Расчет и анализ статической и динамической устойчивости электроэнергетической системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Расчеты по устойчивости энергосистем являются одной из важнейших задач, которые решаются для их стабильного функционирования. Различают два вида устойчивости: статическую и динамическую.

Статическую устойчивость рассматривают в двух аспектах:

как свойство заданного установившегося режима самовосстанавливаться при ничтожно малых отклонениях параметров его режима от исходных значений;

как свойство постепенно ухудшающегося установившегося режима противостоять малым отклонениям и малым колебаниям вплоть до некоторого предельного режима.

Динамическую устойчивость рассматривают при небольших отклонениях параметров электрической системы, часто сопровождающихся изменением её конфигурации и параметров.

Для обеспечения устойчивости система должна работать с некоторым запасом, характеризуемым коэффициентом запаса Кз, т.е. при таких параметрах режима, которые отличаются в Кз1 раз от критических - тех, при которых может произойти нарушение устойчивости. Для определения запаса устойчивости в данной (работающей или прогнозируемой) системе, параметры которой известны, необходим анализ расчётов устойчивости с определением критических параметров.

Целью и задачей данной курсовой работы являлось:

закрепление навыков в технике расчетов;

наглядно убедиться в существовании тех или иных процессов и явлений, происходящих и существующих в энергосистеме;

начать вырабатывать понимание допущений и ограничений, связанных с физикой явлений и заложенных в основе расчетных методов;

научиться практически подходить к инженерной оценке полученных результатов.

В данную курсовую работу включено четыре раздела по исследованию устойчивости электроэнергетической системы при сложной связи исследуемой электростанции с приемной системой.

В первом и во втором разделах рассматривается задача определения предела передаваемой мощности системы и запаса апериодической статической устойчивости при различных системах АРВ на генераторах. Исследуется влияние типов АРВ на параметры генераторов и их статическую устойчивость.

В третьем разделе решаются задачи динамической устойчивости системы. В качестве возмущения рассматривается короткое замыкание.

В четвертом разделе определяются критические напряжения и запас статической устойчивости узла нагрузки в сложной системе по критерию dЕ/dU > 0 . В расчетах использованы типовые статические характеристики комплексной нагрузки.

Расчет проведен на ПЭВМ с помощью программ DIS1 и DIS2.Так как в этих программах предусмотрен ввод данных в относительных единицах, то в курсовую работу включен раздел по подготовке исходных данных для расчетов.

1. Разработка схемы и определение основных параметров электростанций

Задание на курсовую работу сформировано согласно варианту 101. В качестве объекта исследований принята схема предоставленная на рис.2.1. Расчетные данные для схемы предоставлены в таблицах 2.1 - 2.4 .

Таблица 2.1

Параметры генераторов

Наименование показателей	Единицы измерений	Обозначение	Величина показателя
			Ст.	ЭС.
Номинальная мощность	МВт	Pном	100	10000
Номинальный коэффициент мощности	-	Cos	0,8	0,9
Постоянная инерции	c	Тj	6,5	7,9
Синхронное сопротивление	%	Хd	192
Переходное сопротивление	%	Хd'	27,8	27
Сопротивление обратной последовательности	%	Х2	23,4
Сопротивление нулевой последовательности	%	Х0	9,73
Номинальное напряжение	кВ	Uном	10,5	110
Количество	шт.	nГ	4	1

Таблица 2.2

Параметры трансформаторов

Наименование показателя	Единицы измерения	Обозначение	Величина показателя
			Т1	Т2	Т3
Номинальная мощность	МВА	Sном	200	200	240
Номинальное напряжение	Высшее Среднее Низшее	кВ	Uном	347 10,5	347 115	30 10 0,5
Потери мощности КЗ	В-Н В-СС-Н	кВт	Pk	560	560	26 430 250
Напряжение КЗ	В-Н В-С С-Н	%	Uк	10	11	70 9 60
Потери мощности ХХ	кВт	P0	220	220	130
Ток холостого хода	%	I0	0,45	0,45	0,5
Количество	шт.	nТ	4	5	4

Таблица 2.3

Параметры линий

Наименование показателя	Единицы измерения	Обозначение	Величина показателя
			Л1	Л2	Л3
Марка провода	-	-	2АС-500/64	2АС-300/39	2АС-400/51
Длина	км	L	200	140	80
Активное сопротивление	Ом/км	Ro	0,015	0,024	0,019
Реактивное сопротивление	Ом/км	Xo	0,332	0,328	0,323
Активная проводимость	мкСм/км	go	0,011	0,021	0,011
Реактивная проводимость	мкСм/км	bo	3,50	3,41	3,46

Таблица 2.4

Величины нагрузок

Наименование показателя	Единицы измерения	Обозначение	Величина показателя
			S2	S4	S6
Нагрузка	Активная	МВт	Pn	90	450	95
	Реактивная	Мвар	Qn	70	300	75

3. Составление комплексной схемы замещения и расчет 3-х установившихся режимов электрической системы

3.1 Расчет параметров элементов схемы замещения

Параметры станций:

Синхронное сопротивление генераторов станции

Ом.

