3.4. Определение параметров схем замещения машин постоянного тока
Индуктивности обмоток машины постоянного тока и активное сопротивление обмотки якоря рекомендуется рассчитывать по формулам, приведенным в приложении 7.
4. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПИТАНИЕ ОТ ТРЕХФАЗНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Исходные данные для расчета и их условные обозначения
Исходные данные номинального режима вентильного преобразователя:
UdHOM- выпрямленное напряжение, В;
IdHOM- выпрямленный ток, А;
а ном - угол включения вентилей, эл. град.
Паспортные данные полупроводниковых приборов:
іуд - ударный неповторяющийся ток прибора, А;
J і2dt - максимально допустимое значение интеграла Джоуля в интервале времени 10 мс (защитный показатель), А2х;
Rg- дифференциальное сопротивление прибора, Ом;
n и m - числа соответственно последовательно и параллельно включенных в групповой вентиль полупроводниковых приборов.
Номинальные данные преобразовательных трансформаторов:
SHOM- полная мощность, кВ^А;
ином і - линейное напряжение первичной (сетевой) обмотки, В;
ином 2 - линейное напряжение вторичной (вентильной) обмотки, В;
DPk - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;
uk - напряжение короткого замыкания, %.
Параметры реакторов:
Ld - индуктивность сглаживающего реактора, Гн;
Rd - активное сопротивление сглаживающего реактора, Ом;
Lyp - индуктивность уравнительного реактора, Гн.
Исходные данные, характеризующие сеть переменного тока:
гуд - удельное активное сопротивление линии переменного тока, Ом/км;
худ - удельное индуктивное сопротивление линии переменного тока, Ом/км;
l - длина линии, км.
Исходные данные, характеризующие сеть постоянного тока:
гкб - удельное активное сопротивление полюсных кабелей (выводных, питающего, отсасывающего), Ом/км;
гкс - удельное активное сопротивление проводов контактной сети наземного транспорта, Ом/км;
rp - удельное активное сопротивление рельсов ряда параллельно соединенных путей, Ом/км;
гпп - удельное активное сопротивление линии постоянного тока в системе "провод-провод", Ом/км;
гпз - удельное активное сопротивление линии постоянного тока в системе "провод-земля", Ом/км.
Определяемые параметры, характеризующие вентильный преобразователь и примыкающую сеть переменного тока:
Rc, Xc - эквивалентные активное и индуктивное сопротивления системы переменного тока, Ом;
Rm, Хт - активное и индуктивное сопротивления преобразовательного трансформатора, отнесенные к одной вентильной обмотке, Ом;
RL, XL - активное и индуктивное сопротивления линии переменного тока, Ом;
RA - активное сопротивление анодных проводников, Ом;
RB - активное сопротивление вентиля (с учетом n последовательно и m параллельно соединенных полупроводниковых приборов), Ом;
Определяемые параметры, характеризующие сеть постоянного тока:
Rk6 - активное сопротивление выводных полюсных кабелей, Ом;
Rn - активное сопротивление питающего (+) кабеля, Ом;
Ro - активное сопротивление отсасывающего (-) кабеля, Ом;
R3 - сопротивление земли растеканию постоянного тока, Ом;
R3K - сопротивление заземляющего контура (заземлителя), Ом;
Rdl - активное сопротивление линии постоянного тока, Ом.
Расчет токов при коротком замыкании полюсов выпрямительного преобразователя
Расчетные схемы и схемы замещения
При составлении схемы замещения (черт. 4) параметры элементов расчетной схемы следует привести к ступени напряжения вторичной (вентильной) обмотки преобразовательного трансформатора в системе именованных единиц. Рекомендуемые формулы для расчета параметров схем замещения приведены в приложении 8.
Расчетная электрическая схема (а) и схема замещения (б) электроустановки с
выпрямительным агрегатом
Черт. 4
Схемы замещения трехфазных вентильных преобразователей, выполненных по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором и по трехфазной мостовой схеме, приведены на черт. 5.
Катодный реактор с параметрами Xd, Rd при оценке условий КЗ следует рассматривать как токоограничивающий, а при оценке условий нормальной работы нагрузки на постоянном токе - как сглаживающий.
Расчеты токов КЗ в установках, выполненных по схеме двенадцатифазного преобразования, следует выполнять с применением ЭВМ, используя, например, матричнотопологические методы расчета разветвленных цепей.
Расчетные условия
Токи КЗ для выбора и проверки агрегатного оборудования по условиям КЗ, а также для выбора защитных устройств следует рассчитывать при наиболее тяжелых условиях:
КЗ полюсов выпрямителя не сопровождается дуговыми явлениями в месте повреждения (исключая электроустановки с токами КЗ выше 100 кА);
момент возникновения КЗ совпадает с моментом открытия какого-либо вентиля.
