Расчёт статической и динамической устойчивости систем и узлов нагрузки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт статической и динамической устойчивости систем и узлов нагрузки



Резюме

Курсовая работасодержит 79 страниц, 20 рисунков, 117формул, 5 таблиц, 6 источников, 1 приложение.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, ТРАНСФОРМАТОР, ГЕНЕРАТОР, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ, ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ, ПЛОЩАДКА УСКОРЕНИЯ, ПЛОЩАДКА ТОРМОЖЕНИЯ, МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ, АРВ, АПВ, ЗАПАС СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ, НАГРУЗКА.

В данной курсовой работе необходимо произвести определение запаса статической устойчивости по пределу передаваемой мощности при отсутствии и наличии АРВ у генератора, после чегопостроить векторную диаграмму генератора в исходном режиме. Выполнить расчет динамической устойчивости методом последовательных интервалов в соответствии с алгоритмом развития аварии при КЗ. Проверить устойчивость нагрузки после отключения выключателя и определить коэффициент запаса устойчивости по напряжению. Выполнить расчет допустимого времени перерыва электроснабжения по условию устойчивости эквивалентной асинхронной нагрузки.



Задание на курсовую работу

1.Для заданной схемы электропередачи определить запас статической устойчивости по пределу передаваемой мощности, при передаче от генератора в систему мощности для следующих случаев:

-генератор без АРВ;

-генератор с АРВ пропорционального типа ;

-генератор с АРВ СД .

2.Построить векторную диаграмму генератора в исходном режиме.

3.Выполнить расчет динамической устойчивости в соответствии с алгоритмом развития аварии при КЗ в заданной точке в следующей последовательности:

-рассчитать и построить угловые характеристики мощности нормального, аварийного и послеаварийного режимов при ;

-произвести численный расчет и построить зависимость изменения угла и ускорения ротора от времени (приближенный расчет);

-в случае нарушения устойчивости определить предельные угол и время отключения КЗ, необходимые для сохранения устойчивости;

-при сохранении устойчивости определить коэффициент запаса динамической устойчивости;

- выполнить уточненный расчет динамического перехода с учетом реакции якоря и действия АРВ и построить зависимости , , , от времени.

4. Проверить, будет ли устойчива нагрузка после отключения выключателя , и определить коэффициент запаса устойчивости по напряжению в случаях:

- отсутствия АРВ у генератора;

- генератор снабжен АРВ ПТ;

- генератор снабжен АРВ СД.

5. Определить допустимое время перерыва электроснабжения по условиям устойчивости эквивалентной нагрузки.

Алгоритм развития аварии: в точке - двухвазноеКЗ, сопровождающееся отказом основной защиты - поперечной дифференциальной - на ближнем конце линии. В результате выключатель (со стороны ) отключен основной защитой: с, с; выключатель (со стороны ) - также основной защитой, но только после отключения : с, с. АПВ с контролем отсутствия напряжения - на , с, с. АПВ с контролем наличия напряжения - на , с, с. АПВ - успешное.

Схема электропередачи представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема электропередачи

Исходные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики элементов электропередачи

Генератор
Тип	, МВ·А					, c	, c	, c
ТГ	2588	2,48	-	0,4	0,33	12	6,7	0,2
Трансформаторы
Т1	Т2
, МВ·А	, %	Группа соед.	, МВ·А	, %	Группа соед.
630	13		4250	11,5
Нагрузка	Линия
, МВт		Скольжение,	, c	,км	, кВ
700	0,76	0,021	8	225	330



Содержание

Введение

1. Определение параметров схемы замещения и расчет исходного установившегося режима

1.1 Общие положения

1.2 Определение параметров элементов схемы замещения

1.3 Расчет исходного установившегося режима

2. Расчет статической устойчивости

3. Расчет динамической устойчивости

3.1 Общие положения

3.2 Расчет динамической устойчивости по правилу площадей

3.3 Приближенный расчет динамической устойчивости методом последовательных интервалов

