Изучение статической и динамической устойчивости простейшей регулируемой системы
Построение круговой диаграммы и угловых характеристик начала и конца передачи при условии отсутствия у генератора автоматического регулирования возбуждения. Расчет пределов передаваемой мощности и коэффициентов запаса статической устойчивости системы.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.03.2012 |
Размер файла | 543,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное федеральное учреждение высшего профессионального образования
"Южно-Уральский государственный университет"
Факультет "Энергетический"
Кафедра "Системы электроснабжения"
Изучение статической и динамической устойчивости простейшей регулируемой системы
Нормоконтролер:
Пястолов В.В.
Руководитель:
Пястолов В.В.
Автор проекта
студент группы ЭС-411
Булаев В.Ю.
Челябинск 2011
АННОТАЦИЯ
Булаев В.Ю. Изучение статической и динамической устойчивости простейшей регулируемой системы. - Челябинск: ЮУрГУ, СЭС; 2011, с., 18 ил., 7 табл., библиогр. список - 3 наим.
Целью курсовой работы является исследование переходных процессов в системах электроснабжения, на примере генераторной подстанции, работающей на шинах бесконечной мощности. А также проверке статической и динамической устойчивости системы.
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу студента Булаева Вячеслава Юрьевича
Группа ЭС-411
1 Дисциплина: Переходные электромеханические процессы в электроэнергетических системах.
2 Тема работы: Изучение статической и динамической устойчивости простейшей регулируемой системы.
3 Перечень вопросов подлежащих разработке:
Генераторная станция работает на шины бесконечной мощности через две параллельные линии и передает мощность при . Напряжение на шинах приемной системы поддерживается неизменным, равным
Схема электроэнергетической системы
Требуется:
1. Используя постоянные четырехполюсника, построить круговую диаграмму и угловые характеристики начала и конца передачи при условии отсутствия у генераторов АРВ (). Учесть все индуктивности схемы, активное сопротивление линий передач, а также ветвь намагничивания эквивалентного трансформатора и емкостную проводимость линий.
2. Построить угловые характеристики передачи при условии:
- отсутствия у генераторов АРВ;
- наличия у генераторов АРВ пропорционального действия ();
- наличия у генераторов АРВ сильного действия ().
Построить векторную диаграмму передачи, на которой отобразить , , . В этом пункте допускается пренебречь ветвью намагничивания трансформатора и активными сопротивлениями.
3. Определить пределы передаваемой мощности и коэффициенты запаса статической устойчивости системы для случаев, упомянутых в пунктах 1 и 2.
4. Выявить влияние коэффициента мощности нагрузки в пределах от (емкостная нагрузка) до (индуктивная нагрузка) на коэффициент запаса статической устойчивости. Расчеты провести для генераторов без АВР. Учесть все индуктивности схемы, активное сопротивление линий передач, а также ветвь намагничивания эквивалентного трансформатора и емкостную проводимость линий.
5. Проверить статическую устойчивость системы без учета действия АРВ, для чего получить и построить зависимость изменения угла во времени. При этом в качестве малого возмущения рассмотреть отклонения ротора на один градус от положения установившегося режима (). Расчеты провести для двух случаев: без учета демпферного момента, с учетом демпферного момента.
6. Провести расчет динамической устойчивости системы при наличии у генераторов АРВ пропорционального действия с определением предельного угла и предельного времени отключения аварии при двухфазном КЗ на землю одной из параллельных линий вблизи шин генераторной станции.
Исходные данные:
Параметры генераторов:
- номинальная мощность ;
- число генераторов ;
- номинальный коэффициент мощности: ;
- сопротивление ;
- переходное сопротивление ;
- демпферный момент ;
- постоянная инерции .
Параметры трансформаторов:
- номинальная мощность ;
- число трансформаторов .
Параметры линий электропередач:
- длина линий ;
- число линий .
Параметры на шинах бесконечной мощности:
- напряжение ;
- активная мощность ;
- коэффициент мощности .
