Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЭССиС

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Пояснительная записка к курсовой работе

по курсу «Электромеханические переходные процессы»

………………………………………………00 ПЗ

Нормоконтролер Руководитель

_____________________ Коровин Ю.В.

“___”___________2003 г. “___”___________2003 г.

Автор работы

студент группы Э-403

Мерлинов М.А.

“___”___________2003 г.

Работа защищена

с оценкой

______________________

“___”___________2003 г.

Челябинск

2003

АННОТАЦИЯ

Мерлинов Максим Александрович

Расчет устойчивости электрической системы – Челябинск, ЮурГУ, 2003, страниц – 27, рисунков – 17.

В данной курсовой работе для электрической системы проведены расчеты статической и динамической устойчивости. В частности были рассчитаны идеальные пределы мощности, коэффициенты запаса статической устойчивости в различных случаях регулирования возбуждения. Определены действительный предел мощности генераторов при включенном АРВ ПД и область допустимых значений коэффициента усиления АРВ ПД генераторов. Рассчитано как влияют активные сопротивления элементов и зарядная мощность ЛЭП на статическую устойчивость генераторов. Рассчитаны предельный угол и время отключения трехфазного короткого замыкания в начале одной из цепей ЛЭП.

СОДЕРЖАНИЕ

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

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

1 Определение идеальных пределов мощности генераторов Г1 и коэф-

фициентов запаса статической устойчивости………………...……….……. 6

1. При отключенном АРВ…………………………………………..….... 8

2. При включенном АРВ ПД……………………………………….…… 9

3. При включенном АРВ СД……………………………………………. 10

4. Включено АРВ ПД и учтены активные сопротивления……………. 12

5. Включено АРВ ПД и учтена зарядная мощность ЛЭП…………….. 14

2 Определение идеального предела мощности генераторов Г1 при

включенном АРВ ПД…………………………………………………………. 16

3 Определение области допустимых значений коэффициента усиления

АРВ ПД 2.1 Выбор трансформатора………………………………………… 17

4 Расчет динамической устойчивости системы………………………………. 18

4.1 Трехфазное короткое замыкание…………………………………….. 18

4.2 Двухфазное короткое замыкание на землю…………………………. 23

Задание к курсовой работе

1. Для электрической системы, схема которой приведена на рисунке 1, определить идеальные пределы мощности генераторов Г1 первой станции ЭС-1 и коэффициенты запаса статической устойчивости при передаче мощности от первой станции к точке потокораздела, приняв напряжение U₀ в ней неизменным, для следующих случаев:

1. АРВ отключен;

2. Включено АРВ ПД;

3. Включено АРВ СД;

Расчет п.п. 1.1 ... 1.3 выполнить по упрощенной и точной методикам без учета активных сопротивлений элементов электрической системы и зарядной мощности линии электропередачи.

По результатам расчета по точной методике построить характеристики активной мощности генераторов Г1.

4. Включено АРВ ПД, учитывается активное сопротивление линии электропередачи и не учитывается ее зарядная мощность;

5. Включено АРВ ПД, не учитывается активное сопротивление линии электропередачи и учитывается ее зарядная мощность;

Расчет п.п. 1.4, 1.5 выполнить по точной методике.

2. Определить действительный предел мощности генераторов Г1 при включенном АРВ ПД, постоянстве сопротивления нагрузки без учета активных сопротивлений элементов электрической системы и зарядной мощности линий электропередачи.

3. Определить область допустимых значений коэффициента усиления АРВ ПД генераторов Г1 по критерию их статической устойчивости.

4. Выполнить расчет динамической устойчивости системы при трехфазном и двухфазном на землю коротких замыканиях в начале одной из цепей линии электропередачи (определить предельные времена отключения коротких замыканий) при постоянстве ЭДС генераторов Г1 и Г2 за их переходными сопротивлениям, без учета активных сопротивлений элементов электрической системы и зарядной мощности линий электропередачи.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

РГ1 = 2100 МВт Т1 = 7,6 с

РГ2 = 900 МВт Т2 = 8,0 с

ST1 = 2125 МВА КТ1 = 10,5 345 uК1% = 11 РН = 980 МВт о.е.

ST2 = 1200 МВА КТ2 = 13,8 345 uК2% = 11 Р0 = 180 МВт l = 390 км

К₀ = 3.

Напряжение в точке потокораздела U₀ = 315 кВ.

Параметры линии электропередачи (одна цепь) r^/ = 0,054 Ом/км; х^/ = 0,328 Ом/км;

b ^/ = 3,4710^-6 1/Омкм.

Рисунок 1 – Схема электрической системы

1 Определение идеальных пределов мощности генераторов г1 и коэффициентов запаса статической устойчивости

Для электрической системы, схема которой приведена на рисунке 1, определим идеальные пределы мощности генераторов Г1 первой станции ЭС-1 и коэффициенты запаса статической устойчивости при передаче мощности от первой станции к точке потокораздела. Примем напряжение U₀ в точке потокораздела неизменным.

Расчет будем вести в относительных единицах. Для этого примем следующие базисные величины:

• базисное напряжение U_Б = U_СР.СТ. = 340 кВ;

• базисная мощность S_Б = 1000 МВА.

С оставим схему замещения электрической системы:

Рисунок 2 – Схема замещения электрической системы

Определим параметры схемы замещения.

Генераторы Г1:

; (1)

; (2)

; (3)

. (4)

Генератор Г2:

; (5)

; (6)

; (7)

. (8)

Трансформатор Т1:

. (9)

Трансформатор Т2:

. (10)

ЛЭП:

; (11)

; (12)

(1/Ом); (13)

; (14)

; (15)

. (16)

Определим параметры режима работы системы.

