Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Омский государственный технический университет
Кафедра: ЭсПП
Курсовая работа по дисциплине
«Устойчивость узлов нагрузки СЭС»
Шифр: 10-7-К2-Т
Выполнил: ст. гр.
Кулаков П.В.
Проверил: доцент
Эрнст А.Д.
2007
Задание на курсовую работу:
Шифр: Т-10-7-К2
Для заданной схемы электропередачи определить запас статической устойчивости по идеальному пределу передаваемой мощности при передаче от генератора в систему мощности равной Рн для следующих случаев.
1.1. Генератор не имеет автоматических
регуляторов возбуждения (АРВ) без учета
явнополюсности (
).
1.2.Генератор не имеет АРВ с учетом явнополюсности (для гидрогенератора).
1.3. Генератор снабжен АРВ пропорционального типа ( ) без учета явнополюстности.
1.4. Генератор снабжен АРВ сильного действия (Uг=const) без учета явнополюстности.
Построить векторную диаграмму генератора в исходном режиме.
Выполнить расчет динамической устойчивости в соответствии со схемой развития аварии при к.з. в заданной точке К при
=const
в следующей последовательности:
3.1. Рассчитать и построить угловые характеристики мощности нормального режима, аварийных режимов и режимов после ликвидации аварии.
3.2. Произвести численный расчет
динамического перехода и построить
зависимости изменения угла
и ускорения
(либо относительной скорости
)
от времени.
3.3. В случае нарушения устойчивости определить предельные угол и время отключения к.з. необходимые для сохранения устойчивости.
3.4. При сохранении устойчивости определить коэффициент запаса динамической устойчивости.
Проверить, будет ли устойчива нагрузка Н после отключения выключателя В и определить коэффициент запаса устойчивости по напряжению в случаях:
4.1. Отсутствие АРВ у генератора ( ).
4.2. Генератор снабжен АРВ пропорционального типа ( ).
4.3. Генератор снабжен АРВ сильного
действия (
).
5. Определить допустимое время перерыва электроснабжения по условиям устойчивости эквивалентной асинхронной нагрузки.
Дано:
Тип |
SН(MВА) |
хd |
хq |
x`d |
х2 |
Tj (c) |
Td0(c) |
T0(c) |
l(км) |
Uн,(кВ) |
ТГ |
890 |
2,48 |
--- |
0,4 |
0,33 |
12 |
6,7 |
0,2 |
40 |
330 |
Трансформаторы |
Нагрузка |
||||||||||
T1 |
|
T2 |
|
РН МВт |
|
Скольжение |
TjН c |
||||
SН(MВА) |
Uк% |
SН(MВА) |
Uк% |
|
|
S0 |
|
||||
800 |
10,0 |
2х400 |
10,0 |
500 |
0,9 |
0,021 |
10 |
||||
К(1) |
К(2) |
К(1,1) |
К(3) |
Длительность бестоковой паузы tАПВ=0,25 с |
--- |
--- |
0,2 |
--- |
успешное |
Составим схему замещения из схем замещения отдельных элементов.
При ориентировочных расчетах параметры всех элементов схемы представляются индуктивными сопротивлениями. Определяем величины в о.е. приведенные к базисным величинам.
,
,
,
,
,
Сворачиваем схему:
1 Расчет исходного установившегося режима.
При
расчетах, в зависимости от типа генератора,
отсутствия или наличия АРВ, а также
способа регулирования, генератор
представляется в схеме замещения
индуктивным сопротивлением
и
приложенной за ним ЭДС
.
1.1 При отсутствии АРВ без учета явнополюсности.
;
-
внутренний угол, характеризующий сдвиг
вектора соответствующей ЭДС
,
относительно вектора напряжения
.
1.2 При АРВ пропорционального действия.
;
1.3 При АРВ сильного действия.
;
2 Расчет статической устойчивости
Устойчивость простейшей электрической системы и идеальный предел мощности.
Устойчивая
часть угловой характеристики мощности
определяется прямым критерием статической
устойчивости
.
Коэффициент запаса статической
устойчивости по мощности (
)
определяется как
,
где
-
идеальный предел передаваемой мощности,
- передаваемая мощность.
1.
,
%
2.
,
%
3.
