ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ БОЛЬШИХ ВОЗМУЩЕНИЯХ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Рисунок 8.2 - Преобразованная схема замещения аварийного режимаРасчет сопротивления обратной последовательности:Так как двухфазное КЗ происходит в системе с изолированной нейтралью:Сопротивление шунта при трехфазном КЗ:Переходное сопротивление системы при коротких замыканиях:(8.3)8.2 Расчет параметров для построения угловых характеристикИсходный режим, ОЗЗ:Двухфазное короткое замыкание на землю:Трехфазное короткое замыкание:Послеаварийный режим:Вышеприведенные зависимости, а также соответствующие им площади ускорения и торможения ротора генератора графически представлены на рисунке 8.3.Рисунок 8.3 - Динамические характеристики мощности генератора;Краснаяхар-ка - характеристика нормального режима и ОЗЗ, синяя- двухфазного КЗ на землю, зеленая- трехфазного КЗ, сиреневая - послеаварийного режимаКак видно из вышеприведенных зависимостей, на рисунке имеются две площади - ускоренияFуск(красная вертикальная штриховка) и торможенияFторм (зеленая горизонтальная штриховка) ротора генератора. Их находжение может быть выполнено алгебраически в общем виде с помощью определенных интегралов, также они могут быть найдены графическим способом, с помощью измерения площади в специализированных програмных продуктах, например в AutoCAD.Критерием динамической устойчивости является следующее выражение:(8.4)также оно может быть записано в виде:(8.5)При выполнении вышеуказанных условий ротор генератора, раскачиваясь с уменьшающейся амплитудой, за счет сил трения-сопротивления, в конечном итоге занимает установившееся положение, генератор сохраняет свою устойчивость.Если условия не выполняются, генератор раскачивается с увеличивающейся амплитудой, угол нагрузки генератора начинает превышать критический, генератор опрокидывается.Значения угловна графике:Площадь ускорения:Площадь торможения:Значения полученные путем построения характеристик в AutoCAD:Тогда:Исходя из графического метода метода анализа, указанная система является динамически устойчивой для описанных возмущений.9Анализ динамической устойчивости системы методом последовательных интерваловДля анализа динамической устойчивости системы весь переходный процесс разбивается на небольшие интервалы времени Δt. Для каждого интервала времени последовательно вычисляется приближенное значение приращения Δδ. В момент короткого замыкания из-за значительного снижения отдаваемой мощности генератора появляется избыток мощности ΔР. На интервале Δt этот избыток мощности постоянный. Тогда приращение скорости генератора Δν(1) и угла Δδ(1) в течение первого интервала:(9.1)(9.2)где α(0)– ускорение ротора генератора; Δt - время интервала, рад.(9.3)где Tj - постоянная времени инерции генератора, рад; ΔP(0) - избыточная мощность, МВт.(9.4)где GD2 - маховый момент системы «турбина-генератор», т·м2; n - скорость вращения ротора, об/мин; SнG -номинальная мощность генератора, кВА.(9.5)где Jг =2,5 - маховый момент генератораТ-12-2У3,т·м2;Jт = 5,4 - маховый момент паровой турбины P-12, которая может быть использована совместно с генератором ТВС-32У3,т·м2.Приращение угла в течение первого интервала можно определить по формуле:(9.6)Значение угла нагрузки для следующего интервала равно:(9.7)Приращение угла нагрузки для второго и последующих интервалов:(9.8)Если в течение некоторого i-го промежутка времени происходит изменение режима, то избыток мощности изменяется от некоторой величины ΔР(i-) до величины ΔР(i+). При вычислении приращения угла в следующем интервале после момента смены режима, значение избытка мощности определяется как среднее из ΔР(i-) и ΔР(i+):(9.9)(9.10)(9.11)При угле нагрузки δ = 0,72 рад двухфазное короткое замыканиена землю переходит в трехфазное короткое замыкание и при этом наблюдается изменение режима:Все расчеты производятся аналогично вышеописанным, результаты сведены в таблицу 9.1.Таблица 9.1 - Результаты расчетапредельного времени отключенияT, сP0, МВтP, МВтΔP, МВтδ, радРежим работы0,000-0,1000,000-0,10014140Нормальный0,100-0,9000,100-0,90014140ОЗЗ0,90,9148,2745,726Двухфазное КЗ на землю0,9050,905148,6875,3130,910,91149,1064,8940,9150,915149,5334,4670,920,92149,9714,0290,9250,9251410,4223,5780,930,931410,8883,1120,9350,9351411,3732,6270,940,941411,8762,1240,9450,9451412,4021,5980,950,951412,9511,0490,9550,9551413,5260,4740,960,961414,127-0,1270,9650,9651414,757-0,7570,970,971415,417-1,4170,9750,9751414,727-0,727Трехфазное КЗ0,980,981413,2890,7110,9850,9851411,7902,2100,990,991410,2333,7670,9950,995148,6185,38211146,9467,0541,0051,005145,2218,779Откл. РЗиАРисунок 9.1 -Зависимость угла нагрузки генератора от времениНа основе проведенных расчетов можно сделать вывод, что время перехода ОЗЗ в двухфазное КЗ на землю не ограничено, так как ОЗЗ не оказывает влияние на устойчивость, время перехода двухфазного КЗ на землю в трехфазное составляет 80 мс, время существования трехфазного КЗ составляет 20 мс. Предельное время отключения короткого замыкания составляет 100 мс, из чего можно сделать вывод, что система с приведенными ранее параметрами времени отключения (TотклКЗ = 320 мс)не является динамически устойчивой.