Библиографический список

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высшая школа, 1985. – 536 с.

2. Электрические системы. Режим работы электрических систем и сетей /Под ред. В.А.Веникова. – М.: Высшая школа, 1975. – 344 с.

3. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем /Под ред. Л.А.Жукова. – М.: Энергия, 1979. – 456 с.

4. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 283 с.

5. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях /Под ред. В.А.Веникова. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 504 с.

6. Плешкова Т.А. Расчет и анализ переходных процессов в электрических системах. Учебно-методические пособие по курсовому проектированию. Киров: изд. ВятГУ, 2006. – 58 с.

7. Электрические системы, т.2. Электрические сети/Под ред. В.А. Веникова. – М.: Высшая школа. 1971 – 440 с.

8. Андерсон П., Фуад А. Управление энергосистемами и устойчивость /Пер. с англ. под ред. Я.Н. Лугинского. – М.: Энергия, 1980. – 568 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

     Пример 1.

     Электропередача, показанная на рис. П1, передает в систему мощность  МВт, , напряжение на шинах системы  кВ поддерживается неизменным.

 

 

Рис. П1. Исследуемая система

 

     Электропередача имеет следующие параметры элементов.

Генератор: ,  кВ, ,

               .

Трансформатор Т1: , , .

Трансформатор Т2: , , .

Линия электропередачи (две цепи):  км,  Ом/км.

Нагрузка: ; .

     Для исходного нормального режима работы системы:

- определить параметры режима и системы;

- построить векторную диаграмму эквивалентного генератора станции ЭС;

- построить характеристику мощности станции ЭС ;

- определить предел передаваемой мощности станции ЭС и коэффициент запаса статической устойчивости электропередачи .

При составлении схемы замещения линии не учитываем ее активные сопротивления и емкостные проводимости.

 

Решение.

Расчет проведем в относительных единицах. За базисные мощность и напряжение примем ,  кВ.

Тогда напряжение на шинах системы составит:

;

.

Мощность, передаваемая в систему:

;                                    ;

;                   ,

где

    .    

Мощность, потребляемая нагрузкой:

     ;                                  ;

     ;                    ,

 

где

.

Приведем параметры всех элементов электропередачи. Генератор представим схемой замещения – постоянная ЭДС , приложенная за синхронным сопротивлением  (упрощенное представление нерегулируемого (без АРВ) генератора):

;

;

Сопротивления трансформаторов:

;

;

;

.

Сопротивление линии:

;

.

В дальнейшем в расчетах используются параметры, приведенные к базисным условиям, звездочки у символов для краткости опускаются. На рис. П2 показана схема замещения для исходного режима.

 

Рис. П2. Схема замещения.

 

Определим ЭДС генератора за синхронным реактивным сопротивлением. Суммарное сопротивление между шинами генератора и шинами бесконечной мощности:

;

.

Напряжение на шинах генератора и угол  определяем по формулам (30)- (31):

;

 (см. рис.П5).         

Сопротивление нагрузки:

;

.

Потери активной мощности в сети до шин генераторного напряжения:

;

.

Мощность, отдаваемая генераторной станцией:

     ;

     .

ЭДС за синхронным реактивным сопротивлением генератора определяем по формуле (30): ;

;

угол между вектором напряжения генератора  и вектором ЭДС генератора .

Угол между ЭДС  и напряжением :

.

ЭДС за переходным сопротивлением по (30):

;

;        .

Угол между ЭДС   и напряжением :

 (см. рис.П5).   

Определяем собственные и взаимные проводимости методом единичных токов.

Упростим схему замещения рис. П2, заменив сопротивления ,  суммарным сопротивлением  (рис. П3).

 

 

Рис. П3. Упрощенная схема замещения

 

Для нахождения собственных и взаимных проводимостей замыкаем цепь шин системы с  и полагаем в ней ток  (рис. П4, а).

 

 

Рис. П4.

 

В результате последовательного расчета режима такой схемы находим:

;

;

;

;

;

;

;

.

Следовательно:

     ;

     ;

     ;

     ;

     ;                .

Замыкая цепь генераторной станции ЭС (рис. П4, б) и полагая, что , аналогичным расчетом находим:

     , ;

;

;

;

;

     ;

     ;

     ;

     ;

     .

Проверка:

     ; ; .

     Составляющая токов по продольной d и поперечной q определяются по выражениям (37), (38):

     ;

     .

Полный ток генератора по (39):

     .

Продольная составляющая переходной ЭДС  определяется выражением (40), (41):

.

Продольная составляющая напряжения на зажимах генератора  находится по формуле (42), (43):

     .

По полученным параметрам исходного режима построим векторную диаграмму установившегося режима генератора, предварительно совместив вектор напряжения системы  с вещественной осью комплексной плоскости (рис. П5).

     Определим характеристику мощности системы, предел передаваемой мощности и коэффициент запаса статической устойчивости нерегулируемой системы.

 

Рис. П5. Векторная диаграмма нормального режима системы

 

Характеристика мощности определяется выражением (53):

;   По данным табл.П1 построим характеристики мощности при изменении фазового угла от  (рис. П6).

Таблица П1

, град	0	20	39,5	60	80	87,9	110	130	150	170	180
, о.е.	0,12	0,64	1,07	1,41	1,58	1,59	1,48	1,20	0,79	0,27	0,007

 

Предел передаваемой мощности определяется выражением (56):

     ;

     .

     .

Угол , соответствующий пределу передаваемой мощности определим из выражения , т.е.

.

 

Рис. П6. Характеристика мощности энергосистемы

 

     Мощность, передаваемая станцией в нормальном режиме, равная мощности турбины, определяется при угле  из характеристики мощности:

     ;

     .

     Такая же величина активной мощности была получена выше при определении мощности, отдаваемой генераторной станцией в нормальном режиме. Коэффициент запаса статической устойчивости электропередачи равен (55):

     ;

     .

     Вывод.

     Таким образом, рассмотренный нормальный режим работы системы обладает требуемым запасом статической устойчивости, т.к. рассчитанный коэффициент запаса  % больше нормативного  %.

 

     Пример 2.

     Тепловая электростанция (ТЭС) выполнена по блочной схеме «генератор-трансформатор» включает 3 блока. Мощность, выдаваемая станцией составляет 90 % ее установленной мощности, т.е. . Станция имеет связь с шинами системы бесконечной мощности с напряжением  с помощью двухцепной линии и автотрансформатора (рис. П7). В начале линии электропередачи имеет место промежуточный отбор мощности для электроснабжения энергорайона мощностью . Активная мощность энергорайона  составляет 30 % от активной мощности, выдаваемой станцией, т.е. . Коэффициент мощности нагрузки энергорайона принят равным коэффициенту мощности генератора ( ).

 

Рис. П7. Схема энергосистемы

 

Технические характеристики элементов системы:

1.1 Система:

 МВ×А;

 кВ.

1.2 Генераторы:

 Мвт; ;  МВ×А;

;

 Мвт;

 Мвт;

 кВ;

МВ×А;

МВ×А;

 о.е.;  о.е.;  о.е.;

 т×м²;

; т×м².

Согласно (59а)  с.

Согласно (59б)  с.

1.3 Трансформаторы Т :

 МВ×А;

;

 кВ;  кВ; ;

 кВт;  кВар.

1.4 Автотрансформатор АТ (АОДЦТН-3*167000/500/330):

 кВ;  кВ;  кВ;

; ; ;

 кВт;  кВар.

1.5 Линия W (АС-300):

 кВ;  км;  Ом/км;  Ом/км;

 Сим/км;  Ом/км;

1.6 Нагрузка энергорайона:

 МВт;

 МВар.

             

         Требуется:

    1. Выполнить расчет параметров исходного установившегося режима системы.

    2. Рассчитать статическую устойчивость при различных типах возбуждения генератора (генератор без АРВ, генератор оборудован АРВ п.д. и АРВ с.д.) и определить пределы передаваемой мощности и коэффициенты запаса статической устойчивости.

    3. Рассчитать динамическую устойчивость генераторов ТЭС и определить предельный угол отключения  и предельное время отключения .

 

         Решение.

     Расчет параметров исходного установившегося режима работы системы. Определение параметров схемы замещения.

       Расчёт производится в относительных единицах приведением к одной ступени напряжения с использованием действительных коэффициентов трансформации. За базисную мощность принята номинальная мощность станции:

      МВ×А.

      За основную ступень напряжения принято напряжение на шинах системы:

       кВ.

      Базисные напряжения остальных ступеней напряжения определяются по выражению:

      ,

где - произведение коэффициентов трансформации трансформаторов связывающее ступень напряжения, параметры которой подлежат приведению с основной ступенью напряжения.

      Для ступени напряжения 330 кВ:

      кВ.

Для ступени напряжения 18 кВ:

 кВ.

Ниже проводим расчет в относительных единицах, приведенных к базисным условиям и для краткости записи символы «*», «о.е.» опускаются.

      Реактивные сопротивления генераторов.

Синхронное сопротивление по оси d:

.

Переходное сопротивление:

.

Реактивное сопротивление трансформатора Т:

;

.

Для определения реактивных сопротивлений автотрансформатора необходимо определить напряжения короткого замыкания для каждой обмотки по формулам:

;

;

.

% ;

% ;

% ;

;

.

Так как напряжение короткого замыкания обмотки среднего напряжения получилось примерно равным нулю, то реактивное сопротивление этой обмотки следует принять равным нулю.

Реактивное сопротивление линии W:

;

.

Активные сопротивления линий W:

;

.

Так как , то активные сопротивления ЛЭП в схеме замещения можно не учитывать.

Мощность нагрузки:

;

.

Мощность станции в исходном режиме:

     Напряжение на шинах системы:

     .

Расчетная схема замещения системы будет иметь вид (рис.П8):

 

 

Рис. П8. Схема замещения системы