Дисциплины читамемые на кафедре:

«Переходные процессы в электроэнергетических системах»

В курсе дается описание переходных процессов, возникающих в электрических системах при нормальной эксплуатации и в аварийных условиях. Цель курса – изучение причин возникновения и физической сущности этих процессов, а также методов их количественной оценки. Знание основных положений курса дает возможность решать ряд практических задач, направленных на обеспечение надежности работы отдельных элементов и электрической системы в целом.
Курс дает теоретическую подготовку в области явлений, сопровождающих нормальные и аварийные изменения электромагнитного и электромеханического состояния элементов электрических систем. Понимание физической сущности этих явлений позволяет предвидеть и заранее предотвратить опасные последствия переходных процессов, которые могут иметь место при коротких замыканиях и нарушении устойчивости в узлах и в электрических системах. В курсе дается представление о технике расчетов, больше внимания уделяется пониманию задач и допущений, положенных в их основу, инженерной оценке полученных результатов. Кроме того, курс имеет задачу формирования у студентов научных представлений в данной области знаний в соответствии с основными положениями диалектического материала.
В результате изучения курса студенты должны знать физическую сущность переходных процессов, методы качественной оценки изучаемых явлений, причины и последствия переходных процессов, методы количественной оценки переходных процессов и уметь выполнять расчеты токов короткого замыкания, а также расчеты статической и динамической устойчивости генераторов и нагрузки.

Введение - 2 час.
Краткий очерк истории возникновения и развития проблемы переходных процессов в электрических системах. Этапы развития науки о переходных процессах в России и за рубежом. Основные задачи курса, его связь со смежными дисциплинами. Основные виды переходных процессов, их особенности, проявления, влияние на работу электрической системы. Принципы и методы физического и математического моделирования переходных процессов. Применение аналоговой и цифровой вычислительной техники.

Электромагнитные переходные процессы

Тема 1. Электромагнитные переходные процессы в простейших цепях - 4 час.
Переходный процесс в простейших трехфазных цепях. Трехфазное короткое замыкание в неразветвленной цепи, подключенной к источнику синусоидального напряжения постоянной частоты и амплитуды. Изменение во времени тока и его составляющих. Условия, при которых мгновенное значение тока в данной фазе получается максимальным. Приближенная оценка эквивалентной постоянной времени апериодической составляющей в сложной разветвленной схеме. Переходный процесс в неподвижных магнитосвязанных цепях. Основные уравнения и соотношения. Влияние рассеяния. Внезапное короткое замыкание трансформатора. Включение холостого трансформатора.

Тема 2. Установившийся режим трехфазного короткого замыкания- 2 час.
Расчет установившегося тока трехфазного короткого замыкания при отсутствии АРВ. Влияние и учет действия АРВ. Понятия о критическом токе и критической реактивности. Расчет установившегося тока короткого замыкания в схеме с несколькими источниками. Влияние нагрузки и ее приблизительный учет.

Тема 3. Начальный момент внезапного нарушения режима - 4 час.
Переходные и сверхпереходные ЭДС и реактивности синхронных генераторов. Определение ЭДС генератора из векторной диаграммы предшествующего режима. Схемы замещения синхронной машины в продольной и поперечной осях. Характеристики двигателей и обобщенной нагрузки в начальный момент переходного процесса. Влияние электродвигателей и обобщенной нагрузки на ток в месте короткого замыкания.

Тема 4. Уравнения электромагнитного переходного процесса синхронных и асинхронных машин - 6 час.
Исходные уравнения. Индуктивности обмоток синхронной машины. Обобщенный вектор трехфазной системы. Замена переменных. Преобразование уравнений . Уравнение Парка-Горева. Выражение в операторной форме. Уравнения переходного процесса в асинхронном двигателе. Составляющие тока при коротком замыкании на выводах двигателя. Определение параметров и постоянных времени двигателя.

Тема 5. Переходные процессы в синхронном генераторе - 3 час.
Переходный процесс, вызванный изменением напряжения возбуждения. Форсировка возбуждения. Процессы при гашении магнитного поля с помощью разрядного резистора и с помощью дугогасящей решетки.

Тема 6. Внезапное трехфазное замыкание синхронной машины - 2 час.
Выражения для токов в операторной форме. Определение корней характеристического уравнения. Сводные составляющие токов и постоянные времени их затухания. Влияние АРВ на переходный процесс при коротком замыкании. Критическое время и влияние на него различных факторов. Изменение во времени ЭДС и напряжения машины. Каскадное отключение и повторное включение. Влияние на переходный процесс демпферных обмоток.

Тема 7. Практические методы расчета токов короткого замыкания - 4 час.
Учет энергосистемы. Метод расчетных кривых. Метод типовых кривых.

Тема 8. Переходные процессы при нарушении симметрии трехфазной цепи - 2 час.
Особенности исследования несимметричных переходных процессов. Образование высших гармоник при нарушении симметрии трехфазной системы. Системы уравнений Кирхгофа при несимметрии. Метод симметричных составляющих.

