Влияние динамической несинфазности синхронных генераторов на токи коротких замыканий в электроэнергетических системах
Аннотация
Рост уровней токов короткого замыкания (КЗ) в электроэнергетических системах (ЭЭС) делает актуальным совершенствование методов расчета токов КЗ. Проведено исследование причин возникновения и влияния динамической несинфазности синхронных генераторов (СГ) на токи КЗ. Для анализа влияния несинфазности СГ на токи КЗ разработана расчетная модель в программном комплексе EMTP-RV (Powersys, Франция) и выполнены вариантные расчеты. Исследование выполнялось для СГ, работающего параллельно с ЭЭС. В качестве исходных данных были использованы параметры электрооборудования, установленного в ЭЭС России и стран СНГ. Рассмотрено влияние на несинфазность генераторов их механической инерции и электромагнитных параметров обмоток ротора и статора. Показано, что неучёт динамической несинфазности СГ приводит к значительному завышению токов КЗ, относительно рассчитанных по действующим стандартам. К моменту отключения КЗ начальная фаза составляющей тока КЗ от СГ может отличаться от начальной фазы составляющей тока КЗ от сетевого источника на 90 и более градусов, т.е. суммарный ток КЗ с учетом СГ становится меньше тока от сетевого источника. Рекомендовано учитывать динамическую несинфазность СГ при решении задач координации уровней токов КЗ и для совершенствования методов расчета токов КЗ в ЭЭС.
Литература
1. АРМ СРЗА – Полная документация: Официальный сайт разработчиков АРМ СРЗА [Электрон. ресурс] http://www.pk-briz.ru/node/145 (дата обращения 10.02.2021).
2. Шмойлов А.В. Расчет электрических величин при повреждениях в электрических системах и уставок токовой защиты с помощью пакета программ ТКЗ-3000: Учебно-методическое пос. Томск: Изд.ТПУ, 2010, 85 с.
3. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. М.: Стандартинформ, 2008, 36с.
4. IEC 60909-0-2016. Short-circuit currents in three phases А.С. systems Part 0: Calculation of currents, Ed.2.0 2001-16, 149 p.
5. Stojanovic D. P., Nahman J. M., Veselinovic M. O. Generator Dinamic Influence on Currents Distributionst in Fault Condition, Paper published in: MELECON 99th International Conference on Power System Transients. Proceedings, June 20–24, Budapesht, Hungary,1999.
6. Ruan Qiantu. Present situation of short circuit current control in Shanghai power grid and countermeasures. – Power System Technology, 2005, voI.29(2), pp.78–83.
7. Крючков И.П., Старшинов В.А., Гусев Ю.П., Пиратов М.В. Переходные процессы в электроэнергетических системах: Учебник для вузов / Под ред. И.П. Крючкова. М.: Издательский дом МЭИ, 2008, 416 с.
8. Cуворов А.А., Гусев А.С., Андреев М.В., Аскаров А.Б. Всережимная верификация расчётов при анализе динамической устойчивости электроэнергетических систем. – Электричество, 2020, № 11, с. 28–37.
9. Papadopoulos T. A., Kalaoudas Ch. G., Papadopoulos P. N., Marinopoulos A. G., Papagiannis G. K. Static and Dinamic Calculation of Short–Circuit Currents in Synchronous Generators. Paper published in: International Conference on Power Systems. Transients (IPST2011) in Delft, the Netherlands June 14–17, 2011.
10. Stojanovic D. P., Nahman J. M., Veselinovic M. O. Calculation and analysis of generator dynamics influence on short circuit current, Paper published in: MELECON '98. 9th Mediterranean Electrotechnical Conference. Proceedings (Cat. No.98CH36056) Tel–Aviv, Israel, 18–20 May, 1998.
11. Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Учет несинфазности генераторов при расчетах токов в начальный момент короткого замыкания. – Вестник МЭИ, 2019, № 4, с. 11–17.
12. Гуревич Ю. Е., Либова Л. Е., Окин А. А. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1990, 390 с.
13. Uqaili M. A., Sahito A. A., Halepoto I. A., Memon Z. A., Dars S. B. Impact of distributed generation on network short circuit level. 2014 4th International Conference on Wireless Communications, Vehicular Technology, Information Theory and Aerospace & Electronics Systems (VITAE), 2014. doi:10.1109/vitae.2014.6934455.
14. Tu X., Dessaint L.-A., Fallati N., De Kelper B. Modeling and Real-Time Simulation of Internal Faults in Synchronous Generators with Parallel-Connected Windings. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, vol. 54(3), pp. 1400–1409. doi:10.1109/tie.2007.892004.