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения курсовой работы былиопределены параметры схемы замещения электроэнергетической системы, произведен расчет нормального и послеаварийного установившегося режима работы системы. Произведен расчет токов несимметричных коротких замыканий, а также токов однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью. Произведена оценка запаса статической устойчивости электроэнергетической системы в нормальном и послеаварийном режимах. Произведен расчет динамической устойчивости системы. Результаты расчетов показали, что указанная система электроснабжения является статически устойчивой в рассматриваемых режимах. В то же время система не является динамически устойчивой с заданными параметрами времени отключения КЗ. Для обеспечения динамической устойчивости системы в заданном режиме необходимо произвести уменьшение времени отключения КЗрелейной защитой до 0,1 с.Результаты курсовойработы рекомендуется использовать при расчете режимов систем электроснабжения,электрических станций и промышленных предприятий с целью определения их статической и динамической устойчивости.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВБолотин И.Б.Изменения в переходных режимах короткого замыкания / И.Б. Болотин, Л.З. Эйдель - Санкт-Петербург : Энергия, 1981. - 99 с.- Текст : непосредственный.Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах / В.А. Веников Москва : Высш. Школа, 1978. - 416 с.Гуревич Ю.Е.Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах / Ю.Е. Гуревич, Л.Е. Либова, А.А. Окин. - Москва : Энергоатомиздат, 1990. - 198 с.- Текст : непосредственный.Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / П.С. Жданов. - Москва : Энергия, 1979. - 456 с. - Текст : непосредственный.Константинова Е.В. Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях / Е.В. Константинова, Е.С. Гафиатулина. - Хабаровск : ДВГУПС, 2006. - 80 с. - Текст : непосредственный.Крючков И.П. Переходные процессы в электроэнергетических системах: учеб для вузов / И.П. Крючков, В.А, Старшинов, Ю.П. Гусев, М.В. Пираторов - Москва : Изд.дом МЭИ, 2008. - 416 с. - Текст : непосредственный.Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. - Новосибирск : НГТУ, 2003. - 283с.- Текст : непосредственный.Методические указания по устойчивости энергосистем СО 153-34.20.576-2003 : официальное издание : утв. Приказом Минэнерго России от 30.06.2003 №277. - Москва : Изд-во стандартов, 2003. - 14 с. - Текст : непосредственный.Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - Москва : Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.Окуловская Т.Я.. Устойчивость электрических систем / Т.Я. Окуловская, М.В. Павлова, Т.Ю. Паниковская, В.А. Смирнова. - Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2001. - 58 с. - Текст : непосредственный.Пиотровский Л.М. Электрические машины / Л.М. Пиотровский. - Москва : Госэнергоиздат, 1950. - 266 с.- Текст : непосредственный.Слодарж М.И. Режимы работы, релейная защита и автоматика синхронных электродвигателей / М.И. Слодарж. - Москва : Энергия, 1977. - 215 с.- Текст : непосредственный.Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин: Пер. с польск. - Москва : Энергоатомиздат, 1986. - 200 с.- Текст : непосредственный.Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. - Москва : Энергия, 1970. - 520 с.- Текст : непосредственный.Хмара Г.А. Исследование переходных процессов при больших возмущениях в системах электроснабжения : метод. указания / Г.А. Хмара - Тюмень : ТюмГНГУ, 2015. - 31 с. - Текст : непосредственный.Хмара Г.А. Расчет установившихся и аварийных режимов работы электроэнергетических систем: учеб. пособие / Г.А. Хмара, Н.В. Шаталова. - Тюмень : ТИУ, 2018. - 155 с. - Текст : непосредственный.Шабад М.А. Релейная защита и автоматика на электроподстанциях, питающих синхронные двигатели / М.А. Шабад - Санкт-Петербург : Энергоатомиздат, 1984. - 35 с.- Текст : непосредственный.Электротехнические устройства и оборудование систем электроснабжения: справочник: в 2 т. / под общ. ред. В.Л. Вязигина, В.Н. Горюнова, В.К. Грунина (гл. ред.) [и др.]. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2004. - Том 1. - 136 с.- Текст : непосредственный.Эрнст А.Д. Расчет токов короткого замыкания в системах электроснабжения: Учеб. пособие / А.Д. Эрнст, М.В. Шкаруба. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2005. - 60 с.- Текст : непосредственный.Эрнст А.Д. Устойчивость узлов нагрузки: Учеб. пособие / А.Д. Эрнст, К.И. Никитин. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2005. - 48 с.- Текст : непосредственный.