Учет несинфазности генераторов при расчетах токов в начальной момент короткого замыкания

Юрий [Yuriy] Павлович [P.] Гусев [Gusev]; Алишер [Alisher] Гафурджонович [G.] Каюмов [Kayumov]; Виталий [Vitaliy] Вадимович [V.] Говорин [Govorin]

doi:10.24160/1993-6982-2019-4-11-17

Юрий [Yuriy] Павлович [P.] Гусев [Gusev]
Алишер [Alisher] Гафурджонович [G.] Каюмов [Kayumov]
Виталий [Vitaliy] Вадимович [V.] Говорин [Govorin]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-4-11-17

Ключевые слова: метод расчета токов короткого замыкания, статическая несинфазность синхронных генераторов, координация уровней токов короткого замыкания, электроэнергетическая система

Аннотация

В настоящее время расчет токов короткого замыкания в электроэнергетических системах выполняется в соответствии с национальными стандартами, использующими ряд допущений, одним из которых является пренебрежение несинфазностью синхронных генераторов в режиме, предшествующем короткому замыканию. Из-за обострения проблемы обеспечения соответствия, установленного в электроэнергетических системах электрооборудования непрерывно возрастающему уровню токов короткого замыкания, ужесточаются требования к точности их расчета.

Для оценки влияния несинфазности генераторов на ток короткого замыкания и решения вопроса о целесообразности внесения изменений в регламентируемую стандартами методику расчета токов короткого замыкания проведено исследование влияния несинфазности синхронных генераторов с учетом параметров режима, предшествующего короткому замыканию, на ток в начальный момент короткого замыкания. Для анализа влияния несинфазности разработана математическая модель. Вариантные расчеты сделаны с помощью Mathcad. Исследование выполняли для синхронного генератора, работающего параллельно с электроэнергетической системой, варьировали факторы, отражающие особенности конструкции синхронных генераторов, их мощность в режиме, предшествующем короткому замыканию, электрическую удаленность синхронного генератора от электроэнергетической системы. В качестве исходных данных использованы параметры электрооборудования, установленного в электроэнергетической системе Республики Таджикистан.

Получена оценка влияния статической несинфазности синхронных генераторов на значение периодической составляющей тока короткого замыкания. Показано что неучёт несинфазности синхронных генераторов приводит к завышению значений токов короткого замыкания, рассчитанных по методам, соответствующим действующим стандартам, погрешность расчетов может достигать 14%. Рекомендовано учитывать статическую несинфазность синхронных генераторов при решении задач координации уровней токов короткого замыкания и для совершенствования методов расчета токов короткого замыкания в энергосистемах. Несинфазность синхронных генераторов должна быть принята во внимание при обосновании необходимости замены электрооборудования электростанций и подстанций в связи с ростом уровней токов короткого замыкания.

Сведения об авторах

Юрий [Yuriy] Павлович [P.] Гусев [Gusev]

кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой электрических станций НИУ «МЭИ», e-mail: GusevYP@mail.ru

Алишер [Alisher] Гафурджонович [G.] Каюмов [Kayumov]

аспирант кафедры электрических станций НИУ «МЭИ», e-mail: Kayumov_AG@mail.ru

Виталий [Vitaliy] Вадимович [V.] Говорин [Govorin]

