Механические действия токов короткого замыкания (КЗ) определяют стойкость электротехнического оборудования к динамическим воздействиям. Силовая схема электростанции и подстанции содержит электрические машины (ЭМ) в виде генератора или двигателя, шинопровода (Ш), выключателя (В) и разъединителя (Р), силового трансформатора (СТ) и воздушной или кабельной линии соответственно ВЛ и КЛ. Переходные процессы в указанных элементах достаточно широко описаны в литературе, например, в [1, 2] для ЭМ, в [3, 4] для СТ, а расчетные режимы включения и КЗ приведены в [5–7].
Однако в настоящее время происходит существенная модернизация и совершенствование вышеуказанных элементов для повышения энергоэффективности и компактности за счет применения новой схемотехники, новых конструкций, технологий и материалов, описанных в [8, 9]. Многообразие видов, типов и применений электрооборудования для генерации и преобразования стремительно нарастает и частично отражено в целом ряде публикаций [11–15].
Несмотря на наличие цифровых программ расчета сверхтоков и механических воздействий, например, EМТР, ЕТАР, РЭСТ и др., существует потребность проведения упрощенных качественных расчетов на указанные элементы на этапе предварительного проектирования для оценки влияния ключевых параметров на выбор надлежащих элементов и возможный диапазон их изменения в процессе проектирования, эксплуатации и модернизации.
Целью работы является качественный анализ переходных электродинамических и тепловых воздействий на синхронный генератор большой мощности при возникновении трехфазных замыканий на его выводах.
На рис. 1 приведена структурная схема соединений силовых элементов на электростанции или подстанции, где обозначены: ЭМ – электромашина; Ш – шинопровод; В (Р) – выключатель и разъединитель; СТ – силовой трансформатор; ВЛ (КЛ) – воздушная (кабельная) линия. В рассматриваемом случае в качестве ЭМ выступает синхронная машина (СМ) в виде турбогенератора ТВВ-1200-4 производства ПАО «Силовые машины», г. С.-Петербург, который относится к СМ большой мощности, превышающей 1000 МВт.