Продольная нессиметрия в аварийных режимах СЭС

Конечной целью анализа таких режимов является расчет значений токов и направлений в ветвях повреждений и в заданных точках СЭС. Этот расчет необходим для выбора элементов СЭС, релейной защиты, а также для анализа работы устройств системной автоматики.

При математическом описании продольную несимметрию можно представить как включение в рассечку каждой фазы неодинаковых сопротивлений. При этом сопротивления могут быть связаны между собой взаимоиндукцией, значения которой для каждой пары могут быть различными. При этом исходят из следующих соображений (при учете только основной гармоники токов и направлений):

· включение сопротивления в рассечку фазы при неизменной ЭДС источника питания равноценно шунтированию (накоротко) таких же сопротивлений в остальных фазах;

· шунтирование сопротивления в фазе равноценно включению такого же сопротивления, но с противоположным знаком, в эту же фазу;

· разрыв фазы равноценен включению в месте разрыва источника напряжения, равного падению напряжения на концах разорванной фазы.

Как и для поперечной несимметрии, при расчете продольной несимметрии эффективным является метод симметричных составляющих, в соответствии с которым рассчитываемые величины можно выразить через симметричные составляющие тока и напряжения фазы А, которую примем за основную фазу:

(6.1)

и

(6.2)

Токи каждой из последовательностей вызывают падение напряжения соответствующих последовательностей. Взаимосвязь этих величин описывается системой уравнений

(6.3)

где суммарная ЭДС источников питания (действующая только в схеме замещения прямой последовательности; результирующие сопротивления прямой, обратной, нулевой последовательностей относительно места нарушения продольной симметрии.

Как и при поперечной несимметрии, получение расчетных соотношений базируется на решениях системы уравнений (6.1, 6.2, 6.3) с учетом граничных условий для рассматриваемого аварийного участка цепи.

Реальная схема электрической сети с однократной продольной несимметрией (разрыв одной или двух фаз, включение неодинаковых сопротивлений) приводится к схемам замещения без разрыва. Это достигается введением в месте повреждения источника продольного напряжения, имеющего значение, равное падению напряжения в месте продольной несимметрии.

Для выделенной основной фазы, как и в случае поперечной несимметрии, составляют схемы замещения отдельных последовательностей. На основе их анализа находят расчетные соотношения для составления комплексной схемы замещения конкретного вида продольной несимметрии. По комплексной схеме замещения основной фазы определяют токи и направления в любой точке электрической сети.

Однократная продольная несимметрия в трехфазной системе (другое название – неполнофазный режим трехфазной системы) может быть следствием неодновременной пофазной коммутации, разрыва фаз, пофазного различия нагрузки и т.п. Так неполнофазный режим возникает при неодновременном размыкании контактов коммутационного аппарата (неодновременно появляется дуга отключаемого тока между контактными парами разных фаз), перегорании предохранителей в одной или двух фазах, несинхронном включении синхронных машин, аварийном отключении фаз ЛЭП, при потере электрического контакта в одной из фаз кабеля и в других случаях.

Неблагоприятной особенностью неполнофазных режимов является то, что они, как правило, не выявляются обычными видами релейных защит (максимально токовыми, минимального напряжения) и, следовательно, могут существовать длительное время. Значит, длительное время могут существовать токи симметричной составляющей обратной последовательности. При этом электрические двигатели перегреваются и часто выходят из строя. Во многих случаях неполнофазных режимов защита от перегрузки электродвигателей оказывается неэффективной.