Устойчивость электроэнергетических систем. Сборник задач и примеры их решения

в качестве базисных величин примем: 17б= 17 -6кВ и8б - Рнл ~ 4М ВА.

Тогда сопротивление трансформатора

V, 11-4

0, 0 2 .

100 100-25

Сопротивление линии электропередачи

= 0,21.

Индуктивное сопротивление рассеяния двигателей

т2 1

= 2Ь^ 2-2,0 = 0,25.

Активная и реактивная мощности, потребляемые двигателями;

бод = -Род^Фо = 0,871§26° = 0,42.

Суммарное сопротивление питающей сети

Хс = Хт + Хл = 0,02 + 0,21 = 0,23.

Напряжение на шинах системы в исходном режиме

Критическое напряжение на шинах системы

= .^2Род(х, + X,) = д/2 • 0,87(0,25 + 0,23) - 0,91.

100

Запас устойчивости по напряжению

З а д а ч а 4.3

Асинхронный двигатель подключен к шинам, напряжение кото­ рых может медленно снижаться. Параметры схемы замещения дви­ гателя приведены в табл. 4.2. Для данного двигателя и исходных мощностей Ро = 1 и Ро = 0,5 требуется:

1. Построить зависимости реактивных мощностей намагничива­ ния рассеивания и потребляемой двигателем ^Ад, при изме­ нении напряжения от номинального значения до нуля.

2. Сопоставить 2 ад, построенные при различных исходных ак­

101

Решение. Реактивная мощность, потребляемая асинхронным дви­ гателем, определяется двумя составляющими:

Реактивная мощность ветви намагничивания находится из урав­ нения

(4.9)

Реактивная мощность рассеяния от исходного до критического напряжения находится по уравнению

При снижении напряжения ниже критического

Критическое значение напряжения определяется по формуле

Пример к задаче 4.3. Асинхронный двигатель подключен к ши­ нам, напряжение которых может медленно снижаться. Параметры схемы замещения двигателя:

Хц = 2,0, Х5=0,25, Г2 = 0,05, Рмех = Ро = 1 = сопз!.

Требуется построить зависимость потребляемой реактивной мощности при изменении напряжения от 1 до 0.

Решение. Находим значение критического напряжения:

V = ^2РоХ, = д/2-1-0,25 = 0,71.

102

Реактивная мощность, потребляемая ветвью намагничивания находится из уравнения (4.9) при изменении напряжения от 1 до 0. Реактивная мощность рассеивания при изменении напряжения от ] до 0,71 находится по уравнению (4.10), а при 17= 0,71...0 - по

Рис. 4.5. Характеристики реактивной мощности асинхронного двигателя:

Синхронный двигатель через трансформатор и линию электро­ передачи подключен к шинам мощной энергосистемы. Параметры системы электроснабжения в относительных единицах приведены в табл. 4.3. В расчетах принять:

-напряжения на шинах системы 17= 1,0;

-потребляемая активная мощность из энергосистемы Ро = 1,0;

- потребляемая реактивная мощность из энергосистемы = 0,5; - угловая частота 0 = 1.

103

Требуется:

1.Определить предельный угол снятия наброса нагрузки при периодически меняющейся нагрузке от исходной до максимальной.

2.Изобразить графически процесс наброса и снятия нагрузки, заштриховать площадки торможения и ускорения.

Наброс нагрузки составляет:

Таблица 4.3

Исходные данные к задаче 4.4

Решение. Переходный процесс при набросе нагрузки на синх­ ронный двигатель показан на рис. 4.6.

104

Рис. 4.6. Наброс нагрузки на синхронный двигатель

Для обеспечения устойчивости режима работы агрегата необхо­ димо снизить момент сопротивления рабочего механизма, например с Ммх2 ДО МмхоПредельный угол снятия наброса 8сн в данном слу­ чае при неизменном значении питающего напряжения можно опре­ делить по выражению

Общее сопротивление системы электроснабжения

Переходная ЭДС двигателя

Максимальный электромагнитный момент

105

Исходный электромагнитный момент

Угловая характеристика электромагнитного момента

Исходный и критический углы находятся по формулам (2.4) и (3.7) соответственно.

З а д а ч а 4.5

Определить критические напряжение и запас устойчивости на­ грузки по напряжению для схемы, приведенной на рис. 1.1, при

мы и режима взять из задач 1.1, 2.1. Расчеты произвести для случаев:

1.Генераторы без АРВ.

2.Генераторы оснащены АРВ ПД.

3.Генераторы оснащены АРВ СД.

Построить зависимости =Л1Т), "^ЛЦ)-

Решение.

1. Определяются суммарные сопротивления электропередачи для

генераторов без АРВ (Х^), с АРВ ПД с АРВ СД (хс) (см.

задачу 2.1).

2. Напряжение на шинах потребителя принимается равным еди­ нице I/ = I. При этом определяются: для генераторов без АРВ Ед',

для генераторов с АРВ ПД Ед; для генераторов с АРВ СД 11г (см.

задачу 2.1).

3. Задаваясь рядом значений напряжения на шинах нагрузки 17= 0,1... 1,0, для каждого из них определяют:

106

—мощности нагрузок по типовым статическим характеристикам:

-реактивную мощность, поступающую от генераторов станции

кузлу нагрузки, принимая в расчетах Рр = Рн, получим

(4.21)

- разность реактивных мощностей генерации и нагрузки

По результатам расчетов строятся характеристики по типу рис. 4.7 для каждого вида АРВ на генераторах и режима без АРВ. По харак­ теристикам определяется напряжение V, соответствующее наиболь­ шему значению мощности Это и будет критическое напряже­

ние {/крДалее по формуле (4.3) определяются коэффициенты запаса для

каждого вида АРВ на генераторах.

Рис. 4.7. Статические характеристики реактивной мощности: 1 - нагрузки; 2 генерации; 3 - разность реактивных мощностей

генеращш и нагрузки

107

Пример к задаче 4.5. Определить критические напряжение и за­ пас устойчивости нагрузки по напряжению для схемы, приведенной

на рис. 1.1, при отключении выключателя В по критерию а д е < 0 .

Параметры схемы приведены на рис. 4.8. Расчеты произвести для случаев:

1.Генераторы без АРВ.

2.Генераторы с АРВ ПД.

3.Генераторы с АРВ СД.

Ро=1,53 ео = 0,95

=0,235

=0,740

Рис. 4.8. Схема замещения электрической системы

Решение.

1. Определим суммарное сопротивление электропередачи: а) генераторы без АРВ:

—Хс1 + х^+ X!^'1+ Хат ~ 0,740 + 0,087 + 0,3%12 + 0,144 = 1,161;

б) генераторы с АРВ ПД:

= х^ +х^ Ч"Хд /2 +Хд-р = 0,232ч-0,087ч-0,380/2ч-0,144 = 0,656;

в) генераторы с ПРВ СД:

Хс = Хт + х„/2 + Хат = 0,087 + 0,38/2 ч- 0,144 = 0,421.

2. Принимаем напряжение на шинах потребителя равным едини­ це. При этом:

а) генераторы без АРВ:

108

2

б) генераторы с АРВ ПД:

= 1,908;

в) генераторы с ПРВ СД:

= 1,541.

3.Задаемся рядом значений напряжения на шинах нагрузки V =

109