1. Задание
 Скачать 0.55 Mb.
|
1. ЗаданиеВариант №5.
 Рис. 1 – Расчетная схема. 2. Составление схемы замещения для расчета токов короткого замыкания.Токи короткого замыкания могут быть найдены в именованных или относительных единицах. Заданную электрическую сеть можно считать сложной, поэтому решение выполним в относительных единицах. Произвольно принимаем значение базисной мощности  и базисного напряжения  . В качестве базисного напряжения принимаем напряжение линии 110 кВ, в конце которой находиться точка к.з.Uб1= 330 кВ Sб = 200 МВА. Базисное напряжение той ступени, где находится генератор равно:   Для расчетов токов короткого замыкания по заданной расчетной схеме (Рис. 1) составим схему замещения (Рис. 2).  Рис. 2 – Схема замещения. Следовательно, сверхпереходное сопротивление генератора в относительных единицах при Sб = 10 МВА, будет равно  .Переходное сопротивление генератора при выбранных базисных условиях равно  .Сопротивление обратной последовательности:  Электромеханическая постоянная генератора  в относительных единицах равна: Сопротивления трансформаторов в относительных единицах равны:  , .При расчете сопротивлений трансформаторов удобно принимать номинальные напряжения ступеней ближайших к базисной ступени трансформации. Индуктивное сопротивление линии электропередачи равно  .Напряжение и номинальная мощность на шинах электроэнергетической системы в относительных единицах  .Мощность, передаваемая в систему:  Мощность, передаваемая на нагрузку:  3. Определение ЭДС генератора в переходном и сверхпереходном режимах. Определим ЭДС генератора  в переходном режиме. Для этого сначала определим напряжение на шинах генератора при условии, что напряжение системы остается неизменным.  где  суммарное эквивалентное реактивное сопротивление электрической сети до генератора в относительных единицах.    Сопротивление нагрузки:    Потери реактивной мощности в сети (до генератора):  Полная мощность, отдаваемая генераторами:  Мощность, отдаваемая каждым генератором:  Определим ЭДС генератора в переходном режиме:     Угол между  и  равен  ЭДС генератора в сверхпереходном режиме:     Угол между  и равен  4. Определение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания.Определим токи трехфазного короткого замыкания в точке k. Объединив параллельные ветви  и  , а также  и  , получим схему на рисунке 3. Рис. 3 – Упрощенная схема замещения  .    Периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания в генераторной ветви:  Периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания в ветви от электрической системы:  Суммарный ток трехфазного короткого замыкания в точке k:  В именованных единицах:   5. Составление схем замещения для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.При составлении схемы замещения для токов прямой последовательности воспользуемся упрощенной схемой замещения, к которой добавим источник напряжения прямой последовательности.  Рис. 4 – Схема замещения для токов прямой последовательности. Сворачивая схему относительно точки короткого замыкания, получим эквивалентную схему замещения для токов прямой последовательности.  Рис. 5 – Схема замещения для токов прямой последовательности.    Этой схеме соответствует уравнение:  (1).Для токов обратной последовательности  , вместо  будет  .После преобразований, аналогичных предыдущим, получаем схему для токов обратной последовательности и уравнение:  (2). Рис. 6 – Схема замещения для токов обратной последовательности     Для токов нулевой последовательности схема отличается от двух предыдущих схем. Так как нейтрали трансформаторов заземлены, то получаем схем, представленную на рис. 7.  Рис. 7 – Схема замещения для токов нулевой последовательности Объединив параллельные ветви, получим окончательную схему для токов нулевой последовательности (рис. 8) и уравнение:  (3). Рис. 8 – Схема замещения для токов нулевой последовательности   6. Расчет токов однофазного, двухфазного и двухфазного на землю коротких замыканий.Основная система уравнений имеет вид:  6.1. Расчет токов однофазного короткого замыкания.