15. Гусев Ю.П., Каюмов А.Г., Говорин В.В. Влияние систем возбуждения синхронных генераторов на несинфазность токов короткого замыкания в электроэнергетической системе. – Релейная защита и автоматизация, 2019, № 3, с.30–33.
16. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 11. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110-750 кВ. М.: Энергия, 1979, 152 с.
#
1. ARM SRZA [Electron Resource] http://www.pk-briz.ru/node/145 (Date of appeal 10.02.2021).
2. Shmoylov A. V. Raschet elektricheskih velichin pri povrezhdeniyah v elektricheskih sistemah i ustavok tokovoj zashchity s pomoshch'yu paketa programm TKZ-3000: uchebno-metod. pos. (Calculation of electrical values in case of damage in electrical systems and current protection setpoints using the TKZ-3000 software package: a tutorial). Tomsk: Izd. TPU, 2010, 85 p.
3. GOST R 52735-2007. Korotkie zamykaniya v elektroustanovkah. Metody rascheta v elektroustanovkah peremennogo toka napryazheniem svyshe 1 kV (Short-circuits in electrical installations. Calculation methods in alternating current electrical installations with voltage above 1 kV). М.: Standartinform, 2008, 36с.
4. IEC 60909-0-2016. Short-circuit currents in three phases А.С. systems Part 0: Calculation of currents, Ed.2.0 2001-16, 149 p.
5. Stojanovic D. P., Nahman J. M., Veselinovic M. O. Generator Dinamic Influence on Currents Distributionst in Fault Condition, Paper published in: MELECON 99th International Conference on Power System Transients. Proceedings, June 20–24, Budapesht, Hungary,1999.
6. Ruan Qiantu. Present situation of short circuit current control in Shanghai power grid and countermeasures. – Power System Technology, 2005, voI.29(2), pp.78–83.
7. Kryuchkov I.P., Starshinov V.A., Gusev Yu.P., Piratov M.V. Perekhodnye processy v elektroenergeticheskih sistemah: uchebnik dlya vuzov / Pod red. I.P. Kryuchkova (Transients in electric power systems: textbook for universities). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2008, 416 p.
8. Suvorov A. A., Gusev A. S., Andreev M. V., Askarov A. B. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 11, pp. 28–37.
9. Papadopoulos T. A., Kalaoudas Ch. G., Papadopoulos P. N., Marinopoulos A. G., Papagiannis G. K. Static and Dinamic Calculation of Short–Circuit Currents in Synchronous Generators. Paper published in: International Conference on Power Systems. Transients (IPST2011) in Delft, the Netherlands June 14–17, 2011.
10. Stojanovic D. P., Nahman J. M., Veselinovic M. O. Calculation and analysis of generator dynamics influence on short circuit current, Paper published in: MELECON '98. 9th Mediterranean Electrotechnical Conference. Proceedings (Cat. No.98CH36056) Tel–Aviv, Israel, 18–20 May, 1998.
11. Gusev Yu. P., Kayumov A. G., Govorin V. V. Vestnik MEI – in Russ.(Bulletin of MPEI), 2019, No. 4, pp. 11–17.
12. Gurevich Yu. E., Libova L. E., Okin A. A. Raschety` ustojchivosti i protivoavarijnoj avtomatiki v e`nergosistemax (Calculations of Stability and Emergency Automation in Power Systems). М.: Energoatomizdat, 1990, 390 p.
13. Uqaili M. A., Sahito A. A., Halepoto I. A., Memon Z. A., Dars S. B. Impact of distributed generation on network short circuit level. 2014 4th International Conference on Wireless Communications, Vehicular Technology, Information Theory and Aerospace & Electronics Systems (VITAE), 2014. doi:10.1109/vitae.2014.6934455.
14. Tu X., Dessaint L.-A., Fallati N., De Kelper B. Modeling and Real-Time Simulation of Internal Faults in Synchronous Generators with Parallel-Connected Windings. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, vol. 54(3), pp. 1400–1409. doi:10.1109/tie.2007.892004.
15. Gusev Yu. P., Kayumov A. G., Govorin V. V. Relejnaya zashhita i avtomatizaciya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2019, No. 3, pp.30–33.
16. Rukovodyashchie ukazaniya po relejnoj zashchite. Vypusk 11. Raschety tokov korotkogo zamykaniya dlya relejnoj zashchity i sistemnoj avtomatiki v setyah 110-750 kV (Guidelines for relay protection. Issue 11. Calculations of short-circuit currents for relay protection and system automation in 110-750 kV networks). М.: Energiya, 1979, 152 p.
