4.4.1. Расчетная схема и схема замещения

4.4.1.1. При расчете токов КЗ в линии постоянного тока системы с одномостовой электропередачей постоянного тока (ЭПГТТ) следует использовать расчетную схему и схему замещения, приведенные на черт. 10.

4.4.1.2. Параметры схемы замещения и параметры режимов системы с одномостовой ППТ следует определять с учетом числа мостов, входящих в состав реальных каскадно-мостовых преобразователей. Все параметры следует определять в системе именованных единиц и приводить к ступени напряжения вторичных (вентильных) обмоток преобразовательных трансформаторов. При этом необходимо учитывать коэффициенты трансформации преобразовательных трансформаторов, обеспечивающих номинальный режим преобразования.

Электрическая схема (а) и схема замещения (б) системы, содержащей одноцепную одномостовую электропередачу постоянного тока

Черт. 10

4.4.1.3. Для линий постоянного тока с концевыми реакторами следует применять Т-образную схему замещения с изменяющимися параметрами лучей, в зависимости от места и вида КЗ.

Формулы для расчета параметров схем замещения системы с электропередачей постоянного тока приведены в приложении 9.

4.4.2. Основные допущения, принимаемые при расчетах переходных режимов и токов КЗ

4.4.2.1. При расчетах переходных режимов и токов КЗ в линиях постоянного тока высокого

напряжения допускается:

- не учитывать высшие гармоники токов и напряжений в цепях переменного и постоянного токов, а фильтры высших гармоник принимать идеальными;

- не учитывать коммутационное взаимовлияние мостов каскадномостового преобразователя, т. е. считать, что каждый мост каскада работает независимо, в шестифазном режиме преобразования;

- не учитывать дискретность управления вентилей, т. е. принимать, что углы включения вентилей в переходном режиме изменяются непрерывно.

4.4.3. Расчет токов КЗ в линии постоянного тока при неполных исходных данных

4.4.3.1. Ток в линии постоянного тока в режиме работы преобразователя «2- 3» в конце %- -го периода повторяемости (в момент ) следует определять по формуле

, (67)

где E - действующее значение фазной ЭДС трехфазной системы переменного тока, В;

Х_Σ - суммарное сопротивление цепей переменного тока (на одну фазу), Ом;

Х_dΣ - суммарное сопротивление цепей постоянного тока до точки замыкания, Ом;

α - угол включения вентилей, эл. град;

I₀ - начальное значение тока в линии постоянного тока, А.

Примечание. Формула (67) справедлива при реальных значениях параметров и времени КЗ, равном 0,06 - 0,10 с, или = 18 - 30.

4.4.3.2. Предельное значение тока в амперах, при котором сохраняется режим «2- 3», определяют по формуле

(68)

Примечание. Формула (68) справедлива, если

4.4.4. Расчет переходного процесса при КЗ в линии постоянного тока с помощью ЭВМ

4.4.4.1. При расчете переходного процесса при КЗ в линиях постоянного тока с использованием ЭВМ рекомендуется использовать математическую модель, содержащую системы дифференциальных уравнений этих линий и интегральных уравнений мостовых преобразователей.

4.4.4.2. Система дифференциальных уравнений линий постоянного тока должна быть составлена с учетом параметров концевых реакторов. Для мостовых преобразователей следует использовать их интегральные характеристики (интегральные уравнения), допускающие учет регулирования углов включения вентилей. В системе уравнений трехфазный мостовой преобразователь следует учитывать как управляемый источник трехфазного тока первой гармоники, у которого амплитуды токов в основном изменяются в соответствии с законом изменения выпрямленного тока, а фазы этих токов - в соответствии с законом регулирования углов включения вентилей. Для систем и линий переменного тока необходимо составить уравнения состояния для периодических составляющих токов и напряжений основной частоты.

4.4.4.3. Переходный режим на ЭВМ допускается рассчитывать методом аналитического прогнозирования режима преобразования на текущий момент времени, который уточняют при очередном смещении шага численного интегрирования системы дифференциальных уравнений.

4.4.5. Уравнения электропередачи постоянного тока

4.4.5.1. Дифференциальные уравнения линии постоянного тока следует записывать в форме Коши. В соответствии с принятой схемой замещения они имеют вид:

(69)

где I_dв и I_dи - средние значения выпрямленного и инвертируемого токов, кА;

U_dв и U_dи средние значения выпрямленного и инвертируемого напряжений, кВ;

U_dc - среднее значение выпрямленного напряжения в месте КЗ, кВ;

t - текущее время, с;

L_d1 и R_d1 - соответственно индуктивность, Гн, и активное сопротивление, Ом, цепи постоянного тока выпрямителя;

L_d2 и R_d2 соответственно индуктивность, Гн, и активное сопротивление, Ом, цепи постоянного тока инвертора;

R, С - соответственно активное сопротивление, Ом, и емкость, Ф, учитывающую активную и емкостную проводимость линии постоянного тока.