3.4 Уточненный расчет динамической устойчивости

4. Расчет устойчивости узла нагрузки

4.1 Статическая устойчивость асинхронной нагрузки

4.2 Статическая устойчивость типовой нагрузки

4.3 Динамическая устойчивость асинхронной нагрузки

Заключение

Библиографический список



Введение

Аварии, связанные с нарушением устойчивости работы электрических машин в электрических системах,влекут за собой расстройства электроснабжения больших районов и городов. Ликвидация таких аварий и восстановление нормальных условий работы электрических систем представляют большие трудности, требуют многовремени и усилий оперативного персонала. При сравнительно небольшом числе аварий, вызывающих нарушениеустойчивости, наибольший аварийный недоотпуск энергии падает именно на этот вид аварий. Тяжелые последствия таких аварий заставляют уделять значительное внимание вопросам обеспечения должного уровня устойчивостикак при проектировании электрических станций, так и при их эксплуатации.

Электрическая система должна работать надежно. Одним из условий надежной работы является ее устойчивость, под которой понимается способность системы восстанавливать нормальный режим работы после большого или малого возмущения режима системы.

Целью курсовой работы по дисциплине "Электромеханические переходные процессы в электрических сетях" является закрепление изучаемого теоретического материала и приобретение навыков практических расчётов статической и динамической устойчивости систем и узлов нагрузки.

В ходе выполнения курсовой работы производятся следующие расчёты:

расчёт исходного режима и построение векторной диаграммы синхронного генератора;

определение запаса статической устойчивости по пределу передаваемой мощности при отсутствии АРВ, при наличии АРВ ПТи при наличии АРВ СД;

расчёт динамической устойчивости по методу площадей и определение её запаса;

расчёт динамической устойчивости методом последовательных интервалов (приближённый и уточнённый расчёт);

расчёт допустимого времени перерыва электроснабжения по условиям устойчивости эквивалентной асинхронной нагрузки.



1. Определение параметров схемы замещения и расчет исходного установившегося режима

1.1 Общие положения

При выполнении расчётов устойчивости необходимо составить расчётную схему (схему замещения) электропередачи, которая составляется из схем замещения отдельных элементов. Элементы электропередачи представляются индуктивными сопротивлениями. Нагрузка представляется в комплексном виде. Элементы схемы замещения и параметры режима определяются в относительных единицах (о.е.). При этом за базисные величины рекомендуется принимать номинальную мощность генератора и напряжение на шинах нагрузки. Ряд величин рекомендуется оставить в именованных единицах: время (с), постоянные инерции (с), углы (град) и (град). Этим определяется форма записи уравнений движения, приводимых далее. При определении параметров следует использовать приближённое приведение по средним коэффициентам трансформации.

1.2 Определение параметров элементов схемы замещения

Перед выполнением расчетов устойчивости необходимо составить схему замещения электропередачи. Схема замещения представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема замещения электропередачи

Переводу в относительные единицы подлежат значения всех мощностей, напряжений и ЭДС. При этом следует учитывать, что к базисным условиям приводятся как полные мощности, так и их составляющие:

;(1)

; (2)

В качестве базисной мощности выбираем мощность генератора = 588МВ·А, в качестве базисного напряжения - напряжение = 700кВ. = 1 о.е. Определяем значения параметров элементов:

о.е.;

о.е.; (3)

о.е.; (4)

о.е.; (5)

о.е. (6)

В дальнейшем индекс "*" будем опускать.



1.3 Расчет исходного установившегося режима

Генератор при расчётах в схеме замещения представляется индуктивным сопротивлением и приложенной за ним ЭДС . Величины сопротивления и ЭДС зависят от типа генератора, отсутствия или наличия АРВ и способа регулирования.

1) Для генератора при отсутствии АРВ ;

(для неявнополюсных турбогенераторов);

2) При наличии регулятора пропорционального типа; ;

3) При регуляторах сильного действия ; - напряжение генератора.

Указанные величины при этих условиях считаются постоянными и не зависящими от времени.

