Lecture 5: Short Circuits (Tatar)

Дәріс 5. Тақырыбы: Қысқа тұйықталулардың пайда болу салдары және әсерлері. Қысқа тұйықталуларды есептеу әдістері. 1. Қысқа тұйықталулардың пайда болу салдары және әсерлері. 2. Үшфазалы қ.т. тоқтарды есептеудің аналитикалық әдістемесі. 3. Үшфазалы қ.т. тоқтарын қисық сызықтармен есептеу. 4. Ү...

Дәріс 5. Тақырыбы: Қысқа тұйықталулардың пайда болу салдары және әсерлері. Қысқа тұйықталуларды есептеу әдістері. 1. Қысқа тұйықталулардың пайда болу салдары және әсерлері. 2. Үшфазалы қ.т. тоқтарды есептеудің аналитикалық әдістемесі. 3. Үшфазалы қ.т. тоқтарын қисық сызықтармен есептеу. 4. Үшфазалы қ.т. тоқтарын симметриялы құраушы әдістемесін есептеу. Кезкелген электрлік жүйелерде қалыпты және апаттық режимдер болып тұрады. Қалыпты режим деп электр тізбегінде электр энергиясы тоқ көздерінен алынып тораптарда қалыпты жойылымдары бойынша тұтынушыларға берілуін айтады. Қысқа тұйықталу режимі деп тоқ көздері салыстырмалы өте аз мөлшерлі кедергілер арқылы тұйықталған режимдерді айтады. Қысқа тұйықталу тоқтары тізбектерде әртүрлі фазаларды бір-бірімен жалғағанда немесе салыстырмалы аз мөлшерлі кедергісі бар жермен түйістірілгенде пайда болады. Қысқа тұйықталулардың мынадай түрлері бар: үшфазалы (сур. 1) немесе симметриялы (К(3)), үшфаза бір-бірімен жалғанған; екіфазалы (К(2)), екіфаза бір-бірімен жалғанады, жермен түйісу болмайды; бірфазалы (К(1)), бірфаза бейтараппен жер арқылы жалғанады; жермен түйістірілген екіфазалы (K(1,1)), екі фаза жер арқылы бір-бірімен жалғанған. Сур.1- Үшфазалы жүйелердегі қысқа тұйықталулар түрлері Қысқа тұйықталулардың тпайда болу салдары мынада тоқөткізгіш бөлөліртердің және электр аппараттарының оөшауламаларының бұзылуы немесе олардың өз қасиеттерін жоюы. Оқшауламалардың бұзылуы көптүрлі және уақытша немесе тұрақты сипаттамада болады. Уақытша бұзылулар найзағайдың тікелей әсе етуінен, әуе электр желілерінің жел және мұздақтар пайда болғанда бір-бірімен жанасуынан, айырғыштардың дұрыс жұмыс істемеулерінен пайда болады. Мұндай қысқа тұйықталулар электр желілерін тоқ көзінен ажыратқанда жойылады. Оқшауламалардың тұрақты бұзылулары апаттық бөліктерді ағытқанда жойылады, олар оқшауламалар тесілгенде, ескіргенде механикалық қажалғанда т.б. жағдайларда пайда болады. ҚТ қарастырғанда жүйелерді жермен түйістірген және бейтараптары оқшауланған деп екіге бөледі. Бейтараптары саңыраубекітілген жүйелерде фазаның жермен жалғануы бірфазалы ҚТ құрайды. Бірфазалы қысқа тұйықталу тоғы ең үлкен мәніне жетеді және индуктивті сипаттамада болады. Сур. 12 а-бейтараптары саңырау бекітілген сұлба; б-векторлық диаграммасы , мұндағы U – сызықтық кернеу, кВ; lB и lK – арақашықтықтар,км. Қалыпты жағдайдағы кернеулербылай анықталынады: және. ҚТ –дың пайда болуын тежеу үшін және электрмен қамтамасыздандыру жүйесінің сенімділігін арыттыру үшін электрқондырғыларының жалғану сұлбаларын дұрыс таңдай білу қажет. Мұнымен қатар электрстансаларының параллель жұмысы кезінде динамикалық беріктілік қамтамасыз етілуі қажет. Кесте 1- Трансформаторлардың, автотрансформаторлардың және реакторлардың үшфазалы қысқа тұйықталуларды қарастырған кездегі олардың шамаларын анықтау Атаулары Сұлба элементтерінің реактив ккедергілері Екі орамды трансформатор Екі орамды трансформатор, төменгі кернеулі орамы екі тізбекке бөлінген Үш орамды трансформатор Автотрансформатор төменгі кернеу ; орамы бар  Үш орамды трансформатор, төменгі кернеулі орамы екі тізбекке бөлінген ; Автотрансформатор, төменгі кернеулі ; орамы екі тізбекке бөлінген ; Қосарланған реактор , мұндағы К-байланыс коэффициенті. 