тізбек интервалдар әдісі арқылы анықталады.  

 

14 дәріс. Электр жүйелеріндегі асинхронды режім

 

Дәріс мазмұны: асинхронды режімнің пайда болуы орнықталған асинхронды режім.

Дәріс мақсаты: асинхронды режімнің орнықталған процесін оқып үйрену. Асинхронды режім деп, генератор мен қозғалтқыштардың жұмыс режімінде ротордың айналу жылдамдығы синхромдыдан қалады. Асинхронды режімдерге мыналар жатады:

- синхрондыдан түскен кезден кейінгі синхронды  машинаның жұмысы;

- синхронды компенсаторларды қозғалтқыштардың асинхронды пускі немесе пусктері;

- қозғалтқыштардың өзінен-өзі шығуы.

Асинхронды режімде синхронды машинаның э.қ.к  векторы синхрондаудан шыққан машиналардың эқк-ң векторына сәйкес айналады, олар  жұмыста синхронды түрде болады.

 

14.1 Асинхронды режімнің пайда болуы

 

 Асинхронды режім динамикалық орнықтылықтың бұзылу салдарынан пайда болуы мүмкін, синхронды машинаның қозу шығыны салдарынан. Динамикалық беріктіліктің бұзылуы салдарынан генератордың асинхронды режімге өтуін қарастырамыз ( 14.1 суретті қара).

 

 

14.1     сурет

 

Электр беріліс желісінің берілуі күтпеген кезде сөнсе, ал содан кейін қайтадан қосылады. Осы кезде 1-ші мінездемеден 2-ші мінездемеге ауысады және қайтадан қайтып келеді. Бірақ  бұрышы аса үлкен,   үдеу аймағы  тежеу мүмкін болатын максималды аймағынан асып кетеді. G эквивалентті генератор бұрыш векторы - критикалық мәннен асады.  бұрыш ары қарай алып келуін тездететін артық моменті роторға әсерін тигізе бастайды.

Ротор жылдамдығы синхрондыдан айырмашылығы бар бола бастағанда, S тежеуі пайда бола бастайды ол жылдамдық айырмасы өскен сайын ұлғаяды. 

         Тежеу асинхронды моменттің пайда болуын көрсетеді, ол генератор шығысындағы кернеу  мен параметрлеріне байланысты. Сонымен жуықтап  деп алуға болады.

Тежелуі үлкейген сайын,  мәнін төмендете турбинаның қуатреттеушісі жұмыс  істей бастайды. Тежелу функциясы  бола тұра синхронды қуат толықсыма қуатты бола бастайды, сонымен қатар толықсуды  шақыра отырып  оған әсер етеді.

Тежелудің кейбір мәніне жеткенде  , турбина моменті орташа асинхронды моментпен теңеседі  Осы шарт қалыпты асинхронды режімнің басын анықтайды.

 

14.2  Қалыпты асинхронды режім

 

Қалыптанған асинхронды жүріс  тежелуімен мінезделеді 14.2 суретке сәйкес, асинхронды момент және турбина  моменті мінездемесінің қиылысу нүктесімен анықталады.

Егер, синхрондаудан шыққан машина қозған болса, онда өзара бір-бірін теңестіретін асинхронды моменттен басқа және генератор – турбина валына  турбина моменті синхронды айналу моменті сияқты әсер етеді. Осы белгісі өзгеретін момент  асинхронды режімде ротордың айналу жылдамдығын периодты түрде өзгеруін шақырады, сонымен қатар  орташа мәнінің жанындағы -ге дейін -нен өзгеретін толықсыма тежелуі де өзгереді         ( 14.3 суретті қара). Синхронды моменттің амплитудасы үлкен болған сайын тежелудің толықсу мәні максималды және минималды мәнінің айырмашылығы үлкен. Асинхронды режімдегі генераторының қозғалу теңдеуі келесі өрнек арқылы жазылуы мүмкін.

 

 

 .                                       (14.1)

 

Осы теңдеуді сол сақ тежеуге келтіреміз

 

 

                                                  14.2 сурет

     

                       

 

14.3сурет

 

Қозғалтқыш роторының үдеуі келесі түрде жазылуы мүмкін

 

                                                              (14.2)

 

мұнда  - ротордың синхронды және аралық айырмасындағы жылдамдық.