Тема 9. Схемы отдельных последовательностей - 2 час.
Сопротивление электрических машин, нагрузки, трансформаторов, автотрансформаторов, воздушных линий и кабелей для токов обратной и нулевой последовательностей. Составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Тема 10. Переходные процессы при однократной поперечной несимметрии - 2 час.
Граничные условия и соотношения между симметричными составляющими токов и напряжений для основных видов несимметричных коротких замыканий. Выражения для составляющих токов и напряжений в месте короткого замыкания. Векторные диаграммы токов и напряжений. Правила эквивалентности прямой последовательности. Комплексные схемы замещения. Применение практических методов для расчета несимметричных коротких замыканий. Применение расчетных установок и моделей. Распределение и трансформация токов и напряжений отдельных последовательностей. Сравнение различных видов коротких замыканий. Характер изменения тока и напряжения прямой последовательности генератора при различных коротких замыканиях в одной и той же точке. Сравнение токов различных видов коротких замыканий. Токи в земле при замыканиях одной и двух фаз на землю.

Тема 11. Расчет переходного процесса при однократной продольной несимметрии - 2 час.
Граничные условия и соотношения между симметричными составляющими для случаев обрыва одной и двух фаз. Выражения для составляющих токов и напряжений в месте продольной несимметрии. Определение напряжений. Построение векторных диаграмм токов и напряжений. Комплексные схемы замещений при обрыве одной и двух фаз. Правило эквивалентности прямой последовательности. Применение принципа наложения.

Тема 12. Замыкание в распределительных сетях и системах электроснабжения - 2 час.
Замыкание на землю в сети с незаземленной нейтралью. Векторные диаграммы напряжений и токов. Комплексная схема замещения.

Тема 13. Расчет токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В - 2 час.
Учет активных и индуктивных сопротивлений отдельных элементов установок. Учет сопротивлений контактных соединений.

Тема 14. Расчет токов короткого замыкания в цепях постоянного тока - 2 час.
Схемы замещения. Сопротивления элементов. Практический расчет тока короткого замыкания.
Электромеханические переходные процессы

Тема 15. Введение в учение об электромеханических переходных процессах в электрических системах - 2 час.
Цель второй части курса и предмет изучения. Основные понятия и определения. Классификация электромеханических переходных процессов. Основные положения, принимаемые при анализе.

Тема 16. Уравнения движения и критерии статической устойчивости - 2 час.
Выражения для времени, угла, скорости, ускорения, мощности, вращающего момента, кинетической энергии. Форма записи уравнений движения в системе относительных единиц. Практические критерии статической устойчивости простейшей электрической системы. Прямой критерий статической устойчивости. Косвенные (вторичные) критерии статической устойчивости. Применение практических критериев статической устойчивости. Обобщение полученных критериев статической устойчивости.

Тема 17. Изменение режима при больших возмущениях. Критерии динамической устойчивости - 2 час.
Изменение режима при больших возмущениях и малых изменениях скорости вращения генераторов. Качания генераторов. Понятие динамической устойчивости. Энергетические соотношения при качаниях. Способ площадей и вытекающие из него критерии динамической устойчивости. Асинхронный ход и устойчивость.

Тема 18. Переходные процессы в узлах нагрузки при малых возмущениях - 2 час.
Виды и особенности переходных процессов в узлах нагрузки при малых возмущениях. Лавина напряжения. Влияние на устойчивость узлов нагрузки батарей статических конденсаторов.

Тема 19. Переходные процессы в узлах нагрузки при больших возмущениях- 2 час.
Влияние больших возмущений на режимы узлов нагрузки. Пуск двигателей. Самозапуск асинхронных двигателей. Самозапуск синхронных двигателей. Резкие изменения режима в системах электроснабжения. Функции регуляторов возбуждения. Законы регулирования возбуждения. Рекомендации по выбору законов регулирования. Улучшение характеристик основных элементов электрических систем. Дополнительные устройства для улучшения устойчивости. Режимные мероприятия. Заключение.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1. Основная литература

1. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970.
2. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Высшая школа, 1970.

2. Дополнительная литература

1. Ульянов С. А. Сборник задач по электромагнитным переходным процесса в электрических системах. – М.: Энергия, 1968.
2. Переходные процессы в электрических системах в примерах и иллюстрациях. Под ред. В. А. Веникова. – М.: Энергия, 1967.
3. Важнов А. И. Переходные процессы в машинах переменного тока. Л.: Энергия, 1980.
3. Постников И. М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин. М.: Высшая школа, 1975.
4. Костенко И. П., Пиотровский Электрические машины. – М.: Высшая школа, 1987.
5. Вагипов В. К. Переходные процессы в электрических машинах. – М.: Энергия, 1980.

3. Перечень методических указаний по проведению учебных занятий.

1. Пригода В .П. Трехфазное к.з. в простейшей цепи. Методические указания к лабораторной работе по курсу “Переходные процессы в системах электроснабжения”., Магнитогорск ,МГТУ, 2002 г.
2. Пригода В. П. Внезапное нарушение режима синхронного генератора. Методические указания к лабораторной работе по курсу “Переходные процессы в системах электроснабжения”., Магнитогорск, МГТУ, 2002 г.
3. Пригода В. П. Динамическая устойчивость синхронного генератора . Методические указания к лабораторной работе по курсу “Переходные процессы в системах электроснабжения”.,. Магнитогорск, МГТУ, 2003 г.
4. Пригода В. П. Изучение векторных диаграмм синхронного генратора. Методические указания к лабораторной работе по курсу “Переходные процессы в системах электроснабжения”,Магнитогорск,. МГТУ, 2003 г

Ведущий преподаватель: Буланова О.В.