Курсовая по автоматике ЭЭС (Сушко В.А.)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»

Факультет энергетики и электротехники

Дисциплина: «Автоматика энергосистем»

Курсовая работа

Вариант - 1

Выполнил: студент гр. МЭЭ-01-13/4

Шкрыль А. М.

Проверил: Сушко В. А.

Чебоксары 2014

Задача 1. Определить максимальную допустимую частоту скольжения при которой действует АПВОС и наибольший угол включения , если дано:

- время включения выключателя

- уставка на реле времени КТ ;

- уставка на реле контроля синхронизма KSS .

Решение.

Максимально-допустимое скольжение напряжения на контактах выключателя:

, где

- углы возврата и срабатывания реле.

Частота скольжения:

.

Наибольший угол включения имеет место при и равен:

= град.

Ответ: , = град.

Задача 2. Определить максимальную допустимую частоту скольжения при которой действует АПВУС и наибольший угол включения при этой частоте и при если известно:

- уставка на реле времени КТ ;

- время включения выключателя

- уставка на реле контроля синхронизма KSS .

Решение.

Максимально-допустимое скольжение:

, где

- углы возврата на реле контроля синхронизма KSS1 и KSS2.

Частота скольжения:

.

Наибольший угол включения при :

= град.

При :

град

Ответ: град.

Задача 3. Определить допустимость НАПВ на линии 110 кВ, питающей подстанцию, где имеются синхронные компенсаторы в режиме работы одной линии и одного СК. Удельной сопротивление линии

Схема сети:

Исходные данные:

Решение.

Параметры элементов сети в относительных единицах при базисных условиях :

Генератор:

Линия (в работе одна линия):

Трансформатор (в работе один трансформатор):

Синхронный компенсатор:

о.е. (при выбранных базисных условиях)

Схема замещения:

Эквивалентное сопротивление:

Максимально возможный ток несинхронного включения:

о.е.

Расчет НАПВ сводится к проверке допустимости включения с неограниченным углом. Для синхронного компенсатора максимально допустимое значение тока включения с углом 180 град.:

о.е.

Так как , то несинхронное АПВ недопустимо.

Ответ: НАПВ недопустимо.

Задача 4. Определить допустимость НАПВ на линиях 110 кВ, связывающих ГЭС с системой в режиме работы одной линии и двух генераторов. Удельной сопротивление линии

Схема сети:

Исходные данные:

Решение.

Параметры элементов сети в относительных единицах при базисных условиях :

Генератор: (при выбранных базисных условиях)

Линия (в работе одна линия):

Трансформаторов:

Система:

о.е.

Схема замещения:

Эквивалентное сопротивление (с учетом параллельных ветвей):

Максимально возможный ток несинхронного включения (с учетом двух параллельно включенных генераторов):

о.е.

Расчет НАПВ сводится к проверке допустимости включения с неограниченным углом. Для генератора максимально допустимое значение тока включения с углом 180 град.:

о.е.

Так как , то несинхронное АПВ недопустимо.

Ответ: НАПВ недопустимо.

Задача 5. Выбрать выдержку реле времени в устройстве АПВ (), утановленного на выключателе Q1 линии с двухсторонним питанием. На выключатели Q1 и Q2 действует МТЗ с выдержкой времени и токовые отсечки с временем действия . Ответ проиллюстрировать временной диаграммой действия устройств РЗиА на выключатели Q1 иQ2 в циклах АПВ. времена включения и отключения выключателей, деионизации среды, готовности привода и запаса.

Схема сети:

Исходные данные:

Решение.

Выдержка времени АПВ на выключателе Q1 определяется исходя из следующих условий:

- наименьшие выдержки времени срабатывания первой ступени защит выключателя Q1, на котором устанавливается АПВ;

- время отключения и включения выключателя Q1, на котором устанавливается АПВ;

– выдержка времени второй (третьей) ступени защиты на противоположном конце линии (в месте установки выключателя Q2);

- время отключения и включения выключателя на противоположном конце линии (выключателя Q2);

Выбираем наибольшее из трех полученных значений:

Временная диаграмма действия устройств РЗиА на выключатели Q1 иQ2 в циклах АПВ:

Ответ:

Задача 6. Определить допустимость НАПВ в заданной схеме. Приемная система бесконечной мощности. Удельной сопротивление линии

Схема сети:

Исходные данные:

Решение.

Схема замещения:

Выберем базисные условия: ;

;

;

Рассчитаем параметры элементов сети, при выбранных базисных условиях:

Генератор: (при выбранных базисных условиях)

Трансформаторов:

Линия:

Суммарное сопротивление:

о.е.

Максимально возможный ток несинхронного включения:

о.е.

Расчет НАПВ сводится к проверке допустимости включения с неограниченным углом. Для генератора максимально допустимое значение тока включения с углом 180 град.:

о.е.

Так как , то несинхронное АПВ недопустимо.

Ответ: НАПВ недопустимо.

Задача 7. Определить допустимость БАПВ в заданной схеме. Приемная система бесконечной мощности.

Схема сети:

Исходные данные:

- передаваемая по линии мощность –

- постоянная инерции ротора –

- начальный угол –

- время срабатывания защиты - 0,05 с;

- время отключения выключателя - =0,04 с;

- время деионизации среды - =0,2 с;

- мощность генератора -

- допустимый угол по динамической устойчивости -

- допустимый угол по моменту на валу -

Решение.

Допустимость применения БАПВ определяется по двум условиям.

– Сохранение динамической устойчивости:

;

– По моменту на валу генератора:

где , , – соответственно угол включения и допустимые значения углов.

Расчетное выражение для определения угла имеет вид:

, где

Время цикла БАПВ: (время бестоковой паузы выбирается из условия , примем

Тогда ;

Вывод: БАПВ допустимо.

Ответ: БАПВ допустимо.

Задача 8. Рассчитать настройку реле контроля синхронизма ( и реле времени ( в устройстве АПВОС, если известны максимальный угол включения , максимальный угол в нормальном режиме и время включения выключателя

Исходные данные:

=40 град,

Решение.

В случае потери синхронизма возникает взаимное скольжение векторов напряжений на контактах выключателя с угловой частотой скольжения минимально допустимое значение которого равно:

Найдем , воспользовавшись выражением:

( должен быть больше начального угла между двумя напряжениями по концам отключившейся линии).

;

Наибольший угол включения имеет место при и равен следовательно

В итоге получаем:

Ответ:,

Задача 9. Рассчитать настройку реле времени КТ1 () схемы АПВУС, если известны максимальный угол включения и время включения выключателя

Исходные данные:

Решение.

В случае потери синхронизма возникает взаимное скольжение векторов напряжений на контактах выключателя с угловой частотой скольжения минимально допустимое значение которого для АПВУС равно:

Наибольший угол включения равен:

Тогда .

Исходя из возможных уставок реле контроля синхронизма, имеем:, .

Следовательно

Ответ:

Задача 10. Определить возможность включения на шины системы турбогенератора мощностью и сопротивлением через трансформатор мощностью на параллельную работу способом самосинхронизации.

Исходные данные:

,

Решение.

Схема замещения сети:

Выберем базисные условия:

;

Сопротивление трансформатора при выбранных базисных условиях:

о.е.

Согласно нормированному критерию включение допускается, если периодическая составляющая тока включения

,где сопротивление сети, приведенное к генераторному напряжению, о.е.

- условие выполняется.

В абсолютных единицах получаем:

,

.

Ответ: Включить генератор на шины системы способом самосинхронизации возможно.

Задача 11. Определить толчок тока при включении на шины системы турбогенератора мощностью и сопротивлением на параллельную работу способом точной синхронизации, если напряжение генератора и системы равны и номинальны, а угол включения равен . Данные по трансформатору и генератору из условия задачи 10.

Исходные данные:

Решение.

Параметры элементов сети в относительных единицах при базисных условиях :

Генератор: (при выбранных базисных условиях)

Трансформаторов:

При включении способом точной синхронизации генератор разворачивается до частоты, близкой к синхронной, и возбуждается. В случае несоблюдения идеальных условий в момент включения появляется толчок уравнительного тока:

о.е.

Толчок тока в именованных единицах:

0,7122 кА

Ответ: .

Задача 12. Определить уставку реле времени устройства автоматического включения резерва на схеме, если известны времена отключений присоединений с учетом времени действия релейной защиты и отключения выключателей. В какой последовательности действуют выключатели Q1, Q2, Q3 и Q4? Ступень селективности

Схема сети:

Исходные данные:

Решение.

Выдержка времени пускового органа АВР должна быть на ступень селективности выше максимального времени срабатывания защит присоединений:

с. (максимальное время срабатывания защиты на первом присоединении).

При работе АВР выключатели действуют в следующей последовательности:

Q2, Q1, Q3 и Q4.

Ответ: Работа выключателей: Q2, Q1, Q3 и Q4.

Задача 13. Электропитание асинхронного двигателя мощностью (= 6 кВ, кратность пускового тока ) осуществляется через трансформатор мощностью (). Определить уставку минимального реле напряжения устройства автоматического включения резерва.

Исходные данные:

Решение.

Схема сети:

Выберем базисные условия:

о.е.

кВ,

о.е.

Параметры элементов сети в относительных единицах при выбранных базисных условиях:

Напряжение системы:

о.е.

(система бесконечной мощности).

Трансформатор: о.е.

Двигатель:

о.е. (при выбранных базисных условиях).

о.е.

Напряжение срабатывания максимального реле напряжения выбирается так, чтобы пусковой орган не приходил в действие при понижениях напряжения, вызванных КЗ или самозапуском электродвигателя, тогда:

1) , где - наименьшее расчетное значение остаточного напряжения при КЗ;

- коэффициент отстройки, принимаемый равным

2) , где - наименьшее напряжение при самозапуске электродвигателя.

Определим остаточное напряжение на шинах двигателя при КЗ:

о.е.

кВ

Рассмотрим самозапуск двигателя. Пуск двигателя можно рассматривать как К⁽³⁾ за обмоткой статора:

о.е.

Напряжение при самозапуске электродвигателя:

0,6071 о.е.

кВ.

Из полученных значений выбираем наименьшее:

Ответ:кВ

Задача 14. Каким будет напряжение на шинах асинхронного двигателя мощностью (= 6 кВ, номинальная частота вращения , кратность пускового тока ) при переключении на резервный источник питания (трансформатор мощностью , ), если в момент включения скольжение двигателя а критическое скольжение

Исходные данные:

Решение.

Выберем базисные условия:

о.е.

кВ,

о.е.

Параметры элементов сети в относительных единицах при выбранных базисных условиях:

Напряжение системы:

о.е.

(система бесконечной мощности).

Трансформатор: о.е.

Сопротивление двигателя при скольжении

о.е.

Напряжение на двигателе:

о.е.

кВ.

Ответ: кВ.

Задача 15. В системе с установленной мощностью нагрузка потребителей составляет . Отказывает блок, который имеет нагрузку Определить установившееся значение отклонения частоты , если коэффициент регулирующего эффекта нагрузки равен а мощность вращающегося резерва составляет N% от мощности вращающихся агрегатов.