1

Тема: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

День добрый!

На работе возникла задача посчитать ТКЗ газопоршневой станции, пусть для примера будет 5 параллельно работающих агрегатов по 2,25 МВА.

Расчет пытаюсь вести по Беляеву, исхожу из того что ТКЗ от пяти параллельно работающих генераторов будет примерно в пять раз больше ТКЗ одного генератора. И если посчитать так и сяк, результат должен быть примерно одинаков.

1) При расчете для одного генератора и умножении на пять:

Iг=Sг/(1,73*cos*n)=270А примерно
Хг=хd'' * (Uном^2) / Sном= 0.16*6.3^2/2.25 = 2.82 Ом

Пусть КЗ будет за линией километра в три, активное сопротивление для примера не учитываем XL=0.4*3=1.2 Ом
Суммарное сопротивление Х=4.02 Ом
Эл. удаленность = Zсум * Sсум / Uном^2 = 4,02 * 2,25 / 6,3^2 =0.223 о.е.
Тогда по кривым из книги установившийся ТКЗ бдет порядка 2.5 * Iном= 675 А

При пяти параллельно работающих генераторов 675*5 = 3,37кА


2) При расчете по сумме всех генераторов:

Хг_сум=Xг/5=0,56 Ом
Сопротивление линии такое же XL=0.4*3=1.2 Ом
Суммарное сопротивление Х=1,76 Ом
Эл. удаленность = Zсум * Sсум / Uном^2 = 1,76 * (2,25*5) / 6,3^2 =0,5 о.е.

Тогда по кривым из книги установившийся ТКЗ бдет порядка 1,75 * Iном*n= 2.36 кА


Какой из вариантов расчета будет правильный? Если считать по второму варианту, ток КЗ будет падать при увеличении количества параллельно работающих генераторов. При 12 параллельных генераторов эл. удаленность уже будет около 1 и ток КЗ будет равен номинальному току генератора, а дальше уже графика нет. Здравый смысл говорит что ток, всё-таки будет увеличиваться пропорционально параллельно работающих генераторов.

Post's attachments

Генератор Стемфорд.pdf 351.31 Кб, 27 скачиваний с 2019-03-07 

Кривые генераторов.jpg 167.89 Кб, 1 скачиваний с 2019-03-07 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

2 (2019-03-07 15:08:05 отредактировано suncov_di)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Я немного по-другому  делаю расчет ТКЗ генераторов ГПГУ.
В мануале гены есть величина «Sustained short circuit» - установившийся ТКЗ = 718 А для Вашего гены.
Соответственно Хг в этом режиме = 6300/718/1,73=5,1 Ом
Для 5 ген на шинах генераторного напряжения будет Хс=5,1/5=1,02 Ом
Х в конце линии = 1,02+1,2=2,22 Ом
ТКЗ 3ф = 6300/2,22/1,73=1640 А.
Книга Беляева подходит для  старых советских ген с классической системой возбуждения.
«мелкие» гены Стамфорд-АВК работают с возбуждением через индуктор, форсировки не имеют и имеют весьма небольшой ТКЗ в установившемся режиме.
Из-за этого приходится делать 2 расчета ТКЗ в начальный момент (для выбора уставок ТО) и установившийся режим (для выбора уставок МТЗ)
Расчеты по кривым токов из мануалов проверены осциллами различных КЗ, разброс не больше 20% от расчетного ТКЗ.

3

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

"Соответственно Хг в этом режиме = 6300/718/1,73=5,1 Ом
Для 5 ген на шинах генераторного напряжения будет Хс=5,1/3=1,7 Ом" - тут у вас ошибка, наверное, на 5 надо делить? Почему на 3?

4

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

А Ваши расчеты с реальными ТКЗ бьются? Я так понимаю он правильный если напряжение при КЗ на генераторе остается номинальным т.е. 6300 В., или это не важно? 
Есть у меня одна странная осцилограмма, тут должно быть трехфазное КЗ дуговое после 4-5 км линии 6кВ.  В работе вроде было шесть машин (могу ошибаться) тт 1000/5 , ток получается 1кА примерно, напряжения на шинах остаточное 1.73 кВ.

