2 Рассчитать аварийный и послеаварийный режимы работы системы

Рассчитываем режимы по очереди.

2.1 Расчёт аварийного и послеаварийного режима при однофазном коротком замыкании в точке К-1

2.1.1 Нормальный режим

Расчёт нормального режима проведён в задаче 1.

2.1.2 Аварийный режим

Составляем схему замещения системы при однофазном КЗ

Рисунок 6 – Схема замещения для аварийного режима при однофазном КЗ

Суммарное сопротивление КЗ Х_∆ при однофазном коротком замыкании равно сумме сопротивлению обратной последовательности и сопротивлению нулевой последовательности.

Преобразуем схему замещения системы при однофазном КЗ из соединения «звезда» в соединение «треугольник» со сторонами Х₁, Х_2, Х_3.

С опротивление Х₂ и Х₃ могут быть отброшены, т.к. поток мощности отдаваемый генератором в сеть не проходит через эти сопротивления.

Рисунок 7 – Преобразованная схема замещения

Определим суммарное сопротивлении системы:

Х_d∑II = ,

Где X_∆=X_2∑+X_0∑ -шунт несимметричного КЗ, который включается между началом и концом схемы прямой и обратной последовательности .

Определяем индуктивное сопротивление нулевой последовательности Х_0∑:

Ом.

Определим индуктивное сопротивление обратной последовательности X_2∑

X_{2∑ =} 3 Ом

Определяем сопротивления шунта КЗ X_∆:

X_∆=X_2∑+X_0∑ = 3 +0,097 = 3,097 Ом

Определяем суммарное сопротивлении системы:

Х_d∑II = 20,2 + 0,1 + 3,5 +0,04 + = 47Ом.

Определяем предел передаваемой мощности генератора в систему:

МВт.

Изменяя значения угла от 0 до 180 град., рассчитываем соответствующие значения мощности отдаваемой генератором в систему по формуле:

Результаты расчёта заносим в таблицу 4.

Таблица 4

, град	0	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	165	180
, МВт	0	81,3	157	222,3	271,9	303,3	314	303,3	271,9	222,3	157	81,3	0

2.1.3 Послеаварийный режим

Составляем схему замещения системы для послеаварийного режима.

Рисунок 8 – Схема замещения для послеаварийного режима при

однофазном КЗ

Послеаварийный режим определяется отключением одной цепи ЛЭП, после чего сопротивление изменяется:

Ом.

Определяем суммарное сопротивлении системы:

Ом.

Определяем предел передаваемой мощности генератора в систему:

МВт.

Рассчитываем значение углов:

,

.

Находим предельный угол отключения КЗ δ_откл:

.

Рассчитываем предельное время отключения КЗ:

.

Выбираем соответствующие уставки срабатывания устройств РЗА:

≥ Т_откл = +

Поскольку линия имеет защиту, то через некоторое время она отключится выключателями. Следовательно, выбираем элегазовый выключатель серии

ВГБЭ-35 – 110 с временем отключения = 0,07 с. Также должно быть предусмотрены устройства релейной защиты от КЗ. Выбираем токовое реле РТ-40

с временем уставки = 0,08 с.

Время действия релейной защиты определяется:

= + = 0,07 + 0,08 = 0,15 с,

Находим время отключения КЗ:

Т_откл = 0,07 + 0,15 = 0,22 с.

0,29 ≥ 0,22, что удовлетворяет условию ≥ Т_откл

Изменяя значения угла от 0 до 180 град., рассчитываем соответствующие значения мощности отдаваемой генератором в систему по формуле:

Результаты расчёта заносим в таблицу 5. Таблица 5

, град	0	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	165	180
, МВт	0	140	270.5	382.5	468.5	522.6	541	522.6	468.5	382.5	270.5	140	0

Строим в одной координатной плоскости угловые характеристики мощности в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах, на графике указываем значение мощности турбины Р₀. С учётом рассчитанного значения предельного угла отключения КЗ δ_откл на графике строим площади ускорения и торможения.

Р исунок 9 – График угловых характеристик мощностей и площади ускорения и торможения при однофазном КЗ

Для определения динамической устойчивости системы при однофазном КЗ необходимо рассмотреть площади ускорение F_уск и торможения F_торм. Условием для динамической устойчивости системы является неравенство: F_уск ≤ F_торм. Невооруженным глазом видно по графику угловой характеристики, что площадь ускорения на порядок больше площади торможения,значит система не является динамически устойчивой. Следовательно, накопленная кинетическая энергия не успевает превратиться в потенциальную, в результате скорость вращения ротора и угол δ будут расти и генератор выпадет из синхронизма. Для определения статической устойчивости системы необходимо найти коэффициент запаса . Вычислив коэффициент запаса , можно сделать вывод, что система является статически устойчивой, так как .

2.2 Расчёт аварийного и послеаварийного режима при трёхфазном коротком замыкание в точке К-2.

2.2.1 Нормальный режим

Расчёт нормального режима проведён в задаче 1.

2.2.2 Аварийный режим

Составляем схему замещения системы при трёхфазном КЗ

Рисунок 10 - Схема замещения системы при трёхфазном КЗ

При трёхфазном КЗ в точке К-2 взаимное сопротивление схемы становится бесконечно большим, т.к. сопротивление шунта КЗ Х_∆⁽³⁾ = 0. При этом характеристика мощности аварийного режима совпадает с осью абсцисс.

2.2.3 Послеаварийный режим

Схема замещения при трехфазном коротком замыкании и и расчет послеаварийного режима аналогичем послеаварийному режиму, приведенному в п. 2.1.3

Рассчитываем значение углов:

,

.

Находим предельный угол отключения КЗ δ_откл:

.

Рассчитываем предельное время отключения КЗ:

.

Выбираем соответствующие уставки срабатывания устройств РЗА:

≥ Т_откл = +

Поскольку линия имеет защиту, то через некоторое время она отключится выключателями. Следовательно, выбираем элегазовый выключатель серии

ВГТ – 110 с временем отключения = 0,055 с. Также должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от КЗ. Выбираем токовое реле РТ-40

с временем уставки = 0,05 с.

Время действия релейной защиты определяется:

= + = 0,005 + 0,05 = 0,055 с,

Находим время отключения КЗ:

Т_откл = 0,055 + 0,055 = 0,11 с.

0,17 ≥ 0,11, что удовлетворяет условию ≥ Т_откл

Строим в одной координатной плоскости угловые характеристики мощности в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах, на графике указываем значение мощности турбины Р₀. С учётом рассчитанного значения предельного угла отключения КЗ δ_откл на графике строим площади ускорения и торможения.

Рисунок 11 – График угловых характеристик мощностей и площади ускорения и торможения при трёхфазном КЗ

Для определения динамической устойчивости системы при однофазном КЗ необходимо рассмотреть площади ускорение F_уск и торможения F_торм. Условием для динамической устойчивости системы является неравенство: F_уск ≤ F_торм. Невооруженным глазом видно по графику угловой характеристики, что площадь ускорения на порядок больше площади торможения,значит система не является динамически устойчивой. Следовательно, накопленная кинетическая энергия не успевает превратиться в потенциальную, в результате скорость вращения ротора и угол δ будут расти и генератор выпадет из синхронизма. Для определения статической устойчивости системы необходимо найти коэффициент запаса . Вычислив коэффициент запаса , можно сделать вывод, что система является статически устойчивой, так как .