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ПОСТРОЕНИЕ КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ И УГЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАЧАЛА И КОНЦА ПЕРЕДАЧИ ПРИ УСЛОВИИ ОТСУТСТВИЯ У ГЕНЕРАТОРА АРВ
1.1 Расчет параметров схемы замещения
1.2 Определение параметров эквивалентного четырехполюсника
1.3 Построение круговой диаграммы
1.4 Угловые характеристики
2. ПОСТРОЕНИЕ УГЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕДАЧИ ПРИ НАЛИЧИИ У ГЕНЕРАТОРОВ АРВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО () И СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ (). ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
2.1 Расчет параметров схемы замещения
2.2 Статическая и динамические угловые характеристики
3. ПРЕДЕЛЫ ПЕРЕДАВАЕМОЙ МОЩНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ
3.1 Генератор без АРВ
3.2 Генератор с АРВ пропорционального действия ()
3.3 Генератор с АРВ силового действия ()
4. ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ НА КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ОТСУТСТВИИ У ГЕНЕРАТОРА АРВ
5. ПРОВЕРКА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ БЕЗ УЧЕТА ДЕЙСТВИЯ АРВ
5.1 Расчет параметров схемы замещения
5.2 Протекание процесса без учета демпферного момента
5.3 Процесс с учетом демпферного момента
6. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ПРИ НАЛИЧИИ У ГЕНЕРАТОРА АРВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
6.1 Исходный режим работы
6.2 Аварийный режим работы
6.3 Послеаварийный режим работы
6.4 Определение предельного угла и времени отключения аварии
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ПОСТРОЕНИЕ КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ И УГЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАЧАЛА И КОНЦА ПЕРЕДАЧИ ПРИ УСЛОВИИ ОТСУТСТВИЯ У ГЕНЕРАТОРА АРВ
1.1 Расчет параметров схемы замещения
Все элементы схемы выражаем в системе относительных единиц, приведенных к базисным условиям: , (напряжение в точке к.з.).
Схема замещения представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема замещения
Определяем сопротивления элементов схемы в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.
Определим сопротивления генераторов по формуле:
(1)
Определим индуктивное сопротивление трансформаторов по формуле:
(2)
где - напряжение короткого замыкания, определяется из справочных данных, для трансформатора ТДЦ 400000/220 - 78T1 равно 11% (см. стр. 159[2]).
Проводимость ветви намагничивания трансформаторов определим из формулы:
(3)
где - ток холостого хода трансформатора, определяется из справочных данных, для трансформатора ТДЦ 400000/220 - 78T1 равен 0,5% (см. стр. 159[2]).
Выберем сечение проводов линий электропередач по экономической плотности тока.
Определим ток нагрузки одной линии:
(4)
Экономическая плотность тока нормируется ПУЭ и зависит от количества часов использования максимума нагрузки в год. Поскольку работа электростанции должна осуществляться круглогодично, принимаем, что время наибольшей нагрузки более 5000 часов в год. Тогда для неизолированного алюминиевого провода экономическая плотность тока (см. п. 1.3.25 табл. 1.3.36 [1]).
Поскольку обычно в каждой фазе ВЛ напряжением 6 - 220 кВ подвешивают по одному проводу, получаем.
Определим необходимое сечение провода:
(5)
Сечение, полученное в результате расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Согласно таблице 7.39 (см. стр. 432 [2]) ближайшим стандартным сечением является 500мм2. Провод принимаем сталеалюминевый марки АС-500/64.
Определим параметры линий.
Сопротивление линий определим по формуле:
(6)
где - удельное активное сопротивление линии, определяется по табл. 7.39, для линии, выполненной проводом АС-500/64 равно 0,06Ом/км (см. стр. 432 [2]).
Индуктивное сопротивление линий определим по формуле:
(7)
где - удельное индуктивное сопротивление линии, определяется по табл. 7.39, для линии, выполненной проводом АС-500/64& равно 0,413Ом/км (см. стр. 432 [2]).
Емкостную проводимость линий определим по формуле:
(8)
где - удельная проводимость линии, определяется по табл. 7.39, для линии, выполненной проводом АС-500/64 равно (см. стр. 432 [2]).