Активная и реактивная составляющие мощности нагрузки:

; (17)

. (18)

Мощность, поступающая к нагрузке от генераторов Г1 станции ЭС-1:

; (19)

. (20)

Мощность, поступающая к нагрузке от генератора Г2 станции ЭС-2:

; (21)

. (22)

Сопротивление нагрузки:

; (23)

Дальнейший расчет ведем в относительных единицах, поэтому символ * опускаем.

1. АРВ отключено

r = 0; Q_З = 0; U₀ = const.

При отключенном АРВ синхронная ЭДС генераторов Г1 Е^/_q1 = const. Определим ее:

, (24)

Здесь , (25)

где х_d = x_dГ1 + х_Т1 + х_Л = 5,95 + 0,44 + 0,553 = 6,943.

,

.

₀ = 35,84⁰.

а) точная методика:

Определим идеальный предел мощности:

. (26)

.

Определим коэффициент запаса статической устойчивости:

. (27)

б) упрощенная и точная методики совпадают, т.к. АРВ отключено.

2. Включено АРВ ПД

r = 0; Q_З = 0; U₀ = const.

При включенном АРВ ПД переходная ЭДС генераторов Г1 Е^/₁ = const. Определим ее:

, (28)

Здесь , (29)

где х^/_d = x^/ _dГ1 + х_Т1 + х_Л = 1,105 + 0,44 + 0,553 = 2,098.

,

^/ = 18,62⁰.

а) точная методика:

Определим идеальный предел мощности:

, (30)

где , (31)

Определим максимум полученной зависимости. Для этого найдем первую частную производную по углу  и приравняем ее нулю:

Решая данное уравнение на ЭВМ получаем  = 112,24⁰. Подставим значение  в полученную ранее зависимость. Получаем предел мощности:

.

Определим коэффициент запаса статической устойчивости:

. (32)

б) упрощенная методика:

Определим идеальный предел мощности:

. (33)

Определим погрешность расчета:

. (34)

|| < 10%  расчет можно проводить по упрощенной методике.

3. Включено АРВ СД

r = 0; Q_З = 0; U₀ = const.

При включенном АРВ ПД напряжение генераторов Г1 U_Г1 = const. Определим его:

, (35)

Здесь , (36)

где х_С = х_Т1 + х_Л = 0,44 + 0,553 = 0,993.

,

_С = 10,31⁰.

а) точная методика:

Определим идеальный предел мощности:

, (37)

где . (38)

Определим максимум полученной зависимости. Для этого найдем первую частную производную по углу  и приравняем ее нулю:

Решая данное уравнение на ЭВМ получаем  = 117,66⁰. Подставим значение  в полученную ранее зависимость. Получаем предел мощности:

.

Определим коэффициент запаса статической устойчивости:

. (39)

б) упрощенная методика:

Определим идеальный предел мощности:

. (40)

Определим погрешность расчета:

. (41)

|| < 10%  расчет можно проводить по упрощенной методике.

Погрешности отрицательны, что говорит о том, что при расчете по упрощенной методике мы получаем результат несколько меньше, чем есть на самом деле. Т.е. в реальности мы имеем некоторый запас устойчивости. Кроме того, || < 10%. Все это позволяет сделать вывод, что использование упрощенной методики в расчете устойчивости вполне допустимо.

По результатам расчета п.п. 1.1 .. 1.3 построим характеристики активной мощности генераторов Г1 при различных типах АРВ.

Рисунок 3 – Зависимости Р()при различных типах АРВ.

4. Включено АРВ ПД

r  0; Q_З = 0; U₀ = const.

При включенном АРВ ПД переходная ЭДС генераторов Г1 Е^/₁ = const. Определим ее по формуле (28). Для этого найдем :

, (42)

Определим идеальный предел мощности:

, (43)

где z₁₁, z₁₂ – собственные и взаимные сопротивления соответственно.

Р исунок 4 – Схема замещения

Здесь примем: ,

.

Определим собственные и взаимные сопротивления:

, (44)

, (45)

Т. к. , то:

,

α₁₁ = 90⁰ – 87,52⁰ = 2,48⁰.

.

Определим погрешность расчета:

. (46)

Предел мощности получился несколько большим, чем при расчете без учета активных сопротивлений. То есть, не учитывая активные сопротивления, мы получаем некоторый1 запас устойчивости. Постольку, поскольку || < 10%, то можно сделать вывод, что расчет без учета активных сопротивлений вполне допустим.

Определим коэффициент запаса статической устойчивости:

. (47)

1.5 Включено АРВ ПД

r = 0; Q_З  0; U₀ = const.

Рисунок 5 – Расчетная схема

Определим U₁:

, (48)

Здесь , (49)

где – полная мощность в конце линии с учетом Q_З.

, (50)

,

.

Определим мощность в начале линии:

, (51)

, (52)

.

Определим переходную ЭДС генераторов Г1:

, (53)

(54)

О пределим идеальный предел мощности по формуле (43). Для этого преобразуем расчетную схему, проведя преобразование :

Рисунок 6 – Преобразование расчетной схемы

, (55)

. (56)

В данной схеме не учтены активные сопротивления, следовательно α₁₁ = 0. Поэтому собственное сопротивление находить не будем, т.к. первое слагаемое выражения (43) все равно равен 0.

Определим взаимное сопротивление по формуле (45):

j1,964.

.

Определим погрешность расчета:

. (57)

Предел мощности получился значительно меньше, чем без учета зарядной мощности. Постольку, поскольку || > 10%, то в практических расчетах необходимо учитывать зарядную мощность.

Определим коэффициент запаса статической устойчивости:

. (58)