1

Тема: КЗ на шинах генератора

Здравствуйте. Сам я не релейщик по специальности, хоть и электрик, поэтому пишу в студенческом разделе. Заранее извините за глупый вопрос.

Открыл учебник Чернобровова за 71 год и уже на первых страницах зашел в тупик. Там автор описывает последствия КЗ и одним из них является нарушение параллельной работы генераторов. Он говорит что при кз вблизи генератора, напряжение там падает до нуля, а следовательно и нагрузка тоже, значит противодействующий момент также становится равным нулю. А так как в турбину поступает прежнее количество пара, то скорость возрастает и т. д.

Я привык думать что с возрастанием тока (то есть нагрузки) противодействующий момент растет, а тут наоборот. Объясните пожалуйста почему так. Ну или хотя бы в каком направлении копать. Заранее спасибо.

2

Re: КЗ на шинах генератора

Да, всё именно так и есть, как пишут в учебниках. Момент сопротивления на валу генератора (и турбины, это в общем одно целое, они жёстко связаны) определяется активной слагающей тока. Как раз физически всё логично - мощность за промежуток времени, т.е. энергия расширяющегося пара или падающей воды,  ускоряет турбину, а тормозит её мощность за промежуток времени, энергия, отдаваемая в нагрузку: нагрев нитей ламп накаливания, вращение приводов машин и механизмов, печи и т.п. Если эта мощность отдаваться перестаёт (напряжение снижено при КЗ), то турбина разгоняется.
Это распространённое заблуждение, что при КЗ генераторы тормозятся, снижается скорость вращения. Ведь ток КЗ, вспомните все расчёты, он ведь или совсем индуктивный в сетях ВН, или в основном индуктивный. По величине он существенно больше тока нагрузки, но момент сопротивления на валу генератора создаёт только активная слагающая тока КЗ (часть мощности, которая идёт на нагрев проводников в цепи КЗ, и только).
Попытался быстро найти "правильный ответ" в правильных книгах (Веников, Костенко-Пиотровский, Ульянов). Быстро не получилось. Может быть, попозже, по ходу обсуждения ...

3

Re: КЗ на шинах генератора

St. пишет:

. Он говорит что при кз вблизи генератора, напряжение там падает до нуля, а следовательно и нагрузка тоже, значит противодействующий момент также становится равным нулю.

На мой взгляд, здесь путается причина со следствием: напряжение действительно падает до нуля, но причиной торможения/ускорения являются процессы, где оно не фигурирует как независимый параметр. В принципе, в #2, правильно написано.
Причина - у генератора в основном индуктивное сопротивление.
Магнитный поток обмотки возбуждения Ф·e^jwt, вращаясь, создает ЭДС в статоре -jw*Ф·e^jwt, отстающую на 90° от потока. Ток в цепи статора отстает от ЭДС на некоторый угол. Он делится на 2 составляющие: активную и реактивную.
Активный ток создает магнитный поток, совпадающий с ЭДС, (т.е. фаза -90° - т.н. поперечный поток реакции). Он, взаимодействуя с током обмотки возбуждения (правило левой руки), вызывает собственно торможение ротора.
Реактивный ток, в случае индуктивной нагрузки, отстает от ЭДС еще на 90°, и оказывается, таким образом в противофазе с потоком возбуждения, ослабляя, таким образом, общий магнитный поток в зазоре Ф и общую величину (модуль) ЭДС (т.н. продольный размагничивающий поток реакции). Для его компенсации необходимо наращивание тока возбуждения. Торможения продольный поток не вызывает (опять же см. правило левой руки).

Так вот, в случае, когда активное сопротивление цепи очень мало (а в случае КЗ возле генератора это вполне может быть так -Х/R может доходить до 100), активная составляющая тока тоже будет очень мала, несмотря на то, что общий ток будет большим. => мал будет создаваемый им поперечный поток реакции, который может вызвать торможение, и генератор начнет ускоряться.

4

Re: КЗ на шинах генератора

При снятии характеристики КЗ генератора, т.е. на закоротку, установленную непосредственно на линейных выводах генератора прекрасно видно по приборам реактивную мощность, которая гуляет сама собой в генераторе. ток намагничивания ротора - магнитный поток- реактивный ток статора и обратно с частотой 50Гц. А реактивная составляющая не создаёт нагрузки на турбину. Ну на пальцах как-то так.

5 (2015-04-28 18:15:54 отредактировано EvgenL)

Re: КЗ на шинах генератора

retriever пишет:

активная составляющая тока тоже будет очень мала, несмотря на то, что общий ток будет большим. => мал будет создаваемый им поперечный поток реакции, который может вызвать торможение, и генератор начнет ускоряться.

А я вот для себя усвоил несколько другой физический механизм. По моему, повышение нагрузки это есть уменьшение её активного сопротивления, я так понимаю. Подключение дополнительной нагрузки это присоединение к существующему активному сопротивлению ещё  параллельно  , то есть уменьшение общего R вообще то, я так понимаю. А мощность на валу увеличивается по квадрату тока.
Поэтому в первый момент времени КЗ считаю что идет наброс нагрузки на вал, генератор вываливается из синхронизма, дальше отсутствует синхронный электрический момент на валу и турбина начинает разгонять вал, как так я понял физику процесса, хотя конечно может я и не прав.

Добавлено: 2015-04-28 20:24:16

Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6

Re: КЗ на шинах генератора

Спасибо за ответы. Авторов я записал, книги скачал, как нибудь пороюсь на досуге в них.
Суть в общем как я понял в том, что ток КЗ имеет преимущественно индуктивный характер, а противодействующий момент создает активная составляющая.

Но вот пока обсуждали пришел в голову вопрос: а что если от турбины, от приводного двигателя вращался бы не синхронный, а асинхронный (параллельно с сетью или с самовозбуждением) или постоянного тока генератор с тем или иным возбуждением... Были бы какие-то отличия в последствиях КЗ?