Post's attachments

ГПЭСна154.png 134.22 Кб, 1 скачиваний с 2019-03-07 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

5 (2019-03-07 15:14:03 отредактировано suncov_di)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

nkulesh писал(а):
2019-03-07 13:44:22

"Соответственно Хг в этом режиме = 6300/718/1,73=5,1 Ом
Для 5 ген на шинах генераторного напряжения будет Хс=5,1/3=1,7 Ом" - тут у вас ошибка, наверное, на 5 надо делить? Почему на 3?

да, была ошибка, исправил.

С реальными ТКЗ расхождение +/- 20% по осциллам. Вблизи генераторов, с большими токами КЗ совпадает с расчетами почти точно, но чем меньше ТКЗ (в конце длинных ВЛ-6) - расхождение увеличивается, реальный ТКЗ больше расчетного.
Думаю, потому что установившийся ТКЗ дан на графике для КЗ на выводах генератора, когда U на выводах генератора стремится к 0, а при небольших токах КЗ  Хг  получается меньше из-за электромагнитных свойств "буржуйской" системы возбуждения.

Можно увидеть Вашу осциллу в комтрейде?

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

6

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Эти вроде, на домашнем ПК нет по для просмотра.

Post's attachments

Осциллограмма_Сириус_2_МЛ_5А_14087267_20-04-2018_08-39-40-666.cfg 1.55 Кб, 8 скачиваний с 2019-03-07 

Осциллограмма_Сириус_2_МЛ_5А_14087267_20-04-2018_08-39-40-666.dat 126.36 Кб, 7 скачиваний с 2019-03-07 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

7

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Какое на редкость симметричное КЗ. Похоже на включение ЗН, но "не до конца" ICQ/ab:)
Zс в месте установки Сириуса примерно 2,65 Ом. Если это на генераторных шинах то Z(X)г=16 Ом (если было 6 ген в работе)
PS
нехорошо настроено осциллографирование в Сириусе, не видно начального момента КЗ и предаварийного режима.

8 (2019-03-08 03:44:53 отредактировано retriever)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

suncov_di писал(а):
2019-03-07 13:24:44

«мелкие» гены Стамфорд-АВК работают с возбуждением через индуктор, форсировки не имеют и имеют весьма небольшой ТКЗ в установившемся режиме.

Не совсем понимаю, как это не имеют?
Вот берем этот генератор, у него
Xd''=0.16
Xd'=0.215
Xd=2.51 (!!)

Какая ЭДС должна быть у генератора, чтобы при Xd=2.51 создавать на нагрузке в 1 о.е. напряжение U=1?
E=3.51 (2.51 упадет на Xd и 1 упадет на нагрузке).
Получается, в нормальном режиме генератор работает с форсировкой в 3.51 о.е.

Какая ЭДС должна быть у генератора, чтобы вызвать установившийся ток 718 А при КЗ на шинах? Номинальный ток генератора 2148/3^0.5/6.3=197 А, 718 А это 3.65 Iном.
E=Xd*I=2.51*3.65=9.16 о.е. (!!... я сначала сам не верил таким цифрам).

Итого: E=1 о.е. при холостом ходе, 3.51 о.е. в нагрузочном режиме с номинальной нагрузкой, 9.16 о.е. при КЗ на шинах.

Пусть будет 3 км линии, 0.4*3=1.2 Ом.
Сопротивление генератора в установившемся режиме Xd*Uном^2/Sном=2.51*6.3^2/2.148=46.4 Ом.
Сопротивление 5 машин будет 46.4/5=9.276 Ом.

Переходя в относительные единицы, линия 1.2 это условно 1 о.е., тогда 9.276 Ом ген. будет 9.276/1.2=7.73 о.е. (это не те о.е., которые были в расчетах для 1 ген. ранее, а другие)
И для того, чтобы сделать Uном на шинах, нужно, чтобы ЭДС была 7.73+1=8.73 о.е.
Генераторы одинаковые, поэтому эквивалентная ЭДС 8.73 равна ЭДС каждого генератора, а он умеет максимум в 9.16. Итого генераторы работают в режиме нормального напряжения.

Ток КЗ будет равен 6.3/3^0.5/1.2=3.031 кА.
Ну или  I=8.73*6.3/3^0.5/(46.4/5+1.2)=3.031 кА

Данный контент доступен только зарегистрированным пользователям.

9

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

retriever писал(а):
2019-03-08 03:39:49

Не совсем понимаю, как это не имеют?

Да, не совсем корректно выразился, имеют конечно, но в разы слабже по сравнению с возбуждением через контактные кольца.

