Апериодических слагающих

Апериодические составляющие токов обмоток якоря создают поле, неподвижное относительно якоря, поэтому в переходном процессе участвуют контуры и в поперечной оси машины. При этом рассматривают переходное и сверхпереходное индуктивные сопротивления в поперечной оси машины.

Апериодические составляющие токов обмоток якоря создают поле, неподвижное относительно якоря, поэтому в переходном процессе участвуют контуры и в поперечной оси машины. При этом рассматривают переходное и сверхпереходное индуктивные сопротивления в поперечной оси машины.

ротора неподвижны относительно статора и направлены навстречу потоку статора. В результате сложного процесса взаимодействия апериодических токов статора и периодических токов ротора кратность токов в обмотках дополнительно возрастает. При этом если апериодические составляющие токов в обмотках ротора затухают с постоянными времени соответствующих обмоток: в демпферной обмотке — с постоянной времени T"d, в обмотке возбуждения — с постоянной времени T'd, — то периодические составляющие токов в обмотке возбуждения и в демпферной затухают с постоянной времени Та обмотки статора.

мышленной частоты защищаемых элементов. Иногда, однако, оказывается целесообразным применять электрические величины волновых процессов, гармонические, колебательные (знакопеременные) и апериодические составляющие переходного режима, а также наложенные токи повышенной, пониженной частоты и наложенный постоянный ток. Так, например, для осуществления защиты, линий сверхвысоких напряжений от КЗ в разработках ЭНИН используются электрические величины при волновых процессах, возникающих в момент появления повреждения [59].

Апериодические составляющие токов в фазах якоря создают неподвижное в пространстве магнитное поле, которое пересекает вращающийся ротор. Вследствие этого в обмотках ротора возникают периодические ЭДС и токи. Так как по продольной и поперечной осям ротор несимметричен (из-за разных величин воздушного зазора в явнополюсных машинах и из-за того, что по продольной оси

возникают апериодические составляющие токов, так же как и в обмотках трансформаторами. §XVI.l). В статорной обмотке появляется составляющая установившегося тока короткого замыкания. Вра-

Апериодические составляющие обмоток возбуждения и демпферной создают затухающие поля, пространственно направленные по оси ротора. Вследствие вращения ротора эти поля индуктируют в ста-торной обмотке э. д. с., вызывающие две периодические составляющие тока, имеющие частоту вращения, равную частоте питающей сети. Первая из них затухает с постоянной времени обмотки возбуждения, вторая — с постоянной времени демпферной обмотки.

Вследствие трансформаторного влияния апериодическая составляющая тока возникает не только в статорной обмотке, но и в обмотках возбуждения и демпферной, расположенных на роторе. Аналогично формуле (XVI. 10) апериодические составляющие обмоток возбуждения и демпферной могут быть представлены выражениями

При коротком замыкании в токах обмотки якоря есть периодические и апериодические составляющие ( 4.78). Периодические составляющие in создают вращающееся поле, неподвижное относительно ротора. Аперио-

При ином взаимном расположении обмоток статора и ротора в начальный момент короткого замыкания апериодическая составляющая тока может появиться только в фазе В — В' или как в фазе А — Л', так и в фазе В — В'. При учете активных сопротивлений обмоток апериодические составляющие потоков статора и ротора, как показывается ниже, не остаются неизменными, а постепенно затухают о определенными постоянными времени.

магнитный поток каждой фазы имеет две составляющие — симметричную Фт cos со? и апериодическую Фа, взаимно налагающиеся друг на друга, вследствие чего результирующий поток при включении теоретически может в два раза превысить поток машины при установившемся режиме работы. В многофазной машине периодические составляющие потоков отдельных фаз образуют результирующий поток, вращающийся в пространстве со скоростью пг = — fi '• р, а апериодические составляющие потоков — поток, неподвижный в пространстве.

Учет переходных процессов на линиях с сосредоточенными параметрами R и L подробно рассматривается в соответствующих курсах [29]. Подчеркивается появление в переходных токах апериодических слагающих, которые необходимо учитывать и при выполнении защиты. Здесь рассматриваются только апериодические слагающие в остаточных напряжениях. Например при трехфазном КЗ в сети ( 1.50), если

Определение токов и напряжений при переходных процессах на линиях с распределенными постоянными. При рассмотрении выполнения защит для достаточно длинных линий сверхвысоких и ультравысоких напряжений, работающих с временами срабатывания 0,01—0,02с, необходимо считаться с наличием при КЗ в мгновенных значениях токов и остаточных напряжений кроме апериодических слагающих еще свободных колебательных (знакопеременных) затухающих слагающих; при этом учитывается, что переходные процессы затухают относительно медленно в связи с малыми в них потерями.

теризуются наличием в электрических величинах (токах) кроме основных гармоник с частотой 50 Гц апериодических и затухающих знакопеременных слагающих (не гармоник), характеризуемых условно частотами, большими основной, но часто имеющих слагающие, близкие к последней. Приходится также считаться с переходными процессами, возникающими в самих устройствах защиты. Применительно к работе ТА основное внимание было, естественно, уделено влиянию на эту работу апериодических слагающих. Первые существенные исследования в этом направлении были проведены в конце 20-х годов для ТА с линейными характеристиками. В дальнейшем они уточнялись, в том числе и отечественными специалистами. В целях упрощения учитывалась только основная гармоника тока и соответствующая ей апериодическая слагающая. В этих условиях при возникновении КЗ аварийная слагающая тока t'i=/micos (at—6)—/micos6exp (—tjT\) или i'i = iinep—i\a, где 8 — угол, характеризующий фазу /i в момент /=0, /micos 6 — начальное значение апериодической слагающей i\a, T\ — ее постоянная времени, определяемая отношением LIR цепи, в которую включен ТА. При 6 = 90° j'ia вообще не возникает и ТА работает в' ранее рассматривавшихся установившихся режимах. При 6=0° iia имеет максимальные значения. Процесс его изменения во времени показан на 3.12, а. На 3.12,6 приведен возможный режим трансформации i\ и i\a для этого случая, полученный решением соответствующих дифференциальных или операторных уравнений. Его рассмотрение дает возможность сделать следующие выводы:

Возможные пути улучшения работы ТА в переходных режимах. Для улучшения работы ТА в переходных режимах, что особенно важно для обеспечения эффективной работы быстродействующих защит, предлагался ряд решений. Основным из них, относящимся к собственно ТА, является использование в их магнитопроводах немагнитных зазоров с размерами, достаточными для обеспечения характеристики, линейной в пределах возможных значений токов КЗ с учетом их апериодических слагающих. Применение таких зазоров практически устраняет и значительные остаточные индукции. Использование ТА с немагнитным зазором в СССР было предложено еще в начале 50-х годов в ТПИ (И. Д. Кутявин). В дальнейшем большой вклад в разработку таких ТА внес ИЭД АН УССР (И. М. Сирота, Б. С. Стогний), который довел эти разработки до практической реализации в системах напряжением выше 500 кВ. Использование ТА с зазором приводит при заданной вторичной нагрузке к увеличению сечения магнитопроводов. Поэтому их применение более эффективно при относительно небольших нагрузках; такие нагрузки могут обеспечиваться при использовании защит, построенных на микроэлектронной или микропроцессорной элементной базе. При оценке областей применения ТА с немагнитным зазором основным остается

вопрос о вероятности появления значительных апериодических слагающих, которые могут возникать в цепях с преобладающей индуктивностью только в моменты КЗ с малыми значениями мгновенных напряжений, что в системах сверхвысоких напряжений маловероятно. Следует также Отметить выявившиеся затруднения использования ТА с немагнитным зазором для защит с несколькими группами ТА разного типа (с зазором и без зазора). Поэтому рассматриваемый вопрос требует дальнейшего уточнения. Возможным путем улучшения работы ТА в переходных режимах является использование быстродействующих защит, работающих в самом начале возникновения КЗ в доли четверти периода промышленной частоты, когда электромагнитные ТА работают в линейном режиме (насыщение не началось). Способ был предложен за рубежом применительно к защитам на микроэлектронной элементной базе. У нас пока не реализован.

Другие способы отстройки от неблагоприятного влияния апериодических слагающих (использование разного рода фильтрации и т. п.), применяемые на практике, относятся уже не к выполнению ТА, а к ИО защиты.

обеспечивает естественную отстройку от апериодических слагающих в токе 1\ и снятие затруднений с выбором сечений соединительных проводов. Однако для высоких и сверхвысоких напряжений TAV распространения не подучили из-за их громоздкости, возможных технологических затруднений в изготовлении и присоединении нескольких нагрузок. Для установок напряжением до 6—10 кВ [43] нашли применение TAV с использованием ферритовых магнитопроводов. Трансформаторы тока, работающие в режиме TAV, применяются для выполнения простых и дешевых магнитных ИП, являющихся разновидностью магнитных зондов.

при этом iH6 может иметь максимальное значение не в начальные моменты возникновения КЗ, а несколько позже; возможно возникновение переходного г'Нб в трехфазных схемах защит, имеющего знакопеременный характер ( 8.6, б), отмеченный (одним из первых) А. М. Ракови-чем; время существования больших переходных г'Нб не превосходит долей секунды; для снижения t'H6 полезно включение в дифференциальную цепь последовательно с ОТ добавочного (обычно активного) сопротивления; значительное влияние на процесс оказывают постоянные времени Т\ и Т2 соответственно первичной цепи до точки внешнего КЗ и вторичной цепи защиты. Следует, однако, учитывать, как это уже отмечалось в гл. 3, что для появления в токах to, определяющих г'нб, больших апериодических слагающих повреждение должно возникать в моменты, когда мгновенные значения напряжений в системе малы; однако перекрытия более вероятны при и, приближающихся к Um. Поэтому при вероятностном подходе появление t'H6 с большими апериодическими слагающими менее вероятно, чем с малыми.

Необходимо отметить, что токи /Нб при качаниях с учетом отсутствия в них больших апериодических слагающих оказываются меньшими, чем при внешних КЗ. Однако приходится считаться со случаями наложения КЗ на качания, когда соотношения могут быть другими. В процессе эксплуатации защиты приходится, в основном в случае прокладки вспомогательных проводов вне пределов данной установки, считаться с возможностью их повреждения. При КЗ между жилами вспомогательных проводов цепь тока ОТ шунтируется местом повреждения и защита может отказать при КЗ в защищаемой зоне. При разрыве этих проводов /г одного из ТА пройдет через ОТ и в случае /с,р<
Использование апериодических слагающих в токе t'H6 для отстройки защит от переходных токов небаланса. Способ обеспечивает загрубление защит при внешних КЗ двумя путями: включением ОТ через промежуточные насыщающиеся ТА (TALT) или выделением апериодической слагающей и использованием ее для торможения специального дифференциального ОТ, что позволяет автоматически загрублять защиту при внешних КЗ, увеличивая ее /с,з (разрабатывался в СРЗиУ ТЭП Г. Т. Греком и В. Л. Фабрикантом). Возможно также загрубление защиты при внешних КЗ всеми составляющими tH6, кроме первой гармоники.

статорной обмотке от времени приведена на 14.3. Коэффициент &з определяется кратностью симметричной составляющей пускового тока в начале пуска, даваемой заводами-изготовителями и в несколько раз превосходящей /дв.ном. Для синхронных двигателей расчетным является, наоборот, внешнее трехфазное КЗ. В этом случае под k3 следует понимать кратность симметричной слагающей (для ^=0) I&) по отношению к /Дв,ном, равную /дв,ном/^. Коэффициент отстройки &отс учитывает наличие апериодических слагающих в расчетных токах, режимы с неуспевшими затухнуть собственными ЭДС асинхронных двигателей и т. п.;