Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (КубГТУ)

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ УЗЛА НАГРУЗКИ

Задание и методические указания к индивидуальной работе № 14.4 по курсу «Переходные процессы в электроэнергетических системах» для студентов всех форм обучения специальности

140211 – «Электроснабжение»

Краснодар 2007

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1.Ознакомление с методикой получения статических характеристик обобщенной нагрузки, асинхронного двигателя, конденсаторной установки.

1.2.Ознакомление с методикой расчета запаса статической устойчивости узла нагрузки.

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

2.1 Составление схемы замещения и определение ее параметров

2.1.1 Определяются параметра электропередачи: для трансформаторов для линий электропередачи:

для трансформаторов

2.1.2 Определяются параметры эквивалентного асинхронного двигателя. Схема замещения асинхронного двигателя приведена на рис. 1.

Параметры схемы заметания в относительных единицах при номинальных условиях на основании каталожных данных равны:

3

где mm – кратность максимального момента, отн.ед.; cosϕном – номинальный коэффициент мощности, отн. ед.;

Xs

R2 s

Рисунок 1 – Схема замещения асинхронного двигателя

Sном – номинальное скольжение, отн.ед.;

Хs*н – индуктивное сопротивление цепи статора и ротора, отн. ед.;

Хμ н – индуктивное сопротивление цепи намагничивания, отн.ед.;

R2 н – активное сопротивление цепи ротора, отн.ед.

При этом критическое напряжение и критическое скольжение в тех же единицах соответственно равны:

где Uкр – критическое напряжение, отн.ед.; sкр – критическое скольжение, отн.ед.;

КЗ – коэффициент загрузки двигателя, отн.ед.;

4

Р н – активная мощность двигателя, в относительных единицах при номинальных условиях она равна

где Рном – номинальная активная мощность двигателя, МВт.

2.1.3 Составляется схема замещения, изображенная на рисунке 2.

2.2Определение активной и реактивной мощностей для узла нагрузки

Результирующие мощности Р = f(U) и Q = f(U) определяются как сумма соответствующих мощностей отдельных элементов, входящих в узел. Ниже приведены формулы расчета данных мощностей.

2.2.1 Для эквивалентного двигателя активная мощность в именованных единицах приведена в паспортных данных. Ее необходимо выразить в относительных единицах с учетом загрузки двигателя

Реактивная мощность эквивалентного асинхронного двигателя сначала определяется в относительных единицах при номинальных условиях по формуле

5

а затем полученную реактивную мощность необходимо привести к общим базисным условиям

где Sном – номинальная мощность, MB·A;

Значение напряжений принять те же, что и для обобщенной нагруз-

ки.

2.2.2 Активные и реактивные мощности обобщенной нагрузки находятся исходя из нормализованных статических характеристик нагрузки

Р н = f (U н) , Q н = f (U н), значения которых приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Значения статических характеристик нагрузки

где Хк – реактивное сопротивление конденсаторной установки, Ом.

6

Сопротивление Хк определяется на основании формулы (16) по паспортным данным для номинального режима

где Uном – номинальное напряжение конденсаторной установки, кВ; Qку.ном – номинальная реактивная мощность конденсаторной установ-

ки, Мвар.

Полученные значения реактивной мощности необходимо выразить в относительных единицах при базисных условиях. С учетом этого преобразуем формулу (16) и получим следующую расчетную формулу:

Значения напряжений принять те же, что и для обобщенной нагруз-

ки.

2.2.4 Результирующие активная и реактивная мощности узла нагрузки находятся как сумма этих мощностей для каждого из напряжений

По полученным значениям мощностей необходимо построить графики Р = f(U) и Q = f(U), a затем определить на основании этих значений эквивалентную ЭДС в относительных единицах при базисных условиях

ипостроить зависимость Еэ = f (U) .

2.2.5Для определения запаса статической устойчивости необходимо

по полученной характеристике Еэ = f(U) графически определить Екр и Uкр в точке минимума этой функции. Тогда коэффициенты запаса статической устойчивости равны

7

U Uном

где αE , αU – коэффициенты запаса статической устойчивости по ЭДС и напряжению соответственно, отн.ед.;

– значение ЭДС, рассчитанное при номинальном напряжении,

отн.ед.

Запас устойчивости считается приемлемым, если α ≥ 0,15 0,2 .

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высш. шк., I985. – 536 с.

2.Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Окин А.А. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. – М.: Энергоиздат, 1990.

–390 с.

8

З А Д А Н И Е

на индивидуальную работу № 14.4

Для приведенной на рисунке 3 схемы рассчитать и построить зависимость Р = f(U), Q = f(U), E = f(U) и определить запас статической устойчивости.

3N~ 50 Hz, 115 kV

ВЛ

Т

3~ 50 Hz, 10,5 kV

КУ

Рисунок 3 – Исходная структурная схема электроснабжения

9

Для расчета использовать следующие исходные данные: 1. Воздушная линия ВЛ:

Uном = 115 кВ; x0 л = 0,4 Ом/км;

l- по вариантам.

2.Трансформатор Т:

Uном.в = 115кВ;

Uном.н = 10,5 кВ;

Sном = 16 МВ·А; uk = 10,5%.

3. Конденсаторная установка КУ:

Uном = 10,5 кВ;

Qку = 4 Мвар;

4. Асинхронный двигатель АД:

Uном=10,5 кВ;

Рном – по вариантам; cos φном=0,85;

КЗ = 0,75; sном = 2 %; mm = 2.

5. Обобщенная нагрузка Н:

Рном – по вариантам;

Uном = 10,5 кВ; cos φном = 0,8.

Значения длины линии, номинальных активных мощностей асинхронного двигателя и обобщенной нагрузки выбираются из таблиц 2 и 3.

10