Переходное сопротивление генераторов станции

Ом.

Переходное сопротивление генераторов энергосистемы

Ом.

Параметры трансформаторов .

Для двухобмоточных трансформаторов выбираем Г-образную схему замещения.

Трансформатор №1:

Активное сопротивление :

 Ом.

Реактивное сопротивление:

.

Активная проводимость:

Реактивная проводимость :

Трансформатор №2:

Активное сопротивление:

Реактивное сопротивление:

Активная проводимость:

Реактивная проводимость :

Трансформатор №3:

Активные сопротивления обмоток трансформатора:

Реактивные сопротивления обмоток трансформатора:

Активная проводимость:

Реактивная проводимость:

Сопротивления и проводимости ЛЭП.

Для линий выбираем П-образную схему замещения.

Сопротивления и проводимости ЛЭП вычислим по следующим формулам:

Линия Л1:

Ом; См;

Ом; См.

Линии Л2:

Ом; См;

Ом; См.

Линии Л3:

Ом; См;

Ом; См.

Приведём данные параметры в соответствии с количеством электроустановок.

Для этого нужно сопротивления разделить на количество элементов, а проводимости, наоборот, умножить.

Генераторы станции:

Ом;

Ом.

Трансформаторы Т1:

 Ом;

Ом;

См;

См.

Трансформаторы Т2:

Ом;

Ом;

См;

См.

Трансформаторы Т3:

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

См;

См.

Для расчетов по программам DIS-1 и DIS-2 , исходные данные необходимо перевести в относительные единицы. Для этого сначала требуется выбрать базисные условия:

UБ1=10,5 кВ - для генераторов станции . ZБ1=10,52/100=1,1025 Ом;

UБ3=110 кВ - для генераторов энергосистемы . ZБ3=1102/100=121 Ом ;

UБ2=330 кв - для линий и трансформаторов . ZБ2=3303/100=1089 Ом.

Sб=100 МВА

Генераторы станции:

;

.

Генераторы станций приёмной системы:

.

Трансформаторы Т1:

;

;

;

.

Трансформаторы Т2:

;

;

;

.

Трансформаторы Т3:

;

;

;

;

;

;

.

Линия электропередачи Л1:

;

;

.

Линия электропередачи Л2:

;

;

;

.

Линия электропередачи Л3:

;

;

;

.

Расчетная (комплексная) схема замещения представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Комплексная схема замещения.

3.2 Расчет трех установившихся режимов электрической системы

Исходные данные ():

ДАННЫЕ ПО УЗЛАМ MAS1

----------------------------------------

УЗЛ ТИП V УГОЛ Pг Qг Pн Qн QгMAX QгMIN

------------------------------------------------------------------------

отн градyсы отн отн отн отн отн отн

един един един един един един един

------------------------------------------------------------------------

1 0 1.05 0.000 --- --- 0.000 0.000 --- ---

2 1 --- --- 0.000 0.000 0.900 0.700 --- ---

3 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- ---

4 1 --- --- 0.000 0.000 4.500 3.000 --- ---

5 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- ---

6 1 --- --- 0.000 0.000 0.950 0.750 --- ---

7 2 2.565 --- 4.000 --- 0.000 0.000 99.000 -9.000

ДАННЫЕ ПО ЛИНИЯМ MAS1

-----------------------------------------

ЛИН. УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП.

------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

един един един един един

--------------------------------------------------

1 2 5 0.003 0.061 0.001 0.381 0.000

2 5 3 0.003 0.042 0.002 0.260 0.000

3 2 3 0.001 0.024 0.001 0.151 0.000

4 6 7 0.000 0.384 0.000 0.000 0.000

ДАННЫЕ ПО ТРАНСФ-ТОРАМ MAS1

-----------------------------------------------------

ТР-Р. УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП. MAXОТВ

------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн отн

един един един един един един

---------------------------------------------------

1 5 6 0.000 0.013 0.009 0.036 0.000 1.000

2 1 2 0.000 0.011 0.011 0.045 0.000 1.000

3 3 4 0.000 0.010 0.005 0.048 0.000 1.000

Результаты расчета:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 2.442 1.553 0.000 0.000

2 1.033 -1.392 0.000 0.000 0.900 0.700

3 0.993 -4.211 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.960 -6.858 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 1.070 0.759 0.000 0.000 0.000 0.000

6 1.096 2.579 0.000 0.000 0.950 0.750

7 2.565 35.681 4.000 10.998 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.442 12.551 6.350 4.450

По полученным расчетам видно, что значения напряжений лежат в допустимых пределах.