магистрант кафедры электрических станций НИУ «МЭИ», e-mail: govorirk@gmail.com

Литература

1. IEC 60909-0—2016. Short-circuit Сurrents in Three Phases А.С. Systems.
2. ГОСТ Р 52735—2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.
3. Papadopoulos T.A. e.a. Static and Dynamic Calculation of Short-circuit Currents in Synchronous Generators // Proc. Intern. Conf. Power Syst. Trans. Delft, 2011. Pp. 1—7.
4. Глебов И.А., Харламова Е.Ф. Методика обработки опытных данных внезапного трехфазного короткого замыкания гидрогенератора // Известия РАН. Серия «Энергетика». 1999. № 3. С. 153—157.
5. Савина Н.В. и др. Учет нелинейных нагрузок при расчете коротких замыканий // Вестник Амурского гос. ун-та. Серия «Естественные и экономические науки». 2014. Вып. 65. С. 63—72.
6. Wang L. e. a. Methods of Interfacing Rotating Machine Models in Transient Simulation Programs // IEEE Trans. Power Delivery. 2010. V. 25. Iss. 2. Pp. 891—903.
7. Qiantu R. Present Situation of Short Circuit Current Control in Shanghai Power Grid and Countermeasures // Power Syst. Techn. 2005. V. 29 (2). Pp. 78—83.
8. Мамиконянц Л.Г. Анализ некоторых аспектов переходных и асинхронных режимов синхронных и асинхронных машин / под ред. Ю.Г. Шакаряна. М.: ЭЛКС-КМ, 2006.
9. Крючков И.П., Старшинов В.А., Гусев Ю.П., Пиратов М.В. Переходные процессы в электроэнергетических системах. М.: Изд-во МЭИ, 2008.
10. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанции. СПб.: БЧВ-Петербург, 2013.
11. Колчанова В.А., Колчанова В.А., Исаев Ю.Н., Лопатин В.В. Математические модели синхронного генератора при различных пространственных удалениях точки возмущения // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2 [Электрон. ресурс] https:// science-education.ru/ru/article/view?id=12293 (дата обращения 11.01.2019).
12. Карапетян И.Г., Файбисович Д.Л., Шапиро И.М. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. М.: ЭНАС, 2012.
--
Для цитирования: Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Учет несинфазности генераторов при расчетах токов в начальной момент короткого замыкания // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 11—17. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-11-17.
#
1. IEC 60909-0—2016. Short-circuit Surrents in Three Phases A.S. Systems.
2. GOST R 52735—2007. Korotkie Zamykaniya v Elektroustanovkakh. Metody Rascheta v Elektroustanovkakh Peremennogo Toka Napryazheniem Svyshe 1 kV. (in Russian).
3. Papadopoulos T.A. e.a. Static and Dynamic Calculation of Short-circuit Currents in Synchronous Generators. Proc. Intern. Conf. Power Syst. Trans. Delft, 2011:1—7.
4. Glebov I.A., KHarlamova Е.F. Metodika Obrabotki Opytnykh Dannykh Vnezapnogo Trekhfaznogo Korotkogo Zamykaniya Gidrogeneratora. Izvestiya RAN. Seriya «Energetika». 1999;3:153—157. (in Russian).
5. Savina N.V. i dr. Uchet Nelineynykh Nagruzok pri Raschete Korotkikh Zamykaniy. Vestnik Amurskogo Gos. Un-ta. Seriya «Еstestvennye i Ekonomicheskie Nauki» 2014;65:63—72. (in Russian).
6. Wang L. e. a. Methods of Interfacing Rotating Machine Models in Transient Simulation Programs. IEEE Trans. Power Delivery. 2010;25;2:891—903.
7. Qiantu R. Present Situation of Short Circuit Current Control in Shanghai Power Grid and Countermeasures. Power Syst. Techn. 2005;29 (2):78—83.
8. Mamikonyants L.G. Analiz Nekotorykh Aspektov Perekhodnykh i Asinkhronnykh Rezhimov Sinkhronnykh i Asinkhronnykh Mashin. Pod Red. Yu.G. Shakaryana. M.: ELKS-KM, 2006.
9. Kryuchkov I.P., Starshinov V.A., Gusev Yu.P., Piratov M.V. Perekhodnye Protsessy v Elektroenergeticheskikh Sistemakh. M.: Izd-vo MEI, 2008. (in Russian).
10. Neklepaev B.N., Kryuchkov I.P. Elektricheskaya Chast' Elektrostantsii. SPb.: BCHV-Peterburg, 2013. (in Russian).
11. Kolchanova V.A., Kolchanova V.A., Isaev Yu.N., Lopatin V.V. Matematicheskie Modeli Sinkhronnogo Generatora pri Razlichnykh Prostranstvennykh Udaleniyakh Tochki Vozmushcheniya. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya. 2014;2 [Elektron. Resurs] https://science- education.ru/ru/article/view?id=12293 (Data Obrashcheniya 11.01.2019). (in Russian).
12. Karapetyan I.G., Faybisovich D.L., Shapiro I.M. Spravochnik po Proektirovaniyu Elektricheskikh Setey. Pod Red. D.L. Faybisovicha. M.: ENAS, 2012. (in Russian).
--
For citation: Gusev Yu.P., Kayumov A.G., Govorin V.V Consideration of the Out-of-Phase Operating Conditions of Generators in the Power System in Calculating the Currents at the Short-Circuit Fault Initial Moment. Bulletin of MPEI. 2019;4:11—17. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-11-17.