1. Берілген есептеу сұлбалары үшін алдымен олардың орын басу сұлбаларын тұрғызу қажет. Орын басу сұлбаларының барлық элементтерінің және ЭҚК-нің трансформациялау қадамдарындағы шамаларын негізгі қадам ретінде таңдап алынған қадам шамасына келтіру қажет. Элементтер және ЭҚК-ді атаулы немесе салыстырмалы өлшем бірліктерде көрсету қажет. Есептеулердің дәлдігі орын басу сұлбаларының элементтері мен ЭҚК-нің қандай өлшем бірліктерде есептеулер жүргізілгенге байланысты.  Кесте 2. – Орын басу сұлбасын тұрғызудағы жеке шамалардың келтіру формулалары Атаулы өлшем бірлікте Салыстырмалы өлшем бірлікте 1 2 Трансформациялаудың нақты коэффициентін ескере отырып Негізі қадамды белгілейміз. Негізгі Негізгі қадамның базистік қуатын қадам ретінде IV аламыз, себебі бұл Sб және базистік кернеуін Uб жерде қысқа тұйықталу пайда таңдаймыз. Негізгі қадам ретінде I болғандықтан (сур.1 а). IV қадамның қадамды таңдаймыз, онда Uб = UI элементерінің шамалары мен ЭҚК-ін болады. Олай болса, басқа мына формулалармен есептейміз: қадамдардағы кернеулер мына формулалармен анықталады: ; ; ;. ; Келтірілетін қадам мен негізгі қадам арасында сұлбада n трансформаторла (автотрансформаторлар болса, онда келтірулер мына формулалармен. жүргізіледі: Әрбір қадамдардағы базистік ; ; тоқтар: ; ; ; ;. Онда ; мұндағы К1, К2, … Кn – негізгі қадамнан келтіруге бағытталған қадамдардың трансформациялау коэффициенттері. Жалпы жағдайда: ; ;  мұндағы UБ , IБ – трансформациялау кезіндегі базистік кернеулер. Кесте 2. –нің жалғасы 1 2 Орташа кернеу бойынша (жуық шамамен) Негізгі қадамды таңдаймыз, Әрбір трансформациялау элементтердің барлық шамаларын осы қадамының базистік кернеуін қадамға мына формулалар арқылы орташа кернеу мәні бойынша келтіреміз: таңдаймыз, онда ; ; ; ; , ; ; мұндағы Uср.б , Uср- қадамдардың орташа номинал кернеулері. 2. Келтіру есептемелерін нақты трансформациялау коэффициенттері бойынша жүргізілсе, онда олар дәл болып келеді. Тәжірибелік есептеулер жүргізгенде нақты келтірулерді жуық шамалармен анықтайды. Мұны былай түсіндіруге болады; трансформациялаудың әрбір қадамы үшін кернеудің орташа мәні , мысалға тағайындалады 230; 115; 37; 10,5; 6,3 кВ және бір қадамда тұрған элементтердің номинал кернеулері бірдей (реакторлардан басқаларда). Онда трансформатордың (автортрансформаторлардың) трансформациялау коэффициенті әрбір қадамдардағы орташа кереулерге қатынасына тең. Реакторлардың кедергілерін нақты кернеулер бойынша қайта еаептеу қажет, себебі олар тізбектің кедергілерінің негізгі бөлігін құрайды. Салыстырмалы шамаларды көбіне пайызбен көрсеткен жөн. Олардың қалыпты келтіру шарттарында орын басу сұлбалары мен салыстырмалы өлшем бірліктердегі шамаларын анықтайтын формулалары 1.1. кестесінде келтірілген.  Есептік схемада қысқа тұйықталудың максималды тогына барлық элементтерді енгізеді, ол арқылы қалыпты режим кезінде электрмен қамтамасыздандыру жүзеге асырылады. Есептік схемада қысқа тұйықталу тізбегін таңбалау қажет. Әрбір элементтердің жанына құрлымын көрсетеді. Оны кедергі қатынасын есептеу үшін қажет. Кесте 3. – Сұлбаны түрлендірудің негізгі формулалары Түрлендіру Сұлба элементінің кедергісі Бірнеше тоқ ; ; көздерін эквивалентке ауыстыру Үшбұрышты ; ; жұлдызшаға түрлендіру Жұлдызшаны ; ; үшбұрышқа түрлендіру 3. Орын басу сұлбасын қарапайым түрлендірулерді пайдалана отырып қарапайым түрге келтіреміз, келтіру формулалары 3- кестеде келтірілген. Негізінен есептеудің негізгі мақсаты апаттық жерлердегі немесе қысқа тұйықталу жерлеріндегі тоқтарды есептеу болып табылады, сондықтан