Расчет величин ЭДС, при которых обеспечивается заданная нагрузка, может производиться по формуле:

, (7)

Где

о.е.

- в исходном режиме;

- количество генераторов.

По формуле:

(8)

определяются углы , , , характеризующие сдвиг вектора соответствующей ЭДС относительно вектора напряжения (углы, на которые должен отклониться ротор в осях отсчета для обеспечения заданной нагрузки).

1) Генератор без АРВ:

; (9)

о.е.;

;(10)

2) Генератор с АРВ пропорционального типа:

; (11)

о.е.;

; (12)

3) Генератор с АРВ сильного действия:

; (13)

; (14)

Проекцияпереходной ЭДС на ось q:

(15)

По рассчитанным значениям ЭДС и углов и заданному значению

= 1 о.е. в координатной плоскости d, q в масштабе строится векторная диаграмма (рисунок 3).

Рисунок 3 - Векторная диаграмма турбогенератора



2. Расчет статической устойчивости

При выполнении расчётов предполагается, что устройства АРВ безинерционны и обеспечивают отсутствие самораскачивания. Предел передаваемой мощности определяется максимумом статической угловой характеристики мощности

.

Учёт действия устройств АРВ производится путём введения соответствующих ЭДС, приложенных за соответствующими сопротивлениями .

Коэффициент запаса статической устойчивости по мощности определяется как

. (16)

1) При расчёте запаса статической устойчивости при отсутствии АРВ турбогенератор представляется в схеме замещения синхронным индуктивным сопротивлением по продольной оси

и приложенной за ним синхронной ЭДС . Угловая характеристика мощности при этом имеет вид:

, (17)

где - идеальный предел мощности нерегулируемой передачи;

о.е. (18)

(19)

2) Идеальный предел передаваемой мощности при наличии АРВ пропорционального типа определяется приближённо и без учёта явнополюсностипри и .

о.е.; (20)

.(21)

3) При наличии АРВ сильного действия:

о.е.; (22)

.

Величина запаса статической устойчивости в нормальном режиме должна быть не менее 20 %. Во всех случаях это условие выполняется.

Вывод: наличие АРВ разных видов увеличивает запас статической устойчивости рассматриваемой электропередачи; наибольший запас статической устойчивости имеет место при наличии АРВ сильного действия.

Далее строим угловые характеристики мощности (рисунок 4) по формулам (здесь и далее сопротивления приведены для

генераторов):

1) Для генератора без АРВ:

; (23)

2) Для генератора с АРВ пропорционального типа:

; (24)

3) Для генератора с АРВ сильного действия:

; (25)

Здесь - проекция вектора на ось q:

(26)

Рисунок 4 - Угловые характеристики мощности турбогенератора



3. Расчет динамической устойчивости

3.1 Общие положения

Исследования динамической устойчивости (ДУ) основываются на методах численного решения дифференциального уравнения относительного движения ротора генератора.

При выполнении упрощённых расчётов принимаются следующие основные допущения:

мощность турбины считается неизменной в течении всего переходного режима;

мощность, вырабатываемая генератором, считается изменяющейся мгновенно при изменении в схеме электропередачи в следствии КЗ или коммутации;

апериодические моменты, обусловленные потерями мощности, не учитываются.

С учётом указанных допущений, для простейшей схемы электропередачи, дифференциальное уравнение относительного движения ротора может быть записано в виде:

, (27)

где (c) - постоянная инерции ротора генератора;

(c) - время; (град) - угол, характеризующий положение ротора;

=50 Гц;

- мощность турбины.

Электрическая мощность генератора без учёта явнополюсности определяется по угловой характеристике мощности:

, (28)

где - взаимное сопротивление между точкой приложения ЭДС и шинами системы для состояния "n" схемы.

Величина

представляет собой ускорение рассматриваемого генератора.

В данной курсовой работе выполняются два расчёта динамической устойчивости электропередачи: без учёта (приближённый расчёт по правилу площадей и методом последовательных интервалов) и с учётом реакции якоря генератора и действия АРВ (уточнённый расчет методом последовательных интервалов).

3.2 Расчет динамической устойчивости по правилу площадей

При выполнении приближённого расчёта по формуле строятся угловые характеристики мощности при. Генератор вводится в схему замещения своим переходным сопротивлением

. Взаимное сопротивление определяется с учётом сопротивления аварийного шунта, зависящего от вида КЗ.

1) Нормальный режим, схема замещения (рисунок 5).

Рисунок 5 - Схема замещения нормального режима

(29)

(30)

2) Схема замещения первого аварийного режима (рисунок 6).

Рисунок 6 - Схема замещения первого аварийного режима

; (31)

Сопротивлениешунта первого аварийного режима для случая однофазного КЗ:

; (32)

Для определения эквивалентных сопротивлений нулевой и обратной последовательности составим соответствующие схемы замещения (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схемы замещения обратной и нулевой последовательности первого аварийного режима

Эквивалентные сопротивления:

; (33)

; (34)

Сопротивление шунта:

о.е.;

(35)

3) Схема замещения второго аварийного режима (отключился выключатель ). Схема приведена на рисунке 8:

Рисунок 8 - Схема замещения второго аварийного режима

; (36)

Сопротивление шунта второго аварийного режима:

; (37)

Для определения нового сопротивления шунта составим схемы замещения обратной и нулевой последовательности (рисунок 9).

Рисунок 9 - Схемы замещения обратной и нулевой последовательности второго аварийного режима

Эквивалентные сопротивления:

; (38)

; (39)

Сопротивление шунта:

о.е.;

(40)

4) Схема замещения послеаварийного режима (отключился выключатель ). Схема приведена на рисунке 10:

Рисунок 10 - Схема замещения послеаварийного режима

; (41)

(42)

Критическое значение угла :

; (43)

Значение :

рад. (44)

В данной курсовой работе расчет площадок торможения и ускорения не производится из-за того, что существующие формулы рассчитаны для случая аварии, когда линия отключается сразу.

По полученным значениям мощностей нормального, первого аварийного, второго аварийного и послеаварийного режимов стоим угловые характеристики мощности (рисунок 11).

Рисунок 11 - Угловые характеристики мощности режимов

Так как максимально возможная площадка ускорения в любом случае будет значительно меньше площадки торможения, то проблем с устойчивостью наблюдаться не будет.

3.3 Приближенный расчет динамической устойчивости методом последовательных интервалов

Метод последовательных интервалов используется для численного интегрирования дифференциального уравнения движения ротора (27). В результате определяются зависимости

и

.

При этом переходный процесс разбивается на малые отрезки времени , на протяжении которых ускорение считается неизменным.

Порядок расчёта следующий:

1. Для начала переходного процесса по разности мощностей турбины и генератора находится изменение угла за первый расчётный интервал

, (45)где

;(46)

рад/с2.

рад;

Определяется значение угла в конце первого интервала:

рад.(47)

2. При новом значении угла

вычисляется разность мощностей в начале второго интервала

о.е.

и определяется приращение угла за второй интервал времени:

; (48)

рад.

Новое значение угла равно:

рад. (49)

3. Приращение угла во всех последующих интервалах определяется по формуле:

. (50)

В случае скачкообразного изменения режима (отключение КЗ, успешное АПВ), когда разность мощностей изменяется внезапно от до , приращение угла в интервале определяется по выражению:

. (51)

По этому алгоритму расчёт продолжается либо до начала уменьшения угла , что свидетельствует о сохранении устойчивости, либо до предельного по условиям устойчивости угла .

В начале 3-го интервала отключился выключатель Q2, произошел переход с аварийной первой на аварийную вторую характеристику.

о.е.;(52)

о.е.; (53)

рад/с2; (54)

рад/с2; (55)

; (56)

рад;

рад. (57)

В начале 5-го интервала отключился выключатель Q1,КЗ отключено полностью, произошел переход с аварийной второй на послеаварийную характеристику.