Добавлено: 2019-03-08 08:45:41

retriever писал(а):
2019-03-08 03:39:49

Итого генераторы работают в режиме нормального напряжения.

Теория это хорошо, и к расчету  нет вопросов, но осцилла с ТКЗ=1000 (!) А  вызвала "посадку" напряжения до 1,7 кВ
Предположу, что в работе было не 6 ген, а гораздо меньше, не более 3-4

Добавлено: 2019-03-08 09:25:51

Вот еще немного "информации к размышлению" о ТКЗ  импортных генераторов:

При КЗ где-то на ВЛ-6 - ток КЗ почти совпал с расчетным (1800А  и 2000А)

А вот при КЗ на шинах, с посадкой U до нуля, 4 гены вместо 8000 А  выдали всего 4-5 кА

Post's attachments

2-х ф КЗ на ВЛ-6 7 ГПГУ.zip 40.63 Кб, 7 скачиваний с 2019-03-08 

3-ф КЗ на шинах 4 ГПГУ.zip 15.3 Кб, 6 скачиваний с 2019-03-08 

dig142d_4_50_6600.pdf 162.45 Кб, 10 скачиваний с 2019-03-08 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

10 (2019-03-08 12:40:35 отредактировано Antip)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

d2n2g2 пишет:

. Расчет пытаюсь вести по Беляеву,

Мне представляется, что автор в своём небольшом разделе не ставил задачу учета и влияния параллельной работы. Приведенные кривые обобщенные раз и скорее всего приведены применительно к одному генератору, возможно есть и 3, и 4 условностей - на то это и пособие, а не стандарт.

Что касается ГПУ от известной американской фирмы, то запросите у поставщика кривые спада их тока КЗ от времени. Видел их и не раз, но для 2,5 МВт - не попадались. Слабенько, но "газуют" при близких КЗ.

11

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

suncov_di писал(а):
2019-03-07 13:24:44

В мануале гены есть величина «Sustained short circuit» - установившийся ТКЗ = 718 А для Вашего гены.

Там наверное нечто другое. В #1, в данных генаратора указано Xd=2,51 и ОКЗ=1/Xd=0,3984 что по моим расчетам дает ток установившегося трехфазного к.с. примерно 252 А при Eq=3,211.

suncov_di писал(а):
2019-03-08 07:25:51

Вот еще немного "информации к размышлению" о ТКЗ  импортных генераторов:

При КЗ где-то на ВЛ-6 - ток КЗ почти совпал с расчетным (1800А  и 2000А)

А вот при КЗ на шинах, с посадкой U до нуля, 4 гены вместо 8000 А  выдали всего 4-5 кА

Проблема не в импортных генераторах, а во всех. При расчетах ТКЗ от генераторов вводится понятие „критическое сопротивление“. При к.з. до Хкр все генераторы ведут себя как ... генераторы. При к.з. за Хкр генераторы ведут себя нормально.

12

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

stoyan писал(а):
2019-03-08 17:38:20

Там наверное нечто другое. В #1, в данных генаратора указано Xd=2,51 и ОКЗ=1/Xd=0,3984 что по моим расчетам дает ток установившегося трехфазного к.с. примерно 252 А при Eq=3,211.

Думаю, что это как раз форсировка возбуждения (примерно в 9.16/3.51=2.6 раза относительно номинала) и есть.

13 (2019-03-09 16:33:11 отредактировано stoyan)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Проверочку сделаем небольшую:
Iкз.уст=Кфорс.Iном.ОКЗ=2,6.197.0,4=205 А, хотя я настаиваю на свои 252 А. Ну никак 718 А.
При этом у этих генераторов Кфорс точно не 2,6 (он меньше 2 точно, ну или не более), к тому же Еq=3,21 (или даже меньше) а не 3,51

14 (2019-03-10 14:19:38 отредактировано retriever)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Сделал модель.
http://rzia.ru/uploads/images/4731/7684257a27ca3f1bc7786c7a828bcc5a.png http://rzia.ru/uploads/images/4731/7684257a27ca3f1bc7786c7a828bcc5a.png

Добавлено: 2019-03-10 15:13:55

Сделал модель на 5 ген, КЗ за линией 1.2 км.
Как раз примерно 3 кА и выходит.

Единственное, что заметил - это то, что на работу возбудителя в режиме нормального напряжения влияние оказывают его параметры.