,
%
|
|
|
|
|
Без АРВ (турбо) |
2,339 |
41,57 |
0,845 |
50,68 |
АРВ ПД |
1,247 |
18 |
1,815 |
223,55 |
АРВ СД |
1,089 |
8,5 |
3,794 |
576,29 |
градусыВЫВОД: Чем больше степень действия АРВ, тем выше коэффициент запаса статической устойчивости.
3. Расчет динамической устойчивости
Анализ динамической устойчивости основан на численном решении дифференциального уравнения относительного движения ротора. При учете реакции якоря, действия регуляторов возбуждения, переходных процессов в обмотках ротора вводятся дополнительные дифференциальные уравнения и соотношения, характеризующие регуляторы. При упрощенных расчетах динамической устойчивости делаются следующие основные допущения:
активная мощность первичного двигателя (турбины) остается неизменной в течении всего переходного процесса.
электрическая мощность, вырабатываемая генератором, изменяется мгновенно при изменении схемы передачи в следствие КЗ или коммутации.
расчеты несимметричных режимов проводятся с учетом только прямой последовательности параметров режима с использованием правила эквивалентности прямой последовательности.
не учитываются апериодические моменты, обусловленные потерями мощности.
Рассмотрим три режима: нормальный, аварийный, послеаварийный.
Схема замещения для нормального режима:
-
взаимное сопротивление между генератором
и шинами нагрузки.
Произошла авария. При этом возникают несимметричные режимы, что приводит к возникновению несимметричных токов и напряжений, поэтому необходимо рассмотреть схему замещения различных последовательностей.
Для обратной последовательности:
,
остальные элементы как и начальные
параметры.
;
Для нулевой последовательности:
Генераторы не учитываются, удельное сопротивление линии в три раза больше, влияние трансформаторов ослабляется на 15%, причем трансформаторы нейтраль которых изолирована создают в схеме замещения разрыв.
,
;.
Находим
индуктивное сопротивление шунта, которое
включено между схемой замещения и точкой
К.З.:
,
Для
двухфазного КЗ на землю:
,
где
,
После аварийный режим:
Для нормального, аварийного и послеаварийного режимов найдем:
,
,
sinδ |
0.1736 |
0.342 |
0.5 |
0.6428 |
0.766 |
0.866 |
0.9397 |
0.9848 |
1 |
δ |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
Норм. |
0,315 |
0,621 |
0,908 |
1,167 |
1,390 |
1,572 |
1,706 |
1,787 |
1,815 |
А.Р.1 |
0,112 |
0,220 |
0,322 |
0,414 |
0,493 |
0,558 |
0,605 |
0,634 |
0,644 |
ПАР |
0,271 |
0,534 |
0,781 |
1,003 |
1,196 |
1,352 |
1,467 |
1,537 |
1,561 |
Численный расчет динамического перехода:
.
.
,
,
.
,
,
.
.
и
т.д.
При
скачкообразных изменениях режима в
течении переходного процесса, когда
избыток мощности внезапно изменяется
от
до
.
В момент аварии:
,
Таблица 6.
-
,
сек.
,градус/сек.
,
градус
0
18
0,025
543,136
18,170
0,170
0,05
540,417
18,677
0,507
0,075
532,303
19,517
0,840
0,1
518,923
20,682
1,165
0,125
500,494
22,159
1,477
0,15
477,318
23,935
1,776
0,175
449,783
25,992
2,057
0,2
418,360
28,310
2,318
0,225
383,598
30,868
2,558
0,25
-359,279
33,201
2,333
0,275
-440,086
35,260
2,058
0,3
-509,610
36,999
1,740
0,325
-567,021
38,385
1,385
0,35
-611,813
39,388
1,003
0,375
-643,714
39,989
0,601
0,4
-662,603
40,175
0,187
0,425
-668,438
39,944
-0,231
0,45
-661,210
39,300
-0,644
0,475
-640,931
38,255
-1,045
0,5
-607,647
36,830
-1,425
0,525
-561,494
35,055
-1,776
0,55
-502,762
32,965
-2,090
По
таблице находим наибольшее значение
,
назовем его
,
а
.
,
,
.
.
.
Угловые характеристики
Зависимость ускорения от времени:
Зависимость угла рассогласования от времени:
