Расчет динамической устойчивости энергосистемы
Динамическая устойчивость оценивается по характеру изменения режимных параметров (прежде всего взаимных углов δ) в динамическом переходе ЭЭС после большого возмущения.
Для определения динамической устойчивости проводятся расчеты переходных процессов ограниченной длительности один – два цикла синхронных качаний.
В качестве возмущающих воздействий при исследовании динамической устойчивости рассматриваются разного рода большие нарушения в ЭЭС:
трёх фазное короткое замыкание;
В соответствии с требованиями используемого программного комплекса для анализа динамической устойчивости необходимо описать заданное возмущающее воздействие с учетом всех факторов.
Выполнение расчетов
В соответствии с требованиями комплекса «Mustang» аварийное возмущение, действия РЗ, АПВ, ПА моделируются с помощью директивы Автоматика.
Для оценки динамической устойчивости без противоаварийной автоматики необходимо выполнить расчет динамической устойчивости при заданном возмущении и при действии релейной защиты АПВ. Следует отметить, что в качестве исходного берется нормальный режим.
Для оценки динамической устойчивости ЭЭС выполняем расчет:
Трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20;
Трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25;
Трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17.
Для каждого из указанных выше режимов отключение трехфазного короткого замыкания выполнить:
действием основных защит с успешным АПВ;
действием основных защит с неуспешным АПВ;
действием резервных защит с успешным АПВ.
Для всех указанных ВЛ:
Время действия основной защиты – 0,12с.
Время действия резервной защиты – 0,88с.
Время действия АПВ – 4,08с
Время действия АВР на ПС-18 и ПС-19 – 6,08 с.
Определимся, что контролируемыми параметрами для генераторов и СД на одном совмещенном графике будут следующие параметры, угол ротора и мощность генератора.
На втором графике будут совмещены контролируемые параметры, напряжения «головных» шин ПС 110 кВ ПС-20, ПС-25, ПС-17, напряжения и частота на шинах генераторов и СД.
Рисунок 2. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 при успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 3. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 при успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 4. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 при не успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 5. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 при не успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 6. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 при успешном АПВ (при действии резервной защиты)
Рисунок 7. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 при успешном АПВ (при действии резервной защиты)
Рисунок 8. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25 при успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 9. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25 при успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 10. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25 при не успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 11. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25 при не успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 12. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25 при успешном АПВ (при действии резервной защиты)
Рисунок 13. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-20 – ПС-25 у шин 110 кВ ПС-25 при успешном АПВ (при действии резервной защиты)
Рисунок 14. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17 при успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 15. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17 при успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 16. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17 при не успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 17. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17 при не успешном АПВ (при действии основной защиты)
Рисунок 18. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17 при успешном АПВ (при действии резервной защиты)
Рисунок 19. Графики контролируемых параметров трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-25 – ПС-17 у шин 110 кВ ПС-17 при успешном АПВ (при действии резервной защиты)
В процессе моделирования трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 действием основных защит с успешным АПВ, были получены необходимы графики с контролируемыми параметрами, по результатам которых можно сделать вывод что при КЗ, происходит резкий сброс активной мощности, отдаваемой генератором в сеть. В результате нарушается баланс мощностей (моментов) на валу ротора генератора и турбины за счет уменьшения тормозящего момента, обусловленного электрической нагрузкой. До отключения поврежденной линии происходит «качания» генератора, после срабатывания АПВ угол достигает критической величины. Относительная скорость ротора начинает возрастать до выпадения генератора из синхронизма. Происходит нарушение динамической устойчивости. Мощность генератора после срабатывания АПВ восстанавливается до номинального значения.
При КЗ напряжения на основных шинах просаживается до нулевого значения, после отключения поврежденной цепи, напряжения начинает выравниваться и только при срабатывании АПВ напряжения подтягивается до нормально допустимым значениям. Что касается частоты, также как и с напряжением, частота выравнивается до нормально допустимых значении после срабатывания АПВ.
При не успешном АПВ была зафиксирована следующая ситуация, также как и при первом случае происходят качания. После срабатывания АПВ КЗ не устранилось, снова возникают качания только в момент отключения одной цепи мощность генератора выходит на номинальный уровень.Частота сети реко падаед, поэтому необходимо сделать разгрузку ЭЭС. Были отключены следующие нагрузки: ПС-20 35кВ – 5,4+j2,2 (МВт, МВАр); ПС-20 6кВ – 2,5+j1,2 (МВт, МВАр); ПС-22 6кВ – 0,2+j0,1 (МВт, МВАр). В случае с углом ротора, то здесь как и в первом случае угол достигает критической величины. Относительная скорость ротора начинает возрастать до выпадения генератора из синхронизма. Что касается напряжения, аналогично первого варианта на основных шинах просаживается до нулевого значения, после отключения поврежденной цепи, напряжения начинает выравниваться, после не успешного АПВ, напряжения снова падает до нулевого значения процесс протекает качаниями и только после отключения одной из цепи ВЛ 110 кВ ПС2-20 напряжения выравнивается до нормально допустимых значении.
Выполнив расчет трехфазного короткого замыкания на ВЛ 110 кВ ПС-2 – ПС-20 у шин 110 кВ ПС-20 действием резервных защит с успешным АПВ, на графиках видим что после промежутка качании в 3 с., срабатывания АПВ и мощность нормализируется. Переходя к углу ротора, здесь также как и в предыдущих случаях, угол растет и достигает критической величины. Относительная скорость ротора начинает возрастать до выпадения генератора из синхронизма. В первый момент КЗ на основных контролируемых шинах напряжения падает до нуля. Напряжения находится в нулевой точке до отключения одной из цепи ВЛ 110 кВ ПС2-20, после небольших качании нормализируется, и только после срабатывания АПВ напряжения достигает номинальных значении. Частота после срабатывания АПВ имеет небольшие качания, это связано с большим возмущением на ЭЭС.