о.е.; (58)

о.е.; (59)

рад/с2; (60)

рад/с2; (61)

; (62)

рад;

рад. (63)

Далее по формуле (50) аналогично второму интервалу рассчитываются шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый интервалы.

рад/с2.

рад.

рад/с2.

рад.

В начале восьмого интервала включился выключатель АПВ с контролем отсутствия напряжения. Так как АПВ было успешным, процесс с послеаварийной характеристики переходит на нормальный режим.

о.е.; (64)

о.е.; (65)

рад/с2; (66)

рад/с2; (67) рад;

рад. (69)

Далее авария не происходят-интервалы, начиная с двенадцатого, рассчитываются по аналогии одиннадцать два. Сводим данные об углах и ускорениях на каждом интервале в таблицу 2.

Таблица 2 - Приближенный расчет ДУ методом последовательных интервалов

Интервал	, рад	, рад/с2	, рад
1	0,828	7,791	0,009739
2	0,857	7,721	0,029
3-1	0,904	7,515	0,047
3-2	0,904	7,018	0,047
4	0,968	6,678	0,064
5-1	1,047	6,249	0,079
5-2	1,047	5,957	0,079
6	1,14	5,464	0,093
7	1,245	4,967	0,105
8	1,362	4,513	0,117
9	1,489	4,155	0,127
10	1,626	3,94	0,137
11-1	1,76	3,918	0,134
11-2	1,76	-5,729	0,134
12	1,881	-5,38	0,121

Подробный расчет приведен в приложении А. По этим данным строим зависимости и (рисунок 12 и рисунок 13).

Рисунок 12 - Зависимость угла от времени

Рисунок 13 - Зависимость ускорения от времени

3.4 Уточненный расчет динамической устойчивости

При выполнении уточнённого расчёта для конкретности принимается, что изменение синхронной ЭДС происходит до установившегося значения по экспоненциальному закону с постоянной времени . Максимальная кратность тока возбуждения и соответствующая ЭДС принимается равной = 5. При этом к дифференциальному уравнению движения ротора добавляется дифференциальное уравнение переходной ЭДС и уравнение изменения синхронной ЭДС:

, (70)

, (71)

где - постоянная времени обмотки возбуждения;

- постоянная времени возбудителя.

В выражении (70) синхронная ЭДС является величиной переменной. Для турбогенератора при простейшей электропередаче ее изменение во времени описывается выражением:

. (72)

При выполнении уточнённого расчёта с учётом реакции якоря и действия АРВ совместно с уравнением движения ротора решается дифференциальное уравнение (70) с учетом выражения (71). Расчёт выполняется в следующем порядке:

1) Для исходного режима определяются величины начального угла ,

,

и среднее значение за расчетный интервал времени.

2) Вычисляются взаимные индуктивные сопротивления для всех расчетных ситуаций. При этом турбогенератор вводится в схему замещения сопротивлением .

3) По формуле (72) вычисляется ЭДС для первого момента нарушения режима .

4) Определяется изменение переходной ЭДС в течение первого расчетного интервала:

; (73)

Определяется величина переходной ЭДС в конце первого интервала:

. (74)

5. Находится активная мощность генератора в начале первого интервала:

; (75)

Находится небаланс мощности .

6) По методу последовательных интервалов определяются приращения угла и угол в начале следующего интервала.

7) В результате расчета определяют значения и в начале второго интервала, по которым определяется величина ЭДС и повторяется расчет для следующего интервала.

о.е.; (76)

о.е.; (77)

Необходимо пересчитать индуктивные сопротивления всех характерных режимов системы. Для этого в формулах п. 3.2 следует заменить сопротивление генератора на сопротивление. Результаты пересчета сводим в таблицу 3.