4.4.5.2. Для определения напряжений выпрямителя и инвертора (U_d) в киловольтах следует использовать интегральное уравнение мостового преобразователя

(70)

где +1 - для выпрямителя;

- 1 - для инвертора;

N - число последовательно соединенных мостов в каскадно-мостовом преобразователе;

U_s - действующее значение фазного напряжения на шинах переменного тока преобразовательной подстанции (выпрямителя или инвертора), приведенное к ступени напряжения вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, кВ;

α - угол включения вентилей преобразователя (выпрямителя или инвертора), эл. град.;

Х_γ - сопротивление коммутации вентилей преобразователя (выпрямителя или инвертора) на две фазы, Ом, (Х_γ = 2Х_Т).

Примечания:

1. Уравнение (70) справедливо при режиме горения его вентилей группами по 2- 3 вентиля и при углах коммутации у, не превышающих 60 эл. град.

2. При расчете предшествующего (номинального) режима работы инвертора следует использовать уравнение ограничительной характеристики

(71)

где δ - угол погасания вентилей инвертора, эл. град., нормированное значение которого составляет 15 эл. град.

4.4.5.3. Углы включения вентилей (а) в электрических градусах следует определять с учетом регулирования вентилей по уравнениям, записанным в приращениях, соответствующих шагу численного интегрирования. В общем случае они имеют вид:

α = α₀ + K_ΔαΔα (t - exp(-Δt/T)) (72)

Δα = ΣK_пП (1 – exp(-Δt/T_п)) + ΣK_ΔпΔП (1 - exp(-Δt/T_Δп)),

Где Δt - шаг численного интегрирования, с;

α₀ - начальное значение угла включения, эл. град.;

Δα - приращение угла включения на шаге численного интегрирования, обусловленное действием регулятора, эл. град.;

П, ΔП - символы параметра и отклонения параметра, по которым осуществляют регулирование;

K_Δα, К_п, К_Δп - коэффициенты регулирования сумматора и каналов регулятора;

Т, Т_п, T_Δп - электромагнитные постоянные времени сумматора и каналов регулятора, с. При этом следует учитывать пределы рабочих диапазонов изменения углов включения:

0 ≤ α_в ≤ 2π/3;

π/2 ≤ α_и ≤ π.

Примечание. Обычно выпрямитель имеет регулирование по ΔI_dв, а инвертор - по ΔI_dи, U_s и Δδ.

4.4.5.4. Угол коммутации вентилей (у) в электрических градусах следует определять по формуле

(73)

4.4.5.5. Угол погасания вентилей инвертора (δ) в электрических градусах следует определять по формуле

(74)

Полученное значение угла δ по условию устойчивости инвертора в переходном режиме должно превышать 2- 5 эл. град.

4.4.5.6. Амплитуду коммутирующего тока (I_m) в килоамперах следует определять по формуле

(75)

4.4.5.7. Действующее значение первой гармоники фазного тока преобразовательного трансформатора (1₃) в килоамперах, приведенное к ступени напряжения вторичной обмотки, следует определять по формуле

(76)

где I_s(I) и I_s(II) - ортогональные составляющие тока, кА, которые следует вычислять по выражениям

(77)

Примечание. Углы а и у в выражениях (77) следует выражать в радианах.

4.4.5.8. Составляющие трехфазной мощности каскадного преобразователя: активную (Р_s) в мегаваттах и реактивную (Q_s) в мегавольтамперах, которые действуют на шинах переменного тока подстанции, следует определять по формулам:

(78)

4.4.5.9. Действующее значение фазной ЭДС эквивалентной системы (Е_с) в киловольтах следует определять с учетом потерь напряжения в линии переменного тока от активной и реактивной мощностей, расходуемых на преобразование энергии

(79)

где U_s - фазное напряжение на шинах переменного тока преобразовательной подстанции (выпрямительной или инверторной), равное номинальному напряжению, кВ;

Х_L - индуктивное сопротивление линии переменного тока на стороне выпрямительной или инверторной подстанции, Ом.

4.4.5.10. Действующее значение фазного напряжения на шинах переменного тока преобразовательной подстанции (U_s) в киловольтах при известной ЭДС системы следует определять по формуле

(80)

4.4.6. Изменение параметров режима электропередачи при коротком замыкании в линии постоянного тока

4.4.6.1. Результаты расчета переходного процесса в выпрямителе, полученные с помощью ЭВМ, приведены в приложении 10. Эти кривые отражают типовой характер протекания процессов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

Таблица 1