1.2 Определение параметров эквивалентного четырехполюсника
Рисунок 2. Последовательное соединение четырехполюсников
Эквивалентная схема системы может быть представлена последовательным соединением двух четырехполюсников (рисунок 3): Т-образного (генератор и трансформатор) и Г-образного (линии).
Определим обобщенные постоянные Т-образного четырехполюсника:
(9)
(10)
(11)
(12)
где - сопротивление от начала четырехполюсника до точки присоединения проводимости, о.е.; - сопротивление от точки присоединения проводимости до конца четырехполюсника, о.е.
Произведем проверку:
Определим обобщенные постоянные Г-образного четырехполюсника:
(13)
(14)
(15)
Произведем проверку:
Постоянные эквивалентного четырехполюсника при последовательном соединении рассчитываем по формулам:
(16)
(17)
(18)
(19)
Произведем проверку:
1.3 Построение круговой диаграммы
Для системы с эквивалентными постоянными , , , запишем уравнение для токов и напряжений:
(20)
Решив уравнение относительно токов и получим:
(21)
(22)
(23)
Определим базисный ток по формуле:
(24)
Определим ток в конце линии передачи по формуле:
(25)
Определим ЭДС генераторов по формуле (23):
Определим комплексы полных мощностей начала и конца передачи по формулам:
(26)
(27)
Построение диаграммы выполним для угла сдвига вектора ЭДС относительно вектора напряжения . Этот угол равен 36,881о. Подставим значение угла в формулы (26) и (27):
Круговая диаграмма мощностей в начале и в конце электропередач при угле приведена ниже на рисунке 3.
1.4 Угловые характеристики
Определим собственные и взаимные проводимости системы из соотношений постоянных четырехполюсника:
(28)
(29)
(30)
Рисунок 3. Круговая диаграмма мощностей в начале и в конце электропередач при угле
Определяем величину углов в выражениях для угловых характеристик:
(31)
(32)
(33)
Активные мощности в начале и в конце электропередачи при постоянстве ЭДС определяются выражениями:
(34)
(35)
Результаты расчета зависимости активных мощностей при различных значениях угла , приведены в таблице 1.
Таблица 1. Расчет зависимости активных мощностей от угла
0 |
0,031 |
0,012 |
90 |
0,587 |
0,528 |
|
15 |
0,170 |
0,150 |
105 |
00,574 |
0,504 |
|
30 |
0,301 |
0,277 |
120 |
0,525 |
0,446 |
|
36,881 |
0,356 |
0,330 |
135 |
0,444 |
0,357 |
|
45 |
0,416 |
0,385 |
150 |
0,336 |
0,243 |
|
60 |
0,505 |
0,466 |
165 |
0,209 |
0,111 |
|
75 |
0,563 |
0,515 |
180 |
0,071 |
-0,028 |
По данным таблицы 1 строим угловые характеристики для начала и конца электропередачи. Угловые характеристики представлены ниже на рисунке 4.
Рисунок 4. Угловые характеристики начала и конца передачи
2. ПОСТРОЕНИЕ УГЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕДАЧИ ПРИ НАЛИЧИИ У ГЕНЕРАТОРОВ АРВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО И СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ . ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
2.1 Расчет параметров схемы замещения
Схема замещения при отсутствии ветви намагничивания трансформатора и активного сопротивления линий электропередачи приведены на рисунке 5.
Рисунок 5. Схема замещения
Принимаем сопротивления , , , схемы замещения в соответствии с пунктом 1.1. Определяем сопротивление генератора по формуле:
(36)
Результирующие сопротивления схемы определяем по формулам:
(37)
(38)
(39)
Определяем значения ЭДС и напряжение генератора как сумму напряжения в конце передачи и падения напряжения в результирующем сопротивлении от протекания нагрузки:
(40)
(41)
(42)
Векторная диаграмма представлена ниже на рисунке 6
Рисунок 6. Векторная диаграмма
Найдем проекции векторов и на ось q по формулам:
(43)
(44)
2.2 Статическая и динамические угловые характеристики
Активная мощность при определим по формуле:
(45)
Активная мощность при определим по формуле:
(46)
Активная мощность при определим по формуле:
(47)
Результаты расчета зависимости активной мощности от угла приведены в таблице 2. Угловые характеристики для генераторов при отсутствии АРВ и наличии АРВ пропорционального и силового действия представлены ниже на рисунке 7.
Таблица 2. Расчет зависимости активных мощностей от угла
0 |
0 |
0 |
0, |
90 |
0,562 |
0,823 |
0,960 |
|
15 |
0,145 |
0,132 |
0,125 |
105 |
0,543 |
0,876 |
1,050 |
|
30 |
0,281 |
0,272 |
0,267 |
120 |
0,486 |
0,853 |
1,044 |
|
36,881 |
0,337 |
0,339 |
0,340 |
135 |
0,397 |
0,743 |
0,925 |
|
45 |
0,397 |
0,421 |
0,433 |
150 |
0,281 |
0,551 |
0,693 |
|
60 |
0,486 |
0,573 |
0,618 |
165 |
0,145 |
0,294 |
0,317 |
|
75 |
0,543 |
0,714 |
0,804 |
180 |
0 |
0 |
0 |
Рисунок 7. Статическая и динамические характеристики генератора
3. ПРЕДЕЛЫ ПЕРЕДАВАЕМОЙ МОЩНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ
Коэффициент запаса статической устойчивости системы будем определять для трех случаев:
- при отсутствии у генератора АРВ ();
- при наличии у генератора АРВ пропорционального действия ;
- при наличии у генератора АРВ сильного действия ().
3.1 Генератор без АРВ
Определим амплитудное значение мощности:
(48)
Определяем коэффициент запаса по формуле:
(49)
3.2 Генератор с АРВ пропорционального действия ()
Для определения амплитудного значения мощности воспользуемся условием:
(не подходит);
Подставим значение в формулу (46). Получим:
Поставим полученное значение в формулу (49). Получим:
3.3 Генератор с АРВ силового действия ()
Для определения амплитудного значения мощности воспользуемся условием:
(не подходит);
Подставим значение в формулу (47). Получим:
Поставим полученное значение в формулу (49). Получим:
4. ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ НА КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ОТСУТСТВИИ У ГЕНЕРАТОРА АРВ
Для получения искомой зависимости расчет коэффициента запаса статической устойчивости будем проводить для ряда значений в следующей последовательности:
- для заданного значения определяем ток по формуле:
(50)
В показателе степени знак "+" при емкостной нагрузке, "-" - при индуктивной;
- определяем значение ЭДС генератора по формуле:
(51)
- определяем предел передаваемой мощности
(52)
- определяем коэффициент запаса статической устойчивости
. (53)
Результаты расчета представлены ниже в таблице 3. Зависимость коэффициента запаса статической устойчивости от коэффициента мощности представлена ниже на рисунке 8.
Таблица 3. Результаты расчета коэффициента запаса
Нагрузка |
Емкостная |
Индуктивная |
||||||||
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
||
0,550 |
0,472 |
0,413 |
0,367 |
0,330 |
0,367 |
0,413 |
0,472 |
0,550 |
||
53,13 |
45,57 |
36,87 |
25,84 |
0 |
-25,84 |
-36,87 |
-45,57 |
-53,13 |
||
1,521 |
1,363 |
1,319 |
1,367 |
1,655 |
2,104 |
2,387 |
2,691 |
3,058 |
||
119,9 |
104,7 |
89,5 |
74,7 |
52,8 |
38,8 |
33,5 |
29,3 |
25,6 |
||
1,154 |
1,034 |
1 |
1,037 |
1,255 |
1,595 |
1,810 |
2,041 |
2,319 |
Рисунок 8. Зависимость коэффициента запаса статической устойчивости от коэффициента мощности
5. ПРОВЕРКА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ БЕЗ УЧЕТА ДЕЙСТВИЯ АРВ
5.1 Расчет параметров схемы замещения
Схема замещения без учета ветви намагничивания трансформатора и активного сопротивления приведена на рисунке 9.
Рисунок 9. Схема замещения
Определим величину результирующего сопротивления по формуле:
(54)
Определим ЭДС Еq для данной схемы замещения по формуле:
(55)
Проверим устойчивость системы, найдем частоту и период собственных колебаний в различных режимах без учета и с учетом демпферного момента и построим зависимости изменения угла во времени при отключении ротора на 10 от установившегося положения при .
5.2 Протекание процесса без учета демпферного момента
Уравнение движения ротора при углах меньше критического ( ) описывается следующим выражением (см. стр. 19 [3]):
(56)
где , г - угловая частота собственных колебаний ротора, рад/с.
Определим угловая частота собственных колебаний ротора по формуле:
(57)
где С1 - синхронизирующая мощность; - постоянная инерции ротора генератора, с; = 50 - промышленная частота сети, Гц.
Синхронизирующую мощность определим по формуле:
(58)
Постоянную инерции генератора определим по формуле:
(59)
Уравнение движения ротора при углах больше критического () описываются выражением:
(60)
где и - корни характеристического уравнения.
Корни характеристического уравнения определяются по выражению:
Результаты всех вышеописанных расчетов приведены ниже в таблице 4.
Таблица 4. Результаты расчетов
0 |
0,562 |
5,270 |
||
35,948 |
0,445 |
4,742 |
||
80 |
0,098 |
2,196 |
||
115 |
-0,237 |
3,426 |
На основе данных таблицы 4 построим зависимости изменения угла от времени t. Зависимости приведены ниже на рисунке 10.
Рисунок 10. Зависимости изменения угла от времени t без учета демпферного момента
После нахождения корней и построения кривых изменения угла во времени наглядно выявлена устойчивость системы при (система устойчива, но колеблется) и ее неустойчивость при . С увеличением угла , т.е. передаваемой мощности, период собственных колебаний растет, достигая бесконечно большой величины при . При угол неограниченно растет.
5.3 Процесс с учетом демпферного момента
Приведем демпферный момент к базисным условиям:
(60)
Уравнение движения ротора при углах меньше критического ( ) описывается выражением:
(61)
где и - действительная и мнимая части корней характеристического уравнения.
Определим корни характеристического уравнения по формуле:
(62)
Уравнение движения ротора при углах больше критического () описываются выражением (см. стр. 21[8]):
(63)
где и - корни характеристического уравнения.
Корни характеристического уравнения определим из выражения:
(64)
Результаты всех вышеописанных расчетов приведены ниже в таблице 5.
На основе данных таблицы 4 построим зависимости изменения угла от времени t. Зависимости приведены ниже на рисунке 11.
Таблица 5. Результаты расчетов
0 |
0,562 |
5,000 |
1,667 |
||
35,948 |
0,445 |
4,409 |
1,667 |
||
80 |
0,098 |
1,430 |
1,667 |
||
115 |
-0,237 |
- |
- |
Рисунок 11. Зависимости изменения угла от времени t с учетом демпферного момента
6. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ПРИ НАЛИЧИИ У ГЕНЕРАТОРА АРВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Расчет динамической устойчивости производится при условии сохранения неизменной величины переходной ЭДС у генераторов станции. Для проверки системы на динамическую устойчивость необходимо на одном графике построить три угловых характеристики передачи, соответствующие нормальному (I), аварийному (II) и послеаварийному (III) режимам работы. Амплитуды указанных характеристик определяются по схемам замещения системы для каждого из указанных режимов работы.
Для упрощения расчетов пренебрегаем ветвью намагничивания трансформатора и активным сопротивлением линии.
6.1 Исходный режим работы
Исходная схема и схема замещения приведены ниже на рисунке 12.
Рисунок 12. Исходная схема и схема замещения
Результирующее сопротивление схемы , а также величину ЭДС примем согласно пункту 2.1.
Амплитуду угловой характеристики определим по формуле (52):
6.2 Аварийный режим работы
В качестве возмущающего фактора рассмотрим КЗ вначале одной из линий с последующим отключением одной из них. В схему параллельно емкостной проводимости включается дополнительный шунт , величина сопротивления которого зависит от вида КЗ и равна величине .
Схема аварийного режима работы и схема замещения приведены ниже на рисунке 13.
Рисунок 13. Схема аварийного режима работы и схема замещения
Сопротивление связи , определяющее амплитуду угловой характеристики, определяется по схеме замещения системы (рисунок 13):
; (65)
где - проводимость шунта короткого замыкания, о.е.
Проводимость шунта определим по формуле:
(66)
статический мощность генератор устойчивость
Сопротивление шунта короткого замыкания, входящее в схему замещения системы в аварийном режиме, определяется сопротивлениями схем замещения обратной и нулевой последовательностей, способ соединения которых между собой определяется видом короткого замыкания. Так, для двухфазного короткого замыкания на землю:
(67)
Величины результирующих сопротивлений обратной и нулевой последовательностей определяются из соответствующих схем замещения системы (рисунки 14, 15).
Сопротивление генератора обратной последовательности определяется по формуле:
(68)
где - сверхпереходная реактивность генератора и может быть принята для генераторов всех типов равной 0,2.
Рисунок 14. Схема замещения обратной последовательности
После элементарных преобразований схемы (рисунок 14) получаем:
(69)
Рисунок 15. Схема замещения нулевой последовательности
Результирующее сопротивление нулевой последовательности определим по формуле:
(70)
Где
Сопротивление шунта короткого замыкания для двухфазного короткого замыкания на землю подсчитывается по формуле (67):
Тогда проводимость шунта определим согласно формуле (66):
Сопротивление связи согласно формуле (65):
Амплитуда угловой характеристики определяем по формуле (52):
6.3 Послеаварийный режим работы
Схема послеаварийного режима работы и схема замещения приведены ниже на рисунке 16.
Рисунок 16. Схема послеаварийного режима работы и схема замещения
Сопротивление связи , определяющее амплитуду угловой характеристики, определяется по схеме замещения системы:
(71)
Амплитуда угловой характеристики определяем по формуле (52):
Угловые характеристики рассмотренных режимов приведены ниже на рисунке 17.
Рисунок 17. Угловые характеристики рассмотренных режимов
6.4 Определение предельного угла и времени отключения аварии
Используя правило площадей (рисунок 17), найдем предельный угол отключения аварии , величина которого определяется из условия равенства площадки ускорения , площадке торможения (см. стр. 41[3]). Таким образом:
(72)
где - величина критического угла, град.
Величину критического угла можно определить из выражения:
(73)
Определим предельный угол отключения аварии по формуле (72):
Зная предельный угол отключения аварии, можно определить максимально допустимое время отключения короткого замыкания. Для этого необходимо решить дифференциальное уравнение движения ротора:
(74)
Данное уравнение в силу своей нелинейности может быть решено только численными методами, наиболее предпочтительным из которых является метод последовательных интервалов (см. стр. 42 [3]).
Суть метода последовательных интервалов заключается в следующем.
Весь процесс качания машины разбивается на ряд небольших и равных между собой интервалов времени. Обычно продолжительность интервала принимается равной и для каждого из этих интервалов последовательно вычисляется приближенное значение приращения угла .
Возникающий в момент короткого замыкания избыток мощности сообщает ротору некоторое ускорение . Для достаточно малого интервала времени можно допустить, что избыток мощности в течение этого периода остается неизменным. Тогда по формулам равноускоренного движения нетрудно вычислить приращение скорости машины и угла в течение первого интервала:
(75)
(76)
Величина ускорения определяется из выражения:
(77)
Тогда получаем:
(78)
Обозначим:
(79)
Тогда на 1 интервале получим:
(80)
(81)
(82)
На 2 интервале:
(83)
(84)
(85)
На 3 - 6 интервалах расчет производится аналогично интервалу 2. Результаты расчетов приведены в таблице 6.
Таблица 6. Результаты расчетов
Интервал (n) |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
0,257 |
0,246 |
0,231 |
0,214 |
||
4,640 |
6,381 |
8,017 |
9,533 |
||
3,.382 |
37,763 |
45,780 |
55,312 |
Поскольку на 7-м интервале ожидается превышение угла предельного отключения, отключение поврежденного участка цепи проведем в начале этого интервала. При этом учтем, что в начале интервала избыточная мощность будет определяться по выражению:
(86)
(87)
(88)
.
Дальнейшие расчеты производятся аналогично, проведенным расчетам на интервалах 2 - 6, только избыточная мощность будет определяться по выражению:
(89)
Результаты расчетов приведены ниже в таблице 7.
Таблица 7. Результаты расчетов
Интервал |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
-0,122 |
-0,149 |
-0,163 |
-0,167 |
-0,165 |
-0,160 |
-0,155 |
-0,150 |
-0,147 |
-0,144 |
||
9,090 |
8,036 |
6,882 |
5,697 |
4,526 |
3,389 |
2,293 |
1,232 |
0,190 |
0,829 |
||
74,354 |
82,389 |
89,271 |
94,968 |
99,494 |
102,88 |
105,18 |
106,41 |
107,64 |
106,81 |
Дальнейший расчет прекращаем, т.к. наблюдается уменьшение угла . Это говорит о том, что система динамически устойчива.
На основе таблиц 6 и 7 строится диаграмма зависимости угла предельного отключения от времени t. Зависимость представлена ниже на рисунке 18.
Рисунок 18. Зависимость угла предельного отключения от времени t
По рисунку 18 видно, что время предельного отключения .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: - Энергосервис, 2011г.
2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989г. - 608с.: ил.
3. Столбов Ю.А., Пястолов В.В. Электромеханические переходные процессы: Учебное пособие по курсовому проектированию. - Челябинск: изд. ЮУрГУ, 2005г. - 47с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение запаса статической устойчивости по пределу передаваемой мощности при передаче от генератора в систему мощности по заданной схеме электропередачи. Расчет статической и динамической устойчивости. Статическая устойчивость асинхронной нагрузки.
курсовая работа [617,0 K], добавлен 12.06.2011Определение параметров схемы замещения и построение круговых диаграмм и угловых характеристик передачи. Построение статической и динамической угловых характеристик генераторной станции и определение коэффициента запаса статической устойчивости.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.10.2008Определение запаса статической устойчивости по идеальному пределу мощности при передаче от эквивалентного генератора в систему при заданной простейшей схеме электропередачи. Запас статической устойчивости по действительному пределу передаваемой мощности.
курсовая работа [595,8 K], добавлен 14.06.2011Расчет и анализ установившихся режимов схемы электроэнергетической системы (ЭЭС). Оценка статической устойчивости ЭЭС. Определение запаса статической устойчивости послеаварийного режима системы. Отключение сетевого элемента при коротком замыкании.
курсовая работа [563,4 K], добавлен 11.09.2015Построение векторных диаграмм неявнополюсного и явнополюсного генераторов. Запас статической устойчивости простейшей электрической системы, а также меры по её повышению. Критерии статической устойчивости. Внутренняя реактивная мощность генератора.
контрольная работа [287,7 K], добавлен 19.08.2014Анализ статической устойчивости электроэнергетической системы по действительному пределу передаваемой мощности с учетом нагрузки и без АРВ на генераторах. Оценка динамической устойчивости электропередачи при двухфазном и трехфазном коротком замыкании.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 13.08.2012Понятие устойчивости применительно к электрической системе. Определение взаимных и собственных проводимостей при различных системах возбуждения, определение коэффициента запаса статической устойчивости. Расчёт динамической устойчивости данной системы.
курсовая работа [403,9 K], добавлен 26.01.2011Учет явлений переходных процессов на примере развития электромашиностроения. Определение параметров схемы замещения, расчёт исходного установившегося режима. Расчёт устойчивости узла нагрузки, статической и динамической устойчивости (по правилу площадей).
курсовая работа [843,6 K], добавлен 28.08.2009Анализ и оценка влияния падения напряжения на максимум передаваемой мощности. Оценка статической устойчивости электрической системы с помощью корней характеристического уравнения. Основные допущения, принимаемые при расчете динамической устойчивости.
контрольная работа [155,4 K], добавлен 19.08.2014Основные характеристики нагрузки и их регулирующий эффект. Критерий статической устойчивости асинхронного двигателя. Критерий статической устойчивости узла, содержащего комплексную нагрузку, а также порядок определения запаса статической устойчивости.
контрольная работа [213,4 K], добавлен 19.08.2014