Хз, насколько матлабовская модель соответствует действительности, но ключевое влияние в ней оказывает regulator gain

http://rzia.ru/uploads/images/4731/d6e43131dbc42f2091a83b87f3650277.png http://rzia.ru/uploads/images/4731/d6e43131dbc42f2091a83b87f3650277.png

Если regulator gain (коэффициент усиления регулятора) маленький, то АРВ неспособно держать режим нормального напряжения при КЗ, возбуждение сильно отличается от того, каким оно должно быть, причем в меньшую сторону.
Т.е. предельное возбуждение при КЗ на шинах АРВ делает, а вот при удаленном КЗ, когда регулятор добивается напряжения, скажем, 0.9Uном, то внезапно "затыкается" и все. И тогда ток меньше расчетного.

Чтобы он не "затыкался", надо ставить очень большой regulator gain

15

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

retriever писал(а):
2019-03-10 14:13:55

Сделал модель

Модель можно скачать?

16

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

stoyan писал(а):
2019-03-09 16:32:12

Проверочку сделаем небольшую:
Iкз.уст=Кфорс.Iном.ОКЗ=2,6.197.0,4=205 А, хотя я настаиваю на свои 252 А. Ну никак 718 А.
При этом у этих генераторов Кфорс точно не 2,6 (он меньше 2 точно, ну или не более), к тому же Еq=3,21 (или даже меньше) а не 3,51

Поделив

FULL LOAD EXCITAION VOLTAGE  63
на
NO LOAD EXCITATION VOLTAGE  15

не получим ли кратность форсировки возбуждения?

17 (2019-03-10 17:11:40 отредактировано stoyan)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Если модель соответствует рассуждениям в #8, то вроде все как надо, но

retriever писал(а):
2019-03-08 03:39:49

Получается, в нормальном режиме генератор работает с форсировкой в 3.51 о.е.

В номинальном режиме генератор работает с возбуждением 1 о.е. (Обычно Iвозб.ном/Iвозб.хх=2,5 - 3,5).
Но все ровно чтобы постигнуть установившийся ток к.з. 3,65 о.е., кратность форсировки получается Кф=3,65/ОКЗ = 9,16. Во что трудно поверить. Может кто имеет полные данные систем возбуждения этих генераторов.

Добавлено: 10-03-2019 17:03:31

d2n2g2 писал(а):
2019-03-10 16:27:09

Поделив

FULL LOAD EXCITAION VOLTAGE  63
на
NO LOAD EXCITATION VOLTAGE  15

не получим ли кратность форсировки возбуждения?

Нет, кратность форсировки задается отношешнием Iвозб.форс/Iвозб.ном и обычно (1,4 - 2). Иногда для резервных д. генераторов, когда быстро набирать нагрузку Кф больше ( я слыхал до 5). Отношение Iвозб.ном/Iвозб.хх тоже не имеет отношение к Кф.
Если для вашего генератора извесны  Iвозб.ном и Iвозб.хх, зная уже Xd можно определить Кф в режиме установившегося к.з.

18 (2019-03-10 18:31:17 отредактировано retriever)

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

Пользователь писал(а):
2019-03-10 15:29:42

Модель можно скачать?

Выкладываю модели.

Единственное - я не очень хорошо понимаю, как задавать характеристики регулятора возбуждения, чтобы график тока точно соответствовал паспортной кривой.
Т.е. установившееся значение получается, как надо, а вот скорость нарастания возбуждения - "на глаз".

Post's attachments

Generator_TEST_6_3kV.slx 39.05 Кб, 10 скачиваний с 2019-03-10 

Generator_TEST_6_3kV_1gen.slx 27.1 Кб, 6 скачиваний с 2019-03-10 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

19

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

suncov_di писал(а):
2019-03-08 07:25:51

Предположу, что в работе было не 6 ген, а гораздо меньше, не более 3-4

Выяснил у диспетчера на станции, в работе минимум было 5 машин. В течение дня запускалось еще две три, итого получается от пяти до восьми машин было в работе. Точное значение на момент аварии назвать не могут. До места замыкания было не 4-5 км, а всего 2 км.

20

Re: Расчет токов КЗ при параллельной работе генераторов.

d2n2g2 писал(а):
2019-03-11 10:43:11

До места замыкания было не 4-5 км, а всего 2 км.

Вот это больше похоже на правду, т.к. 1700/3^0,5/1000=0,98, что соответствует примерно 2.5 км до места КЗ при 0.4 Ом/км.