Переходные процессы

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………... 3

Задание к курсовой работе……………………………………………………….4

Исходные данные………………………………………………………………… 5

Расчет статической устойчивости двухмашинной системы с АРВ генераторов  пропорционального действия ……………………………………………………6

     Составление  электрической схемы замещения……………………………... 6

     Преобразование  схемы замещения…………………………………………... 7

     Расчет исходного  режима…………………………………………………….. 8

     Расчет статических  характеристик…………………………………………... 8

     Выводы………………………………………………………………………..13

Расчет статической устойчивости двухмашинной системы с АРВ генераторов  сильного действия……………………………………………………………….14

     Составление  электрической схемы замещения…………………………….14

     Расчет исходного  режима……………………………………………………14

     Расчет статических  характеристик………………………………………….15

     Выводы………………………………………………………………………..19

Расчет предельного угла и времени отключения КЗ для  одномашинной системы…………………………………………………………………………...20

     Нормальный режим…………………………………………………………20

     Аварийный  режим (двухфазное КЗ на землю)……………………………..21

     Послеаварийный режим……………………………………………………...25

     Расчет предельного  угла отключения места КЗ…………………………....25

     Выводы………………………………………………………………………..28

Расчет устойчивости динамического  перехода………………………………..29

     Ремонтный  (исходный) режим………………………………………………29

     Аварийный  режим (однофазное КЗ)………………………………………...29

     Послеаварийный (неполнофазный) режим…………………………………31

     Расчет углов  коммутации……………………………………………………32

     Определение  площадок ускорения и возможного  торможения …………..33

     Выводы………………………………………………………………………..34

Литература  ………………………….…………………………………………35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Одним из важнейших показателей  качества электроснабжения потребителей является его надежность, как в установившихся режимах работы электроэнергетической системы, так и в переходных процессах. В любом переходном процессе происходит изменение электромагнитного состояния системы и нарушение баланса между механическим моментом на валу каждой машины и электромагнитным моментом. В результате этого нарушения изменяются скорости вращения машин. Такое положение существует до тех пор, пока регулирующие устройства не восстановят нормальное состояние. Таким образом, переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и электромеханических изменений, которые взаимосвязаны и представляют единое целое. Основным уравнением, связывающим электрические и механические параметры, является уравнение движения ротора генератора.

Необходимость выполнения условий, обеспечивающих устойчивую параллельную работу генераторов ЭС,  диктуется  требованиями надежного, бесперебойного электроснабжения.

Целью данной работы является уяснить суть физических явлений, происходящих при протекании электромеханических  переходных процессов, ознакомиться с  мероприятиями по сохранению и повышению  статической и динамической устойчивости энергосистем и математическими  основами ее исследования.

Считая отклонения параметров режима независящими от времени протекания переходного процесса, получают статические характеристики генераторов, по которым исследуется статическая устойчивость системы. Статическая устойчивость – это способность энергетической системы восстанавливать исходное состояние после малых возмущений или состояние, весьма близкое к исходному (если возмущающее воздействие не снято).

Динамические характеристики – это связи параметров режима системы, полученные при условии зависимости этих параметров от времени. 

Для исследования динамической устойчивости энергосистем используются статические характеристики, а протекание переходного процесса во времени  моделируется изменением одного из параметров режима, зависимость которого от времени  может быть в последствие определена. Эта зависимость и будет являться динамической характеристикой. Динамическая устойчивость – это способность системы восстанавливать после большого возмущения исходное состояние или состояние, практически близкое к исходному (допустимому по условиям эксплуатации системы).

В задании необходимо, используя  понятия статической и динамической устойчивости и математический аппарат  их описания, исследовать устойчивость простейших систем (одно- и двухмашинных) к малым и большим возмущениям.

 

Задание к курсовой работе:

1. Расчет статической устойчивости двухмашинной энергосистемы.

Для заданной двухмашинной электрической системы:

- построить угловые характеристики мощности;

- определить пределы передаваемой мощности от станции «А» и «Б»;

- определить  коэффициенты запаса статической устойчивости обеих станций в исходном режиме;

- определить  относительный угол между ЭДС соответствующий пределу статической апериодической устойчивости.

Расчеты выполнить  для двух случаев:

     1) генераторы станций «А» и «Б» снабжены регуляторами пропорционального действия;

     2) генераторы станций «А» и «Б» снабжены регуляторами сильного действия.

2. Расчет предельного угла и времени отключения КЗ для одномашинной системы.

     Для станции  «А», работающей на шины неизменного  напряжения и частоты, рассчитать  предельные по условию сохранения  динамической устойчивости угол  и время отключения двухфазного  КЗ на землю, происходящего  на одной из цепей ЛЭП на расстоянии от начала

3. Расчет устойчивости динамического перехода системы

     Для станции  «А», работающей на шины неизменного  напряжения и частоты, провести расчет и оценить устойчивость динамического перехода при следующих условиях: одна из цепей ЛЭП находится в ремонте, а в заданной точке рабочей цепи ЛЭП происходит однофазное КЗ на землю, которое отключается через и далее с интервалом после отключения КЗ происходит успешное ОАПВ ранее поврежденной фазы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные  данные:

Таблица1. Параметры элементов системы.