Таблица 3 - Взаимные сопротивления для уточненного расчета ДУ

Сопротивление	Значение, Ом
1	2
	3,337
Х12.1	6,742
Х11.1	3,267
Х12.2	5,982
Х11.2	3,919
Х'п/ав	5,237

Находим синхронную ЭДС для первого момента нарушения режима:

о.е.;

Находим изменение переходной ЭДС в течение первого расчетного интервала:

о.е.;

Находим величину переходной ЭДС в конце первого интервала:

о.е.;

Находим небаланс на валу системы:

о.е.; (78)

Находим ускорение:

рад/с2; (79)

Находим изменение угла:

; (80)

рад;

Находим значение угла к концу интервала:

рад. (81)

Дальнейший расчет выполняется аналогично. В случае скачкообразного изменения режима учитываем тот факт, что переходная ЭДС скачком не изменяется. Подробный расчет приведен в приложении А. Расчетные данные сведены в таблицу 4.

Таблица 4 - Уточненный расчет ДУ методом последовательных интервалов

Интервал	, рад	, рад/с2	, о.е.	, о.е.	, о.е.
1	0,843	8,783	7,95	10,044	9,983
2	0,876	8,711	7,945	10,05	8,881
3-1	0,929	8,517	7,936	10,046	8,022
3-2	0,929	7,851	7,936	9,61	8,022
4	1,001	7,526	7,922	9,602	7,354
5-1	1,09	7,125	7,907	9,589	6,833
5-2	1,09	6,561	7,907	9,092	6,833
6	1,194	6,094	7,889	9,08	6,428
7	1,313	5,646	7,868	9,066	6,112
8	1,445	5,27	7,845	9,05	5,866
9	1,589	5,022	7,821	9,033	5,647
10	1,745	4,96	7,795	9,015	5,525
11-1	1,905	5,151	7,763	8,997	5,409
11-2	1,905	-2,377	7,763	9,861	5,409
12	2,061	-1,606	7,73	9,84	5,319

По этим данным строим графики зависимостей для простейшей электрической системы (рисунки 14-17).

Рисунок 14 - Зависимость от времени

Рисунок 15 - Зависимость от времени

Рисунок 16 - Зависимостьот времени

Рисунок 17 - Сопоставление изменения угла вылета ротора



4. Расчет устойчивости узла нагрузки

4.1 Статическая устойчивость асинхронной нагрузки

В случае отключения выключателя Q6 баланс мощности в оставшейся части системы сохранится. Не изменится также и напряжение на шинах нагрузки, однако теперь оно и будет зависеть от режима работы эквивалентной асинхронной нагрузки. При определении запаса устойчивости в качестве независимой переменной теперь должна рассматриваться ЭДС , зависящая от вида регулирования. Генератор вводится в схему замещения соответствующим сопротивлением.

Рисунок 18 - Расчетная схема для анализа устойчивости асинхронной нагрузки

На схеме нагрузка представлена в виде комплексного сопротивления:

; (82)

Ом.

Активное сопротивление схемы замещения эквивалентного асинхронного двигателя определяется как:



Ом. (83)

Для обеспечения устойчивости асинхронной нагрузки необходимо выполнение прямого критерия устойчивости:

(84)

Это эквивалентно условиям:

(85)

1) Генератор без АРВ:

о.е.; (86)

Где

Ом. (87)

Условие устойчивости может быть записано в виде:

(88)

о.е.; (89)

. (90)



По известному значению ЭДС можно найти соответствующее ей критическое напряжение на шинах нагрузки:

; (91)

о.е.;. Запас статической устойчивости нагрузки по напряжению: (92)

Не все условия устойчивости выполняются, следовательно, нагрузка будет неустойчива.

2) Генератор с АРВ ПТ

о.е.; (93)

где Ом. (94)

о.е.; (95)

. (96)

; (97)

о.е.;

Запас статической устойчивости нагрузки по напряжению:

(98)

Не все условия устойчивости выполняются, следовательно, нагрузка будет неустойчива.

3) Генератор с АРВ СД

о.е.; (99)

где Ом. (100)

о.е.; (101)

. (102)

; (103)

о.е.;

Запас статической устойчивости нагрузки по напряжению:

%(104)

Не все условия устойчивости выполняются, следовательно, нагрузка будет неустойчива. мощность автоматический регулирование возбуждение

Вывод: АРВ улучшает устойчивость нагрузки, несмотря на то, что в данной курсовой работе при любом виде АРВ нагрузка статически неустойчива (и, следовательно, динамически неустойчива).