Салыстырмалы түрде ол былай көрсетіледі:

 

.                                                          (14.3)

 

 

(14.3) формуланы (14.2) ге қойып мынаны аламыз

 

.

 

Содан (14.1) теңдеуді, мына түрде жазамыз

 

 .                                                      (14.4)

 

Осыдан тежелудің кез-келген уақыт моментік табуға болады

 

 

.                                    (14.5) 

 

 

 

       15 дәріс. Синхронды  генераторлар мен қозғалтқыштарды қайта синхрондау

 

Дәріс мазмұны: синхронды генераторлар мен қозғалтқыштарды қайтып синхрондау.

 

Дәріс мақсаты: синхронизмнен шығып кеткен  генератордың нормалды жұмысын қалпына келтіру процессін оқып үйрену.

 

Көптеген синхронды машиналарға асинхронды режім қаупті емес.

Осы режімде генератор кей-кезде жүйеден біршама активті қуатты  қамтамасыз етеді. Ол статор тоғының ұлғаюына алып келеді. Үйткені статор  тоғының шектік мөлшері шектеулі болғандықтан генератордың активті шектік қуаты номиналды қуаттың 50-70% -ін шектейді, ал ірі  турбогенераторлардың 30-50%. Осы жағдай жүйедегі активті қуаттың дифециттіне алып келеді, ол асинхронды режімнің біршама кемшілігі болып табылады.

 

 

Асинхронды режімде жұмыс істеу мүмкінділігі және сол генератордың зақымдалуын шектеу ұзақтылығы.

Турбогенераторға асинхронды режімде 15-30 минут жұмыс істеуге болады, алгидрогенератордың жұмыс істеуі одан да  аз уақыт.Ол бірнеше минутқа дейін жетеді. Генератордың нормалды жұмысқа қайта оралуы, генератордың синхрондаудан шығып кеткен тораптың сөндірмей-ақ жүзеге асыруға болады. Оныасинхронды режімде біршама уақыт қолдануға болады, содан соң қайта синхрондалып синхрондауға кіруге әрекет жасау керек.

         Асинхронды режімдегі жұмыстағы генератор тежелуі нолге тең болса, онда генератор айналу жылдамдығы синхронды болады деген сөз, сонымен қатар

 

.

 

 

        Осы жағдайда тежеудің орта мәні

 

 

S=0  қажет шарт, бірақ генераторды синхрондалуға шақыру үшін жеткіліксіз. Екінші шартты шығару үшін 15.1 суретте көрсетілген қайта синхрондалу процессінің ағынын қарастырамыз.

Мысалы, Қоздыру тогын ұлғайту арқылы синхронды айналу моментті жоғарлатады, ол сонымен қатар тежелу толықсуының жоғарылауына әкеледі. Синхронды моменттің бір мәнінде тежелу нул арқылы өтеді, ол синхронды режімнің пайда болғанын көрсетеді.

Асинхронды режімге генератор қозғалысын  анықтайтын артық момент, үш қарастырушыдан тұрады

 

,

 

мұндағы Мт- турбина моменті;

      Мс, Мас- синхронды және асинхронды моменттер.

 

Тежелу 0-ге тең болғанда, асинхронды моментте 0-ге тең  болады. Содан генераторды синхрондауға шақыру шарты былай болады  Мс > Мт.

Осындай моменттердің қиылысында және S = 0-ге тең болғанда генератор валы тежегіш артық моментке әсер етеді, ол  бұрышының азаюын шақырады.

         Генератор роторы қозғалысты шетке қарай азайтады, авс тежелу аймағы сде үдеу аймағымен теңестіреді, содан с нүктесі аймағында сөну тербелісі пайда болады.

Соған қарағанда, қозу тоғы өсе бастайды, аймақтарды сонау синхронды моменттің мінездемесіне байланысты жүргізіледі, жоғарғы қозу тоғына сәйкес (үздік сызықпен көрсетілген).

Қайта синхрондау процессінде қозу тоғының ұлғаюы арқылы генераторды синхрондауға тез шақыруға әкеледі, соны есепке алу қажет.

Егер, > орындалмасы,қайта синхрондау негізсіз болады, бұрыш өсе бастайды ал генератор асинхронды режімде қалады.  

