Схемы замещения для токов различных последовательностей

<5 6 789 10 11 >

Схема замещения прямой последовательности составляется также как и для расчета трехфазного короткого замыкания. В зависимости от применяемого метода расчета и момента времени генераторы и нагрузки вводятся в схему соответствующими реактивностями Х иЭДС. Все остальные элементы вводятся в схему неизменными во времени сопротивлениями.
Схема замещения обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Однако в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих ветвей условно принимают равными нулю. Считают, что реактивности обратной последовательности синхронных машин и нагрузок постоянны для любого момента времени и не зависят от вида и условий несимметрии.

Приближенные значения сопротивлений обратной последовательности Х₂для генераторов, двигателей и обобщенной нагрузки приведены ниже:

Х₂

Машины без демпферных обмоток....................................................................1,45

Турбогенераторы и машины с демпферными обмотками...............................1,22

Машины с полной демпферной обмоткой...............................................................

Обобщенная нагрузка (для сетей напряжением 6-10 кВ).................................0,35

Обобщенная нагрузка (для сетей напряжением 35 кВ)....................................0,45

Обычно для обобщенной нагрузки сопротивление обратной последовательности принимают равным Х₂ = 0,35, считая эту величину отнесенной к полной рабочей мощности нагрузки и среднему номинальному напряжению той ступени, к которой она присоединена.

Параметры остальных элементов (токоограничивающего реактора, трансформатора, воздушных и кабельных линий) в схеме обратной последовательности соответствуют их величинам в схеме прямой последовательности.

Началами схем замещения прямой или обратной последовательностей, обозначаемыми буквами и Н₂, являются нейтрали генерирующих источников и нагрузки; концами схем, обозначаемыми и , является точка к.з.

Схема нулевой последовательности в значительной степени определяется соединением обмоток трансформаторов и автотрансформаторов, т.к. ток нулевой последовательности является, по существу, однофазным, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю.

Сопротивления элементов электрической системы в схеме замещения нулевой последовательности в общем случае существенно отличаются от их сопротивлений в схемах прямой и обратной последовательностей. Рассмотрим сопротивления нулевой последовательности для характерных элементов энергосистем.

Синхронные машины. Сопротивление нулевой последовательности синхронных машин существенно зависит от типа обмотки, колеблясь в широких пределах:
. Как правило, схемы соединения обмоток трансформаторов подбирают таким, чтобы исключить протекание через генераторы токов нулевой последовательности.

Обобщенная нагрузка.Сопротивление нулевой последовательности обобщенной нагрузки определяется схемами соединения входящих в неё элементов и питающих обмоток понижающих трансформаторов. Как правило, питающие обмотки понижающих трансформаторов соединяются в "треугольник" ( ), что исключает проникновения в нагрузку токов нулевой последовательности.

Трансформаторы. Величина сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов определяется их конструкцией и схемой соединения обмоток: "треугольник" ( ), "звезда" с заземленной нейтралью (У-), "звезда" с незаземленной нейтралью (У). Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов со стороны обмотки, соединенной в "треугольник" или в "звезду" с незаземленной нейтралью = , так как для тока нулевой последовательности нет пути возврата через землю. Этим исключается возможность протекания токов нулевой последовательности в других обмотках этих трансформаторов (рис.2.).

Рис. 2 . Соединения обмоток трансформаторов и их схемы замещения для токов

нулевой последовательности.

Ток нулевой последовательности может протекать от точки к.з. только в сторону обмоток, соединенных в "звезду" с заземленной нейтралью. Сопротивление нулевой последовательности в этом случае зависит от схемы соединения других обмоток и от наличия в цепях этих обмоток контуров для прохождения токов нулевой последовательности (рис.3).

Показанное на схемах рис.3, а) - г) сопротивление ветви намагничивания зависит от конструкции трансформатора. Для групп из трех однофазных трансформаторов и трехфазных пятистержневых трансформаторов = 0,3 1,0 о.е. Схемы замещения трехобмоточных трансформаторов определяют аналогично.

Если в нейтраль обмотки трансформатора, по которой протекает ток нулевой последовательности, включено сопротивление X_N, то оно вводится в схему замещения утроенной величиной 3X_N.

Автотрансформаторы. Схема замещения нулевой последовательности автотрансформаторов с заземленной наглухо нейтралью подобна схеме замещения нулевой последовательности аналогичных по числу и схеме соединения обмоток трансформаторов.

Рис. 3. Соединения обмоток трансформаторов и их схемы замещения для токов нулевой последовательности

Воздушные электрические линии.Сопротивление нулевой последовательности воздушных линий больше, чем сопротивление прямой (обратной) последовательности и существенно зависит от материала и схемы подключения грозозащитных тросов, а также от наличия и параметров других линий электропередачи, идущих по общей трассе на близком расстоянии друг от друга. Средние значения сопротивлений воздушных электрических линий приведены ниже:

Х₀

Одноцепная без тросов....................................................................................................3,5

Одноцепная со стальными тросами...............................................................................3

Одноцепная со сталеалюминиевыми тросами..............................................................2

Двухцепная без тросов....................................................................................................5,5

Двухцепная со стальными тросами...............................................................................4,7

Двухцепная со сталеалюминиевыми тросами..............................................................3

Кабельные электрические линии.Сопротивление нулевой последовательности кабелей Х₀зависит от типа кабеля, способа его прокладки, параметров оболочки ихарактера её заземления, параметров заземлителей и т.п. Ориентировочно в практических расчетах принимают Х₀=(3,5

Токоограничивающие реакторы. Сопротивление нулевой последовательности обычно принимают Х₀ = Х₂ = X₁.

При составлении схемы замещения нулевой последовательности следует быть особо внимательным. Её начинают строить от точки к.з., включая только те элементы, по которым могут проходить токи нулевой последовательности. Токи нулевой последовательности имеют сравнительно небольшую зону прохождения по сети. Протекая через обмотки трансформаторов, соединенных в "звезду" с заземленной нейтралью, они наводят в других обмотках ЭДС и будут протекать в них в том случае, если они соединены в «треугольник», замыкаясь в нем, или в звезду с заземленной нейтралью при наличии ещё заземленных нейтралей.

Началом схемы нулевой последовательности является точка с нулевым потенциалом, а концом - точка к.з..