4.2 Статическая устойчивость типовой нагрузки

Критерием устойчивости асинхронных электродвигателей, входящих в состав типовой комплексной нагрузки, является неравенство:

. (105)



Для применения данного критерия следует определить зависимость по выражению (106), задаваясь различными значениями напряжения

и определяя соответствующие значения мощностей по статическим характеристикам типовой нагрузки (таблица 5).

(106)

Здесь суммарное сопротивление зависит от вида регулирования.

Таблица 5 - Характеристика типовой нагрузки

Величина	Значение, о.е.
	1	0,9	0,8	0,7
	1	1,19	1,154	1,12
	1	1,018	0,947	0,901

По результатам строим зависимости (рисунок 19) и определяем с их помощью коэффициенты запаса статической устойчивости типовой нагрузки.



Рисунок 19 - Зависимость Еэквот Uнагр

Вывод: наличие АРВ может улучшить устойчивость нагрузки.

4.3 Динамическая устойчивость асинхронной нагрузки

При расчётах динамической устойчивости не учитываются электромагнитные переходные процессы в обмотках двигателей. Изменение скольжения, обусловленное изменением режима, определяется численным интегрированием уравнения движения асинхронного двигателя:

, (110)

где - постоянная инерции, приведённая к номинальной мощностидвигателя;

- номинальный механический момент сопротивления;

- электромагнитный момент двигателя, определяемый по формуле:



; (111)

В этой формуле

; (112)

о.е.; (113)

; (114)

.

В случае КЗ на двигателе напряжение уменьшается и для его определения необходимо рассматривать схему замещения:

Рисунок 20 - Схемы замещения для расчета динамической устойчивости двигателя



Напряжение на зажимах двигателя в зависимости от скольжения определится по формуле:

; (115)

Для подготовки к численному решению запишем:

при ; (116)

При отключенииКЗ напряжение на шинах двигателя восстанавливается до значения, близкого к номинальному. Если при продолжении процесса численного интегрирования

с

скольжение продолжает расти, то устойчивость не сохраняется.

Чтобы определить предельное время перерыва электроснабжения (допускаемое время из условий самозапуска), надо определить время достижения предельного скольжения, которое при МН = constвычисляется при U0 = UH и M(s) = MH по выражению:

. (117)



Это уравнение не имеет действительных корней - нагрузка динамически не устойчива.



Заключение

В ходе выполнения курсовой работы по дисциплине "Электромеханические переходные процессы в электрических сетях" были приобретены навыки практических расчётов статической и динамической устойчивости систем и узлов нагрузки.

Было произведено определение запаса статической устойчивости по пределу передаваемой мощности при отсутствии и наличии АРВ ПТ()и АРВ СД () у генератора, построена векторная диаграмма генератора.

Произведен расчет (приближенный и уточненный) динамической устойчивости методом последовательных интервалов. Сделан вывод о том, что проблем с устойчивостью не возникает.

Осуществлена проверка устойчивости нагрузки после отключения выключателя, связывающего систему с остальной частью электропередачи. Нагрузка при любом виде регулирования оказывается неустойчивой.

Рассчитаны коэффициенты запаса типовой нагрузки, по которым сделан вывод о положительном влиянии АРВ на устойчивость:

1) Генератор без АРВ.

%

2) Генератор с АРВ ПТ.

%

3) Генератор с АРВ СД.

%



Библиографический список

Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Высшая Школа, 1985. - 536 с., ил.

Жданов П. С. Вопросы устойчивости электрических систем. - М.: Энергия, 1979. - 456 с.

Методика расчетов устойчивости автоматизированных электрических систем / Под ред. Веникова В. А. - М.: Высшая школа, 1966. - 248 с.

Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. - М.: Энергия, 1970. - 520 с.

Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы / Под ред. Б. Н. Неклепаева. - М.: Энергия, 1972. - 336 с.

Размещено на Allbest.ru

...