Расчет токов короткого замыкания. Составление схемы замещения нулевой последовательности.

При применении метода симметричных составляющих к расчету любого несимметричного режима основной задачей является составление схем замещения в общем случае всех трех последовательностей: прямой, обратной и нулевой. При аналитическом решении поставленной задачи по этим схемам находят результирующие сопротивления отдельных последовательностей рассматриваемой системы относительно места, где возникла несимметрия. Из схемы замещения прямой последовательности также находят результирующую ЭДС относительно той же точки. Схемы замещения отдельных последовательностей составляют в соответствии с указаниям [2]. В частности, элементы схем замещения выражают в именованных или относительных единицах, приведенных к базисным условиям.

Схемы прямой и обратной последовательностей.

Схема прямой последовательности является обычной схемой, составленной для расчета симметричного трехфазного режима. В нее вводят генераторы и нагрузки с соответствующими реактивностями и ЭДС в зависимости от момента времени. Все остальные элементы вводятся в схему неизменными во времени сопротивлениями.

Рис. 9.13. Результирующая схема замещения прямой последовательности

Поскольку пути циркуляции токов обратной последовательности те же, что и для токов прямой последовательности, схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие между ними состоит в том, что в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих ветвей условно принимают равными нулю. Кроме того, реактивности обратной последовательности синхронных машин и нагрузок практически постоянны и не зависят от вида и условий возникшей несимметрии, а также от времени.

Началом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и нагрузочных ветвей. Это точка нулевого потенциала схемы соответствующей последовательности. Концом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, где возникла рассматриваемая несимметрия. При продольной несимметрии каждая из схем имеет два конца – точки, между которыми расположена данная несимметрия. К концу или между концами схем отдельных последовательностей приложены напряжения соответствующих последовательностей, возникшие в месте несимметрии. В результате преобразований схемы прямой и обратной последовательностей сводятся к виду, показанному на рис. 9.14. Там же даны основные уравнения.

. Рис. 9.14. Результирующая схема замещения обратной последовательности

Схема нулевой последовательности.

Токи нулевой последовательности по существу являются однофазным током, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю. Путь циркуляции токов резко отличается от пути, по которому проходят токи прямой или обратной последовательности.

Схема нулевой последовательности в значительной степени определяется соединением обмоток трансформаторов и автотрансформаторов.

Составление схемы нулевой последовательности начинается от точки, где возникла несимметрия, считая, что в этой точке все фазы замкнуты накоротко и к ней приложено напряжение нулевой последовательности.

 

а) б)

Рис. 9.15. Напряжение нулевой последовательности

а) при поперечной несимметрии; б) при продольной несимметрии

 

В зависимости от вида несимметрии это напряжение прикладывается или относительно земли (поперечная несимметрия, рис. 9.15а) или последовательно, в рассечку фазных проводов (продольная несимметрия, рис. 9.15б). Параметры схемы нулевой последовательности не зависят от времени. Схема имеет начало – точку нулевого потенциала и конец – точку, где возникла несимметрия.

Когда напряжение нулевой последовательности приложено относительно земли, то при отсутствии емкостной проводимости для циркуляции токов нулевой последовательности необходима, по меньшей мере, одна заземленная нейтраль в той же электрически связанной цепи, где приложено напряжение. При нескольких заземленных нейтралях в этой цепи образуется несколько параллельных контуров для токов нулевой последовательности. При продольной несимметрии циркуляция токов нулевой последовательности возможна даже при отсутствии заземленных нейтралей, если при этом имеется замкнутый контур через обходные пути той же электрически связанной цепи.

Сопротивление, через которое заземлена нейтраль трансформатора либо нагрузки, должно быть введено в схему нулевой последовательности утроенной величиной. Это обусловлено тем, что схема составляется для одной фазы, а через сопротивление протекает сумма трех токов всех фаз. В результате преобразований схема нулевой последовательностей сводится к виду, показанному на рисунке 9.16. Там же дано основное уравнение.

Рис. 9.16. Результирующая схема замещения нулевой последовательности

 

Результирующие ЭДС и сопротивления.

Этапом аналитического расчета несимметричного режима является определение результирующих сопротивлений и ЭДС схем отдельных последовательностей, относительно места несимметрии. При этом преобразования схем при продольной и поперечной несимметрии существенно различаются [16].

Рассмотрим схему на рисунке 9.17а.

 

а)

Поперечная несимметрия Продольная несимметрия

б) в)

г) д)

Рис. 9.17. Пример составления схем отдельных последовательностей

а) исходная схема; б), в) прямая последовательность; г), д) нулевая последовательность

Соотношения между величинами результирующих сопротивлений одноименной последовательности при поперечной и продольной несимметриях в одной и той же точке могут быть разными в зависимости от схемы, места несимметрии и других факторов.

36. Устройство бронированного кабеля. Обозначение на схемах. Выбор.