 

 

                                               15.1 сурет

 

Синхрондалуға кіргеннен кейін турбинаның жылдамдық реттеушісі энергия тасушының шығуын ұлғайтады, соның салдарынын турбина моменті ұлғаяды.

Осы жағдай үдеу аймағының ұлғаюына және тежелу аймағының азаюына әкеледі, ол келесі  тербелу циклдерінің синхрондаудан шығуын шақыруы мүмкін. Ол үдеу аймағының және тежеу аймағының азаюына әкеледі, келесі бір тербелістер циклының бірінде синхрондаудан шығуын шақыруы мүмкін.

Қозу тоғын реттеу арқылы синхрондаудан шығудан қашуға болады. Жылдамдықты реттеу және турбина мінездемесін ескеруімен тізбектік интервалдар әдісімен есептелуі мүмкін.

Жұмыстың синхронды режіммен жұмыс істеуін синхронды қозғалтқыштардың  жауапьты механизміне байланысты жүргізіледі, олар жұмыстағы қауіпсіз техника шарты және өндіріс технология жұмысын сақтау қажет.

Ол көп әдістермен жүзеге асуы мүмкін.

-         алдын-ала синхрондау;

-         қозғалтқышты синхрондауға тартуын қамтамасыз етуі кезіндегі жұмыс механизмін автоматты жүктемеден түсіруін алдын-ала синхрондауы;

-         қозғалтқыштың сөнуі және оның қайтадан автоматты түрде қосылуы.

 

Соңғы әдісте қозғалтқыштың қозуын сақтау кезінде синхронды қосылу негізгі мәнді алады. Синхрондалған қозғалтқыштың кернеу векторы фаза  бойынша сәйкес келмегенде және торапта ұрылу қосу тоғы пайда болады, ол шамамен  келесідегідей анықталады.

 

,

  

мұндағы - торап кернеуі мен  қозғалтқыш ЭҚК ортасындағы геометриялық айырмасы;

  - торап және қозғалтқыш кедергісі;

 кезінде ұрылу тоғы үлкен мәнге ие және қосылу кезіндегі қозғалтқыш орамаларының зақымдалуына шақыру керек.

Синхронды дамытушы құрылғы жұмысы, синхрондалған шиналардағы кернеу мәндерін белгіленуіне негізделген болса, онда қайта синхрондауды жүргізуші ажыратқыш соңы бойынша кернеу мәндерін әр кезде салыстыру болып отырады. U= айырмасы берілген Е мәнінен жоғарласы, ол өлшеу қателігіне қатысты  векторының тез екі жаққа кетуін анықтау басталады

                                                  ,

  мұндағы және -  кернеу векторының айналу жылдамдығы;

       -  -ден - дейін жылдамдықтың ұлғаю кезіндегі уақыты.

Үдеуді анықтағаннан кейін осы бұрыш және алдынғы бұрыш анықталады. и   кернеу нулі арқылы өтетін момент бойынша бұрыш бар.

 

16 дәріс. Электр жүйесінің беріктілігін көтеру үшін шаралар

 

Дәріс мазмұны: электр жүйесінің  беріктілігін көтеру үшін шаралар.

Дәріс мақсаты: электр жүйелерінің беріктілігін және сенімділігін  көтеретін шараларды оқып үйрену.

 

Электр жүйелерінің беріктілік дәрежесін көтеру үшін оның элементтерінің параметрлерін өзгерту режімінің параметрлерін және қосымша қондырғыны кіргізеді. Сонымен бірге келесі шарттарды және шектеуді есепке алу керек:

-         негізгі элементтердің параметрлерін өзгертпеу, жүйе жұмыс нормалды

режімдердің, экономикасының бұзылуына әкеледі;

-   орнықтылықты жақсарту үшін қондырғыларды қолдану оның бағасын

салыстырумен бірге және осы орнықтылық тұрінің бұзылуына тиген зақымымен бірге жүру керек.

Беріктілікті жоғарлату бойынша шараны таңдаған кезде берілген нұсқаның технико-экономикалық бағасы керек.

 

16.1 Электр жүйелерінің элементтер параметрлерін жақсартуға арналған шаралар

 

Генераторлар. Генератор параметрлері статикалық және динамикалық беріктілікке біршама әсерін тигізеді. Статикалық беріктілікке сезгіштік қасиеті жоқ аймақпен қоздыруды автоматты түрде басқару генераторды қолданғанда Хd синхронды индуктивтік кедергі әсер етеді, ал динамикалық беріктілікке Хd' өтпелі кедергі және Tj тұрақты инерциясы. Тұрақты инерциясы генератордың динамикалық беріктілігіне біршама әсер етеді. Егер Tj мәні үлкен болған сайын («ауыстыру» машина) артық моментінің әсері арқылы ротордың жылдамдығы баяу өзгереді. Ол жүйенің беріктілігін жоғарлата түседі, сонымен бірге апатты режімдегі берілген шекті уақытын жоғарлатады. Синхронды машинаны қозуын реттеу оның параметрлерін жақсарту әдісі сияқты қарастыруға болады. Генератордың жоғарғы төбелі қозу тогының күшті әсер ететін реттеушілерді динамикалық беріктілікті жоғарлату бойынша қосымша қондырғыларды байланыстыра отырып, индуктивтік кедергілердің азаюына жол бермеуге болады. Соның нәтижесінде  генератор мәндері  Хd = 1,5 – 2,0  және Хd' = 0,3 – 0,4 тең деп алуға болады және машина салмағын азайту және  бағасын төмендету арқылы тұрақты инерцияны төмендетуге болады.

Ажыратқыштар. ҚТ тез сөнуі динамикалық беріктілікті жақсарту үшін шешімді мән болып табылады. ҚТ өшу уақыты tв өзіндік ажыратқыш уақытынан қойылады және релелік қорғаныс уақытының әсерінен:

 

Тоткл = tв + tрз .

 

ҚТ өшу  уақытының азаюы, динамикалық беріктіліктің қорын көбейтеді.

Электр беріліс желілері. Желі параметрлері және олардың номиналды кернеуі жүйенің беріктілігіне біршама әсер етеді. Коронадағы шығынын азайту мақсатымен қолданатын желінің индуктивтік кедергісі сымдардың ажыратуынан төмендеуі мүмкін. Егер, фазалар үш сымға ажырап кетсе (500кВ ЖК) желінің  реактивтік кедергісін 25-30%  төмендетеді. ЖК реактивтік кедергілердіңбойлық (жиіліктік) компенсациясын қолдану арқылы желінің индуктивтік кедергісін азайтуға болады, ол статикалық конденсатор желісіне тізбектей қосу түрінде жүзеге асады. Сонымен қатар, желінің эквиваленттік кедергісі былай анықталады.   

 

Хэкв = х0L – Хс.

 

Хс конденсатор кедергісі үлкен болған сайын, желі параметрлер компенсациясының дәрежесі үлкен болады және компенсацияланған желі кіретін құрамына электр беріліс берілу қуатының шегі үлкен болады. Алыс электр беріліс өту мүмкіншілігін жоғарлату үшін басқармалы конденсаторлар және аралық синхронды компенсаторлар қолданады. 

 

16.2 Беріктілікті жоғарлату үшін қосымша қондырғылар

 

Трансформатор нейтралына қосылған кедергілер. Егер, берік тұйықталған торапты нейтралға жоғарлатпайтын кернеуді аз кедергі арқылы тұйықтаса, онда оқшаулама жұмыс тәртібі өзгермейді, ал симметриялы емес кезіндегі динамикалық жүйенің беріктілігі  жақсарады. 16.1 суретте көрсетілген сұлбада электр берілістігі симметриялы емес ҚТ қарастырамыз.

 

 

16.1 сурет

 

16.2 суретте активті кедергілерді есепке ала отырып, 0-дік тізбектің орынбасу сұлбасы көрсетілген. Осыдан шығатын активтік кедергі нөлдік тізбектердің қосымша кедергілерін жоғарлатады.

 

.

 

 

16.2 сурет

 

Осының нәтижесінде ҚТ шунтының кедергісі де көбейеді:

 

.

 

Онда (16.3 суретті қара) тура тізбекті сұлбаның өзара кедергісі азаяды. Ол апатты режім қуат сипаттамасының амплитудасының ұлғаюын шақырады (13.5 суреттегі II мінездемені қарастырамыз) ол abcd үдеуінің аймағын азайтады. Үдеу аймағын азайту арқылы динамикалық беріктіліктің коэффициент қорының ұлғаюына әкеледі.