түрлендіулер жүргізген кезде апаттық бұтақтар түрлендірудің аяғына дейін қоғанылуы керек. Егерде түйінге жататын бірнеше бұтақтарда үшфазалы қысқа тұйықталулар кездессе, онда түйінді әрбір бұтақтардағы қысқа тұйықталу нүктелерін сақтай отырып кесуге болады. Алынған әрбір сұлбаларды қысқа тұйықталу нүктелеріне сәйкес түрлендіруге болады. Түрлендіру кезінде басқа қысқа тұйықталу нүктелері бар бұтақтарды қарапйым ЭҚК-і бар жүктеме бұтақтар депқарастырылады, әрі олар нөлге тең болады. Сұлбаларды түрлендіруді жеңілдету үшін қысқа тұйықталудың салыстырмалы нүктесіне қатысты сұлбаның немесе сұлбаның белгілі бөлігіне сәйкес өтпелі нүктенің симметриясы қарастырылады. Үш фазалы қысқа тұйықталу тоғы: , Екі фазалы қысқа тұйықталу тоғы:  Бір фазалы қысқа тұйықталу тоғы: , Қысқа тұйықталудың соғылу тоғы: , мұндағы Ку – соғылу коэффициенті, 1,8. Соғылу тоғының нақты мәні: , Жүйе кедергісі: Электрленген теміржолдардың электрмен қамтамасыздандыру құрылғыларынан тек торап қана емес, теміржолға жататын тұтынушы аудандар, теміржолдың тартылымға жатпайтын тұтынушылары қорек алады, бұлар мемлекеттің электрмен қамтамасыздандыру жүйесінің бөлігі болып табылады. Электрленген теміржолдар электрэнергияны жалпы қолдану энергожүйелерінен алады. Энергожүйе – электр стансалары, электр беріліс желілері, қосалқы стансалары және жылу жүйелері, ток және жылу энергиясының үлестіру үрдістерімен түсіндіріледі. Электрстансаларында өндірілетін электрэнергиясы бөлек аудандар мен тұтынушылары арасында үлесуі электрберіліс желілерінің және түрлі кернеудегі қосалқы стансаларынан тұратын электрлік жүйеге келеді. Электрленген теміржолдарды электрмен қамтамасыздандыру тартылым қосалқы стансалары арқылы аудандық стансалар және жоғарғы вольтті электр беріліс желілері көмегімен жүзеге асады. Тартылым стансалары локомотивтерді қоректендіруден басқа арнайы жоғарывольтті желілер арқылы теміржол тұтынушыларын және қосымша тартылымға жатпайтын, тұрмыстық тұтынушыларын қоректендіру үшін қолданылады.  Теміржолдарды электрлендіру 3 кВ кернеудегі тұрақты тоқта өтеді. Қазіргі кезде бұл өндіру жиілігіндегі айнымалы токта 25 кВ және 2х25 кВ кернеумен іске асырылады. Электрлік торапта айнымалы тоқты қолдану тұрақты тоқты қолданумен салыстырғанда едәуір қаржылай берілістерде де, пайдалану шығындарында да тиімді. 25 кВ кернеу кезінде тартылым қосалқы станциялар арасындағы арақашықтық 50 км орнына 25 км тұрақты тоқтағы 3кВ кернеуде, бір электрленген аймаққа арналған тартылым қосалқы станцияларының жалпы санын екі есе азайтады. Сонымен қатар, электр қозғаушы құрамды және энергияның қуатты жоғалтуларын түйіспелі жүйеде тұтыну 25кВ кернеуде 3 кВ кернеуге қарағанда едәуір аз, бұл түйіспелі ілгішті кіші қиылыстағы өткізгіштермен орындауға әкеледі. Электрлік тартылым теміржол транспортында электрэнергиясының негізгі тұтынушысы. Сонымен қатар теміржолдарында электр энергиясы басқа техникалық қажеттіліктерге пайдаланылады: вокзалдармен стансаларды жарықтандыру, қозғаушы құрамды жөндеу жұмыстарын орындауда, қосымша бөліктерді жасауда және т.б. Теміржол көлігіндегі электр энергиямен қамтамасыздандыру қажеттіліктері теміржолдардағы электрқұрылғылардың аймақтық энергожүйенің тораптарына жалғану арқылы жүзеге асады. Электрмен қамтамасыздандыру жүйесінің негізгі жұмысы теміржолдың пайдалану жұмыстарын қамту болып табылады. Ол үшін электрмен қамтамасыздандыру жүйесіндегі барлық элементтердің қуаттары әр локомотивке жеткілікті тұтынылуы керек./3/ Бақылау сұрақтары: 1. Электрлік жүйелерде қандай режимдер болады? 2. Қысқа тұйықталудың түрлерін атаңыз?