№	Генераторы							Трансформаторы
	МВт	о.е.	кВ	о.е.	о.е.	о.е.	с	МВА	%	кВ	кВ
1,2	300	0,85	20	1,7	0,26	0,21	7	400	11	20	242
3	500	0,85	20	2,2	0,4	0,33	9	630	12,5	20	121
4	-	-	-	-	-	-	-	630	13	121	220

 

Загрузка генераторов
Длина ЛЭП,	225
Место КЗ,	0,7

 

Примечания:

1. Активными сопротивлениями генераторов, трансформаторов и ЛЭП принибречь.
2. Действие АРВ учесть приближенно: для АРВ пропорционального действия генераторы вводятся в схему замещения как , для АРВ сильного действия – .
3. Нагрузку учесть приближенно, заменив его сопротивлением
4. Принять погонное индуктивное сопротивление прямой последовательности ЛЭП

В схеме нулевой последовательности принять:

1. для одной цепи
2. взаимное индуктивное сопротивление нулевой последовательности между цепями 1 и 2 двухцепной ЛЭП (при КЗ на двухцепной ЛЭП).
5. На шинах нагрузки в исходном режиме принять для всех соединений.

 

Расчет  статической устойчивости двухмашинной системы с АРВ генераторов  пропорционального действия.

Для данной схемы энергосистемы  требуется привести все параметры  к базисным условиям, представляя  нагрузку неизменным сопротивлением. Определить сопротивления связи  ЭДС генераторов с шинами нагрузки и преобразовать полученную схему в Т-образную. Определить собственные и взаимные сопротивления, и их дополняющие углы. По найденным параметрам определить статические характеристики генераторов и границы статической устойчивости системы. Сделать выводы.

Составление схемы замещения

Составляем электрическую схему замещения и обозначаем ступени трансформации.

АРВ пропорционального действия генераторов в схеме замещения  учитываем как .

Принимаем на первой ступени базисные единицы

 

Базисные напряжения на остальных  ступенях трансформации принимаем  в соответствии с рис.2.

 

 

 

Элементы схемы замещения  (в относительных единицах):

генераторов Г1 и Г2

 

генератора Г3

 

трансформаторов Т1 и Т2

 

трансформатора Т3

 

трансформатора Т4

 

ЛЭП

 

Здесь парные однотипные заменены одним эквивалентным сопротивлением.

Регулирующие свойства нагрузки учитываются посредством предоставления ее схеме замещения постоянным сопротивлением

 

где

 

Комплексное сопротивление  нагрузки рассчитывается с подстановкой в формулу величин в относительных единицах

 

Преобразование  схемы замещения

Схема замещения рассматриваемой  системы имеет вид Т-образного  четырехполюсника, с продольными  сопротивлениями

 

 

Собственные и взаимное сопротивления Т-образной схемы

 

 

Для рассматриваемой схемы  замещения 

 

 

 

Дополняющие углы сопротивлений  вычисляются по формулам

 

Численно:

 

 

 

Расчет  исходного режима.

Потоки активной мощности от станции «А» (1) и от станции «Б» (2) в точке подключения нагрузки

 

 

Потоки реактивной мощности определяются по формулам

 

 

Рассчитываем векторы  переходных ЭДС (при условии )

Для станции «А»

 

Для станции «Б»

 

Численно 

 

 

Расчет  статических характеристик.

Угловые характеристики электромагнитных мощностей станций рассчитываем по формулам:

для станции «А»

 

для станции «Б»

 

где – относительный угол между векторами переходных ЭДС, в исходном режиме

Перед построением характеристик  осуществляем проверку расчета исходного  режима.

Численно 

 

 

 

 

Проверка по исходному  режиму выполняется.

Построение угловых характеристик электромагнитных мощностей для станций «А» и «Б» приведено на рис. 4., численные значения зависимостей приведены в таблице 2.

Таблица 2. Численные значения для построения угловых характеристик.

, эл. град.
-180	-0,059	0,104
-170	-0,125	0,175
-160	-0,184	0,250
-150	-0,233	0,327
-140	-0,271	0,402
-130	-0,298	0,473
-120	-0,311	0,539
-110	-0,311	0,597
-100	-0,298	0,646
-90	-0,273	0,684
-80	-0,235	0,709
-70	-0,186	0,722
-60	-0,128	0,722
-50	-0,062	0,709
-40	0,009	0,682
-30	0,084	0,644
-20	0,161	0,595
-10	0,236	0,536
0	0,307	0,470
10	0,373	0,399
20	0,432	0,324
30	0,481	0,247
40	0,519	0,172
50	0,546	0,101
60	0,559	0,035
70	0,559	-0,023
80	0,546	-0,072
90	0,521	-0,110
100	0,483	-0,135
110	0,434	-0,148
120	0,376	-0,148
130	0,310	-0,135
140	0,239	-0,108
150	0,164	-0,070
160	0,087	-0,021
170	0,012	0,038
180	-0,059	0,104