Расчету подлежат амплитуда периодической составляющей фазного тока вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, максимальное значение тока КЗ в цепи переменного тока и вентилей, ударный ток, протекающий в полупроводниковом приборе, максимальное и среднее значения выпрямленного тока в месте повреждения.
Кроме того, проверяют тепловое действие тока КЗ на полупроводниковый прибор.
Расчет токов в случае КЗ полюсов неуправляемого выпрямительного агрегата при отсутствии (без учета) катодного реактора
При расчете токов в случае, когда неуправляемый выпрямитель не имеет катодного реактора, следует учитывать, что КЗ полюсов такого выпрямителя эквивалентно трехфазному КЗ вторичных (вентильных) обмоток преобразовательного трансформатора.
Амплитуду периодической составляющей фазного тока вторичной (вентильной) обмотки преобразовательного трансформатора (Im) в амперах следует определять по выражению
2
(34)
Eeгде E - действующее значение фазной ЭДС трехфазной системы переменного тока, В;
RS - суммарное активное сопротивление элементов одной фазы переменного тока, Ом
;
XS - суммарное индуктивное сопротивление элементов одной фазы переменного тока, Ом. Указанные параметры следует определять по формулам:
E=и //V3;
ном 2
Rs = Rc + Rm + Ra + Rb ;
Rb = Rd / (n / m);
Xs = Xc + Xm.
М
(35)
аксимальное значение тока КЗ в цепи переменного тока и вентилей (Imax) в амперах следует определять по соотношениюImax = (Imax / Im) Im,
где Imax / Im - ударный коэффициент цепи КЗ, определяемый по кривой 1 на черт. 6, в зависимости от отношения R/X короткозамкнутой цепи.
Схемы замещения преобразователей (при их работе группами по 2-3 вентиля)
а - две обратные звезды с уравнительным реактором; б - трехфазная мостовая
Черт. 5Зависимость отношения максимальной амплитуды тока КЗ к амплитуде
периодической составляющей этого тока от отношения R/X короткозамкнутой цепи
1 - неуправляемый выпрямитель; 2 - управляемый выпрямитель с электронной защитой
Черт. 6
Ударный ток, протекающий в полупроводниковом приборе, (іуд) в амперах следует определять с учетом m параллельных ветвей в цепи группового вентиля, т. е.
іуд = Imax / m. (36)
Тепловое действие тока КЗ на полупроводниковый прибор следует проверять, используя соотношение
tk
Iфк £|і2dt, (37)
0
где tk - продолжительность короткого замыкания, с;
Іэ>Ф - эффективное значение тока, протекающего через вентиль во время КЗ, которое допустимо принимать равным Iэф = Imax/42 при tk£ 20 мс и Iэф = Im/42 при tk> 20 мс.
Максимальное значение выпрямленного тока в месте повреждения (Idmax) в амперах следует определять по формулам:
при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным
р
(38)
(39)
еакторомIdmax = 2Imax;
при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме Idmax = Imax.
Примечание. При наличии в цепях групповых вентилей моста анодных реакторов следует использовать формулу
Idmax = 2,61 Im,
где Im= 2EЕ/(XЕ+ Xp) ,
Xap - индуктивное сопротивление анодного реактора, Ом.
Среднее значение выпрямленного тока в месте повреждения при установившемся режиме КЗ следует определять по формулам:
при выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором
Igy = (6 / p) I ; (40)
при выполнении преобразователей по трехфазной мостовой схеме
Igy = (3 / p) Im. (41)
Расчет токов в случае КЗ полюсов неуправляемого выпрямителя при наличии (при учете) катодного реактора
Если неуправляемый выпрямитель имеет катодный реактор, то при расчете токов допустимо считать, что выпрямленный ток идеально сглажен.
Расчетным режимом в рассматриваемом случае следует считать установившийся режим КЗ (так как начальные токи КЗ существенно ограничены катодным реактором). При это
м
следует учитывать, что в установившемся режиме КЗ полюсов неуправляемого выпрямителя с катодным реактором приводит к трехфазному КЗ вторичных (вентильных) обмоток преобразовательного трансформатора.
Среднее значение выпрямленного тока в месте повреждения в установившемся режиме КЗ (Idy) в амперах следует определять по формулам:
без учета активных сопротивлений цепей постоянного тока и выполнении преобразователей по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором
Idy = 2Im; (42)
с учетом активных сопротивлений цепей постоянного тока и той же схеме выпрямления
