19

ВСТУП

В електричних системах поряд із електромагнітними перехідними процесами, які є наслідком зміни електромагнітного стану їх елементів, виникають електромеханічні перехідні процеси, які є наступним станом єдиного електромеханічного перехідного процесу і пов'язані із механічними змінами швидкості в агрегатах електричних станцій – генератор-турбіна.

При любому перехідному процесі відбувається в той чи іншій мірі зміна електромагнітного стану системи і порушення балансу між моментом на валу кожної машини, що обертається і електромагнітним моментом.

Дослідження і розрахунки перехідних процесів є одним їх необхідних умов багатьох задач, виникаючих при проектуванні і експлуатації систем електропостачання. Ці задачі пов’язані з дослідженням електромагнітних перехідних процесів, виборів принципів дії і налаштування автоматичний пристроїв протиаварійного керування, умов стійкості електричного навантаження систем і розробка заходів для забезпечення безперервність роботи промислових підприємств в різних режимах системи електропостачання.

Розробкою теорії перехідних процесів, більш тісно, почали займатися з перших років минулого століття. В кінці 20-х років Парк розробив строгу теорію перехідних процесів в електричних машинах, прийнявши в основу раніш запропоновану Блонделем теорію двох реакцій. Ця теорія забезпечила швидкий розвиток подальших досліджень в даній області.

Одночасно з теоретичними дослідженнями істотно важливим являється сучасна розробка практичних методів розрахунку перехідних процесів. В цьому відчувалася гостра потреба у зв’язку з широкою електрифікацією нашої країни.

Аналітичні методи, які застосовуються для можливо простішого описання і дослідження перехідних процесів при змінах електромеханічного стану системи, дозволяють не тільки полегшити розуміння процесів, але і використати більш складні методи аналізу, які застосовуються в практиці проектування та експлуатації електричних систем.

1 Аналіз статичної стійкості електричної передачі

1.1. Спрощення схеми електричної системи до вигляду рис.1.1

Рисунок 1.1- Спрощена схема електричної системи

Для даної схеми електричної системи (рис. 1.1.) визначимо та побудуємо кутові характеристики активної потужності, що передаються в систему від електричної станції для випадку:

1. при незмінності результуючого потокощеплення.(генератор без АРЗ)

2. При незмінності перехідної ЕРС (генератор з АРЗ пд)

3. При незмінності напруги на виводах генераторів (генератор з АРЗ сд)

В розрахунках приймаємо відсутність навантаження. Напруга на шинах системи U=1=const.

Для подальших розрахунків складемо схему заміщення електроенергетичної системи (рисунок 1.2). Розрахунок виконуємо в системі відносних базових одиниць, використовуючи середні коефіцієнти трансформації.

Рисунок 1.2 – Схема заміщення електричної системи

Приймаємо базові умови для розрахунку опорів елементів системи у відносних одиницях. Вважаємо, що всі трансформатори мають середній коефіцієнт трансформації згідно з рядом середніх номінальних напруг.

U_б1 = 115 кВ; U_б3 = 10,5 кВ;

U_б2 = 37 кВ; U_б4 = 0,4 кВ; S_б =600 МВА.

Приводимо параметри елементів схеми до базових умов у розрахунковій системі відносних одиниць:

Генератори:

Г-1: (в.о.)

За умовою завдання всі генератори однакові, тому:

Трансформатори :

Т1: (в.о.)

За умовою завдання трансформатори Т1, Т2, Т3 рівні, тому:

Трьохобмоточний трансформатор Т4:

Розрахуємо напруги короткого замикання обмоток трансформатора:

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

Приведення параметрів трансформатора до базових умов:

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

Повітряні лінії електропередач:

Л1: (в.о.)

Л4: (в.о.)

Л5: (в.о.)

Система: (в.о)

Спрощуємо схему заміщення до вигляду рисунок 1.1

Визначимо кутові характеристики потужності:

а) характеристика електричної передачі в системі з генератором без АРЗ

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

Визначаємо ЕРС E_q :

(в.о.)

Визначаємо кут ₀:

б) характеристика електричної передачі в системі з генератором з АРЗ пд

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

(в.о.)

в) характеристика електричної передачі в системі з генератором з АРЗ cд

(в.о.)

Визначаємо напругу на виводах генератора:

(в.о.)

(в.о.)

По отриманим залежностям будуємо кутові характеристики (Рисунки 1.3 – 1.5)

2. Визначення запасу статичної стійкості та побудова кутових характеристик

За результатами розрахунків побудуємо характеристики для випадків а, б, в. Визначимо максимальну та граничну потужності, які передаються в систему, та запаси статичної стійкості електропередачі, якщо в усталеному режимі передається потужність Р₀ при cosф₀.

Рисунок 1.3 – Кутова характеристика генератора без АРЗ

Рисунок 1.4 – Кутова характеристика генератора з АРЗ пд.

Рисунок 1.5 – Кутова характеристика генератора з АРЗ сд

Знайдемо запаси статичної стійкості: