Расчетно-графическая работа по дисциплине Электромеханические переходные процессы в ЭЭС. ЭМПП. Национальный исследовательский университет московский энергетический институт кафедра электроэнергетические системы

• Название: Национальный исследовательский университет московский энергетический институт кафедра электроэнергетические системы
• Анкор: Расчетно-графическая работа по дисциплине Электромеханические переходные процессы в ЭЭС
• Дата: 16.02.2022
• Размер: 1.21 Mb.
• Имя файла: ЭМПП.docx
• Тип: Документы; #364518
• страница: 3 из 4

Вывод: при выдаче реактивной мощности в сеть при увеличении cosφ от 0 до 1 коэффициент запаса статической устойчивости и предел передаваемой мощности уменьшаются; при приеме реактивной мощности из сети при увеличении cosφ от 0 до 1 коэффициент запаса статической устойчивости и предел передаваемой мощности сначала уменьшаются, при значении cosφ 0,6 коэффициент запаса статической устойчивости принимает почти нулевое значение, предел передаваемой мощности - минимальное, затем коэффициент запаса статической устойчивости и предел передаваемой мощности увеличиваются.

2. Найти предельное время отключения короткого замыкания в точке К-1 (при ).

а) при трёхфазном коротком замыкании ;

б) при двухфазном коротком замыкании на землю:

I) при условии ;

II) при учёте реакции якоря и действии форсировки возбуждения.
а) при трёхфазном коротком замыкании .

Нормальный режим (I).




Рисунок 12. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для нормального режима (I)

ЭДС в нормальном режиме:





Проверка исходного режима:



Определим предел передаваемой мощности для исходного режима:




Аварийный режим (III).



Рис. 13. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для аварийного режима (III).

(при К ⁽³⁾)

Взаимное сопротивление в аварийном режиме (III):





Послеаварийный режим (II).



Рис. 14. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для послеаварийного режима (II)

Определим взаимное сопротивление в послеаварийном режиме:



Найдем предел передаваемой мощности:



Найдем критический угол:










1,453



0,567

21,397

74,620

1,125

1,554

149,735


Рисунок 15. Графики зависимостей , при трехфазном коротком замыкании, .
Найдём предельное время отключения трёхфазного короткого замыкания, используя уравнение движения:









Отсюда:





Определим постоянные инерции генераторов:



где - маховой момент генератора, - маховой момент турбины, - частота вращения генератора 1/с, - выбирается из технических характеристик генераторов (справочник под редакцией Д. Л. Файбисовича).

Г-1:






б) I) Определение предельного времени отключения при двухфазном коротком замыкании на землю при условии .

Нормальный режим(I) аналогичен пункту а) (см. выше).



Аварийный режим (III).



Рис. 16. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для аварийного режима (III).





Определим сопротивления обратной и нулевой последовательности.



Рис. 17. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для определения суммарного сопротивления обратной последовательности при .
Сопротивление обратной последовательности относительно точки КЗ:




Рис. 18. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для определения суммарного сопротивления нулевой последовательности при .

Сопротивление линии для нулевой последовательности:



Сопротивление нулевой последовательности относительно точки КЗ:



Сопротивление аварийного шунта при двухфазном КЗ на землю:



Взаимное сопротивление:



Предел передаваемой мощности в аварийном режиме:



Послеаварийный режим (II) аналогичен пункту а) (см выше).











97,036

0,567

1,554

1,125

21,397

0,414

149,735


Рис.19. Графики зависимостей , при двухфазном коротком замыкании на землю, .

Для определения предельного времени отключения двухфазного короткого замыкания на землю воспользуемся методом последовательных интервалов. Разобьём весь процесс на малые интервалы времени Δt=0,05 сек (так как постоянная инерции генератора имеет высокое значение) и будем рассматривать его последовательно от интервала к интервалу.

Алгоритм расчёта:



Приращение угла на каждом из интервалов определяется по формулам:




избыток мощности в начале n-го интервала.





1-й интервал(0 ):





Избыток мощности в начале первого интервала:



Приращение угла за первый интервал:



Угол в конце первого интервала:



2-й интервал (0 :









Результаты расчета для последующих интервалов сведем в таблицу.

t,c	P,о.е.	ΔP,о.е.	Δδ,град	δ,град
0	-	-	-	21,397
0,05	0,151	0,416	1,063	22,460
0,1	0,158	0,409	3,153	25,613
0,15	0,179	0,388	5,136	30,749
0,2	0,212	0,355	6,951	37,700
0,25	0,253	0,314	8,555	46,255
0,3	0,299	0,268	9,924	56,179
0,35	0,344	0,223	11,064	67,242
0,4	0,382	0,185	12,010	79,252
0,45	0,407	0,160	12,829	92,081
0,5	0,414	0,153	13,612	105,693
0,55	0,399	0,168	14,473	120,166
0,6	0,358	0,209	15,541	135,706

0,47

97,036


Рис.20. График зависимости δ(t).

Из графика:

II) Определение предельного времени отключения при двухфазном коротком замыкании на землю при учете реакции якоря и действия форсировки возбуждения.

Рис.21. Схема замещения исходной электроэнергетической системы.

Система дифференциальных уравнений для расчета переходного процесса:





Номинальная активная мощность, выдаваемая генератором, приведённая к базисным условиям:





Номинальная реактивная мощность, выдаваемая генератором, приведённая к базисным условиям:



Номинальное напряжение генератора, приведённое к базисным условиям:



Тогда:







Расчет тока I_d:











Получаем зависимость:





Рис.22. Зависимость

Задаёмся шагом интегрирования



Таблица 7 - Интервалы и

t, с	Eqe	Eqe(ср)
0	1,454	1,829
0,05	2,203	2,495
0,1	2,786	3,013
0,15	3,240	3,417
0,2	3,594	3,732
0,25	3,869	3,977
0,3	4,084	4,168
0,35	4,251	4,316
0,4	4,381	4,432
0,45	4,482	4,522
0,5	4,561	4,592
0,55	4,623	4,647
0,6	4,670	4,689
0,65	4,708	4,723
0,7	4,737	4,748
0,75	4,759	4,768
0,8	4,777	4,784
0,85	4,791	4,796
0,9	4,801	4,806
0,95	4,810	4,813
1	4,816	4,819
1,05	4,821	4,823
1,1	4,825	4,827
1,15	4,828	4,830
1,2	4,831	4,832

Аварийный режим (III).



Рис. 23. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для аварийного режима (III).





(Из расчета выше)



, т.к. все элементы в схеме замещения реактивные.

Собственная проводимость в аварийном режиме:





, т.к. все элементы в схеме замещения реактивные.

Взаимная проводимость в аварийном режиме:



Послеаварийный режим (II).



Рис. 24. Схема замещения исходной электроэнергетической системы для послеаварийного режима (II)





Проводимости в послеаварийном режиме:



Уравнение, связывающее ЭДС , и угол , которое справедливо в любой момент переходного процесса.



Значения: , берутся из исходного (нормального) режима, т.к. они не меняются скачком при коротком замыкании. Для определения предельного времени отключения двухфазного короткого замыкания на землю воспользуемся методом последовательных интервалов. Принимаем время отключения короткого замыкания



Расчёт проводим с помощью метода последовательных интервалов с шагом .



1-й интервал (0 ):

ЭДС в начале первого интервала:





Значение активной мощности генератора в начале первого интервала:



Избыток активной мощности действующей в течение первого интервала:





Приращение угла за первый интервал:


Угол в конце первого интервала:



Приращение ЭДС к концу первого интервала:



где среднее значение в данном интервале времени. (из предыдущего графика)





Значение в конце первого интервала:


2-й интервал :

ЭДС в начале второго интервала:



Синхронная ЭДС в начале второго интервала:

Расчетное выражение выглядит следующим образом:





Значение активной мощности генератора в начале второго интервала:



Избыток мощности в начале второго интервала:



Приращение угла на втором интервале:



Угол в конце второго интервала:



Приращение ЭДС к концу второго интервала:



Значение в конце второго интервала:



Последующие аналогичные расчёты сведём в таблицу:

Таблица 8 - Расчёт до отключения КЗ

t,с	Интервал	EQ(i-1)	Eq(i-1)	P(i-1)	P(i-1)	i	i	Eqecp i	E'q i	E'q i
0-0,05	1	1,832	2,555	0,176	0,391	0,999	27,275	1,829	-0,0072	1,2208
0,05-0,1	2	1,822	2,540	0,181	0,386	2,970	30,245	2,495	-0,0004	1,2203
0,1-0,15	3	1,823	2,544	0,199	0,368	4,849	35,094	3,013	0,00467	1,2250
0,15-0,2	4	1,834	2,562	0,229	0,338	6,577	41,671	3,417	0,00851	1,2335
0,2-0,25	5	1,853	2,594	0,267	0,300	8,108	49,779	3,732	0,01133	1,2448
0,25-0,3	6	1,879	2,638	0,311	0,256	9,414	59,193	3,977	0,01334	1,2582
0,3-0,35	7	1,911	2,691	0,356	0,211	10,491	69,685	4,168	0,01471	1,2729
0,35-0,4	8	1,948	2,754	0,396	0,171	11,363	81,048	4,316	0,01556	1,2884
0,4-0,45	9	1,988	2,823	0,426	0,141	12,083	93,131	4,432	0,01602	1,3045
0,45-0,5	10	2,030	2,897	0,440	0,127	12,733	105,864	4,522	0,01618	1,3207
0,5-0,55	11	2,073	2,973	0,433	0,134

После отключения КЗ:







Избыток активной мощности действующей в течение 10 интервала:



Приращение угла на шаге после отключения КЗ:





Приращение ЭДС к концу 10 интервала:



Значение в конце 10 интервала:



Таблица 9 - Расчёт после отключения КЗ.

t,с	Интервал	EQ(i-1)	Eq(i-1)	P(i-1)	P(i-1)	i	i	Eqecp i	E'q i	E'q i
0,5-0,55	11	1,679	2,107	1,205	-0,638	11,446	117,310	4,592	0,0247	1,3454
0,55-0,6	12	1,751	2,236	1,161	-0,594	8,413	125,723	4,647	0,0240	1,3694
0,6-0,65	13	1,808	2,333	1,095	-0,528	5,714	131,437	4,689	0,0235	1,3929
0,65-0,7	14	1,855	2,407	1,037	-0,470	3,311	134,747	4,723	0,0231	1,4160
0,7-0,75	15	1,892	2,462	1,003	-0,436	1,085	135,832	4,748	0,0228	1,4387
0,75-0,8	16	1,923	2,502	1,000	-0,433	-1,126	134,706	4,768	0,0226	1,4613
0,8-0,85	17	1,948	2,529	1,033	-0,466	-3,506	131,199	4,784	0,0225	1,4837
0,85-0,9	18	1,965	2,541	1,103	-0,536	-6,246	124,954	4,796	0,0225	1,5062

Данная система является динамически устойчивой, максимальный угол – 135,832^о.

Увеличиваем время отключения КЗ для исследования системы на устойчивость.

Интервал времени: t = 0,5 - 0,55 с.

Расчёты аналогичны расчётам выше, сводим в таблицу.

До момента отключения КЗ:

Таблица 10 - Расчёт до момента КЗ

t,с	Интервал	EQ(i-1)	Eq(i-1)	P(i-1)	P(i-1)	i	i	Eqecp i	E'q i	E'q i
0-0,05	1	1,832	2,555	0,176	0,391	0,999	27,275	1,829	-0,0072	1,2208
0,05-0,1	2	1,822	2,540	0,181	0,386	2,970	30,245	2,495	-0,0004	1,2203
0,1-0,15	3	1,823	2,544	0,199	0,368	4,849	35,094	3,013	0,00467	1,2250
0,15-0,2	4	1,834	2,562	0,229	0,338	6,577	41,671	3,417	0,00851	1,2335
0,2-0,25	5	1,853	2,594	0,267	0,300	8,108	49,779	3,732	0,01133	1,2448
0,25-0,3	6	1,879	2,638	0,311	0,256	9,414	59,193	3,977	0,01334	1,2582
0,3-0,35	7	1,911	2,691	0,356	0,211	10,491	69,685	4,168	0,01471	1,2729
0,35-0,4	8	1,948	2,754	0,396	0,171	11,363	81,048	4,316	0,01556	1,2884
0,4-0,45	9	1,988	2,823	0,426	0,141	12,083	93,131	4,432	0,01602	1,3045
0,45-0,5	10	2,030	2,897	0,440	0,127	12,733	105,864	4,522	0,01618	1,3207
0,5-0,55	11	2,073	2,973	0,433	0,134	13,419	119,282	4,592	0,01613	1,3368
0,55-0,6	12	2,116	3,048	0,401	0,166

После отключения КЗ:

Таблица – 11. Расчёт после отключения КЗ.

t,с	Интервал	EQ(i-1)	Eq(i-1)	P(i-1)	P(i-1)	i	i	Eqecp i	E'q i	E'q i
0,55-0,6	12	1,747	2,238	1,137	-0,570	12,388	131,671	4,647	0,0240	1,3608
0,6-0,65	13	1,816	2,360	1,012	-0,445	10,114	141,785	4,689	0,0232	1,3840
0,65-0,7	14	1,872	2,454	0,864	-0,297	8,598	150,383	4,723	0,0226	1,4066
0,7-0,75	15	1,918	2,529	0,707	-0,140	7,882	158,265	4,748	0,0221	1,4287
0,75-0,8	16	1,959	2,592	0,541	0,026	8,015	166,280	4,768	0,0217	1,4503
0,8-0,85	17	1,995	2,645	0,353	0,214	9,109	175,389	4,784	0,0213	1,4716
0,85-0,9	18	2,026	2,690	0,122	0,445	11,385	186,774	4,796	0,0210	1,4926
0,9-0,95	19	2,051	2,719	-0,180	0,747	15,204	201,978	4,806	0,0208	1,5134

Рис. 25. Зависимость δ(t)