Граничными условиями при замыкании фазы А будут являться: равенство нулю токов в фазах В и С, а также напряжения в месте короткого замыкания:  Тогда, раскладывая напряжения и токи на симметричные составляющие и используя граничные условия, решение основной системы уравнений для тока в поврежденной фазе будет иметь вид:   В именованных единицах:  6.2. Расчет токов двухфазного короткого замыкания.Граничными условиями при замыкании фаз В и С будут являться: равенство нулю тока в фазе А, напряжений фаз В и С вместе короткого замыкания, а также равенство нулю суммы токов в фазах В и С.  Тогда токи в поврежденных фазах будут равны:       6.3. Расчет токов двухфазного короткого замыкания на землю.Граничными условиями при замыкании фаз В и С на землю будут являться:  Тогда ток прямой последовательности рассчитывается как:   Соответственно токи в поврежденных фазах равны:  где  фазовый множитель.      7. Расчет динамической устойчивости электрической системы при аварийном режиме.7.1 Расчет угловых характеристик активной мощности генератора.Расчет угловых характеристик мощности ведется при условии, что генератор снабжен системой АРВ (  ). В этом случае зависимость активной мощности от относительного положения ротора синхронного генератора имеет следующий вид: где  – переходная ЭДС генератора; - входная и взаимная проводимости цепи.Для расчета этих проводимостей используется метод преобразования схемы, при котором исходная схема преобразуется к виду, показанному на рисунке 9.  Рис. 9 – Преобразованная схема замещения. Для этой схемы:  1. Нормальный режим.  , ,     2. Аварийный режим. Аварийным режимом будем считать двухфазное КЗ на землю. При расчете проводимостей введем в исходную схему замещения «аварийный шунт»  . Рис. 10 – Схема для расчета аварийного режима. Сопротивление «аварийного шунта» при двухфазном КЗ на землю равно:  Для того чтобы получить схему на рисунке 9, необходимо преобразовать треугольник сопротивлений  в эквивалентную звезду.      Тогда для этого случая:         3. Послеаварийный режим. Если линия двухцепная, то послеаварийным режимом будем считать отключение поврежденной цепи. В этом случае расчет производится также как для нормального режима, но учитывают только одну воздушную линию. Тогда получим: , ,    Определим электромагнитную мощность, отдаваемую генератором, для каждого режима. 
 
 
 Построим зависимости  для нормального, аварийного и послеаварийного режимов. Таблица 1 – Данные для построения зависимостей
Рисунок 11 – Угловые характеристики мощности для нормального (н), аварийного (а) и послеаварийного (п) режимов Прямая  мощность турбины. До короткого замыкания режим работы соответствовал точке 1. В момент короткого замыкания рабочая точка перемещается вниз (точка 2), где  , и начинается ускорение ротора генератора, угол  увеличивается. Если он станет больше критического  , то генератор выйдет из синхронизма. Определим этот угол (точка 5).  где  амплитуда активной мощности в послеаварийном режиме.Для того чтобы угол не достиг критического значения, аварийный режим должен быть отключен значительно раньше, так как и после его отключения увеличение угла прекращается не сразу из-за инерции процесса. Предельный угол отключения можно определить из выражения:   7.2 Расчет предельного времени отключения короткого замыкания. Предельное время отключения определяется путем решения дифференциального уравнения движения ротора генератора, применяя метод последовательных интервалов. При расчете выбираем интервал времени Δt=0,05 с. Активная мощность аварийного режима в начальный момент времени:  Если выразить время и электромеханическую постоянную генератора в секундах, а угол – в градусах, то приращение угла в первый интервал будет равно:     Угол к концу первого интервала:  Приращение угла во втором и последующие интервалы рассчитывается как:   (при угле  ) и так далее.Результаты расчетов занесены в таблицу 1. Таблица 2 – Данные расчета уравнения движения ротора
По результатам расчетов строим график (рис. 12) По графику определяем предельное время отключения, tпр= с Рисунок 12 – График зависимости угла движения ротора от времени |
: 
.