16.3 сурет

 

Симметриялы емес ҚТ кезіндегі беріктілікті жоғарлату үшін генераторлардың электрлік тежеулері  қолданылады. Генератор  кез келген ауытқудан жылдамдайтын ротор параллельді немесе тізбектей қосылған активтік кедергілермен тоқтайды. (16.4 суретті қара).

 

                                            а                                         б

16.4 сурет

 

         Турбиналарды реттеу. Қуаттың баланссыздығы генераторлардың ауытқу кезінде пайда болатын, турбина қуатының төмендеуімен толық компенсациялайды немесе азайтылуы мүмкін. Егер турбина реттеушісі  инерциясыз болса, электр қуатының  өзгеруіне мән беруге болады, онда динамикалық беріктіліктің бұзылу мүмкінділігі жоқ болуы мүмкін. Сонымен бірге турбинаның жай реттеушісі біршама сезгіштік қасиеті жоқ аймақты инерциялық жүйелер болып табылады. Генераторды тербеліс кезінде олар жылдамдықтың өзгеруіне мән бермейді. Сонымен бірге, энергия тасушының тез шығуы гидравликалық соққыға әкеледі, немесе реттеуші клапандар арасындағы пар мөлшерін және парлық турбинаның бірінші қатарын кеңейтеді. Осы көріністер реттеу жүйесіндегі қосымша механикалық күшті шақырады. Газды турбиналар жоғарғы реттеуші мүмкінділігіне ие, оларда генераторлардың синхронды тербелу кезіндегі механикалық қуатты тез өзгертуге болады.

 

 Әдебиеттер тізімі

 

         1 Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970.

2. Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам в электрических системах. – М.: Энергия,1968.

3. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Высшая школа, 1978.

4. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под ред. Жукова В.А. – М.: Энергоатомиздат,1979.

5. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях / Под ред. Веникова В.А. – М.: Энергоатомиздат,1983.

6. Переходные процессы электрических систем в примерах и иллюстрациях: Уч. пособие. Под ред. В.А. Строева. – М., 1996.

7. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: учеб.пособие для вузов/ М-во образ. РФ. Новосибирский ГТУ. – Новосибирск – Москва: НГТУ, Мир,  АСТ, 2003.

8. Буль О.Б. Переходные процессы в электрических машинах и аппаратах и вопросы их проектирования: учеб.пособие для вузов/ Под ред. Гольдберга О.Д –М.: Высш. шк., 2001.  

 

Мазмұны

 

Кіріспе

1  дәріс.  Өтпелі процесске жалпы түсінік                                                       4

2  дәріс. Қысқа тұйықталу тогын есептеуінің ортақ нұсқауы                               7

3  дәріс. Симметриялық желідегі үш фазалы қысқа тұйықталу                          10

4  дәріс.Симметриялы емес ҚТ                                                                         13                                           

5  дәріс. Екі фазалы қысқа тұйықталумен бірге ток пен кернеу                          16                

6 дәріс. Алыс жерлердегі электр магнитті өтпелі процесстер                             20

7 дәріс. Алыс электр беріліс желісіндегі Қ.Т кезіндегі бос құраушылардың

анализі және есептемелері                                                                                       23

8   дәріс. Қысқа тұйықталу тоқтарын шектеу                                                        27

9   дәріс. Электр жүйелерінің беріктілігі                                                                31

10  дәріс. Жай жүйелердің статикалық беріктілігі                                                34

11 дәріс. Генератор роторының қозғалысын теңгеру. Басқару генераторымен

     электр беріліс қуатының   мінездемесі                                                              38

12 дәріс. Қарапайым жүйенің  динамикалық беріктілігі                                      41

13 дәріс. Желідегі қысқа тұйықталу кезіндегі динамикалық беріктілік             45

14  дәріс. Электр жүйелеріндегі асинхронды режім                                             50

15 дәріс. Синхронды  генераторлар мен қозғалтқыштарды қайта синхрондау  54

16 дәріс. Электр жүйесінің беріктілігін көтеру үшін шаралар                             57

 

                                                  2012ж. жиынтық жоспары,   264   реті