ПОТОКИ МОЩНОСТИ В ЛИНИЯХ MAS1

---------------------------

ЛИНИИ УЗЕЛ УЗЕЛ P Q S ПЕРЕГРУЗКА

------------------------------------------------------------------------------

1 2 5 -0.700 -0.784 1.051

5 2 0.716 0.410 0.825 ****

2 5 3 2.320 1.736 2.897

3 5 -2.294 -1.684 2.846 ****

3 2 3 2.228 1.602 2.744

3 2 -2.217 -1.583 2.724 ****

4 6 7 -4.000 -3.004 5.002

7 6 4.000 10.998 11.703 ****

ПОТОКИ МОЩНОСТИ В ТРАНСФОРМАТОРАХ MAS1

----------------------------------------

ТР-Р. УЗЕЛ УЗЕЛ P Q S ОТВ ПЕРЕ

ТР-РА ГРУЗКА.

--------------------------------------------------------------------------------

1 5 6 -3.035 -2.146 3.717 1.000

6 5 3.050 2.254 3.793 ***

2 1 2 2.442 1.553 2.894 1.000

2 1 -2.428 -1.518 2.863 ***

3 3 4 4.511 3.267 5.570 1.000

4 3 -4.500 -3.000 5.408 ***

Наносим параметры данного установившегося режима на схему (Рис. 3.3).

Расчет установившегося режима электрической системы генераторов с АРВ пропорционального действия (ремонтно-аварийная схема).

Исходные данные (в ремонт выведена линия Л-1), :

ДАННЫЕ ПО УЗЛАМ MAS1

----------------------------------------

УЗЛ ТИП V УГОЛ Pг Qг Pн Qн QгMAX QгMIN

------------------------------------------------------------------------

отн градyсы отн отн отн отн отн отн

един един един един един един един

------------------------------------------------------------------------

1 0 1.05 0.000 --- --- 0.000 0.000 --- ---

2 1 --- --- 0.000 0.000 0.900 0.700 --- ---

3 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- ---

4 1 --- --- 0.000 0.000 4.500 3.000 --- ---

5 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- ---

6 1 --- --- 0.000 0.000 0.950 0.750 --- ---

7 2 1.254 --- 4.000 --- 0.000 0.000 99.000 -9.000

ДАННЫЕ ПО ЛИНИЯМ MAS1

-----------------------------------------

ЛИН. УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП.

------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

един един един един един

--------------------------------------------------

2 5 3 0.003 0.042 0.002 0.260 0.000

3 2 3 0.001 0.024 0.001 0.151 0.000

4 6 7 0.000 0.056 0.000 0.000 0.000

ДАННЫЕ ПО ТРАНСФ-ТОРАМ MAS1

-----------------------------------------------------

ТР-Р. УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП. MAXОТВ

------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн отн

един един един един един един

---------------------------------------------------

1 5 6 0.000 0.013 0.009 0.036 0.000 1.000

2 1 2 0.000 0.011 0.011 0.045 0.000 1.000

3 3 4 0.000 0.010 0.005 0.048 0.000 1.000

Результаты расчета:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 2.435 2.269 0.000 0.000

2 1.026 -1.388 0.000 0.000 0.900 0.700

3 0.987 -3.301 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.955 -5.977 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 1.072 3.294 0.000 0.000 0.000 0.000

6 1.096 5.114 0.000 0.000 0.950 0.750

7 1.254 14.408 4.000 3.892 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.435 6.161 6.350 4.450

По полученным расчетам видно, что значения напряжений лежат в допустимых пределах.

ПОТОКИ МОЩНОСТИ В ЛИНИЯХ MAS1

---------------------------

ЛИНИИ УЗЕЛ УЗЕЛ P Q S ПЕРЕГРУЗКА

-------------------------------------------------------------------------------

2 5 3 3.035 1.944 3.605

3 5 -2.997 -1.722 3.456 ****

3 2 3 1.521 1.506 2.140

3 2 -1.514 -1.550 2.166 ****

4 6 7 -4.000 -2.793 4.878

7 6 4.000 3.892 5.581 ****

ПОТОКИ МОЩНОСТИ В ТРАНСФОРМАТОРАХ MAS1

----------------------------------------

ТР-Р. УЗЕЛ УЗЕЛ P Q S ОТВ ПЕРЕ

ТР-РА ГРУЗКА.

--------------------------------------------------------------------------------

1 5 6 -3.035 -1.944 3.605 1.000

6 5 3.050 2.043 3.671 ***

2 1 2 2.435 2.269 3.328 1.000

2 1 -2.421 -2.206 3.275 ***

3 3 4 4.511 3.271 5.572 1.000

4 3 -4.500 -3.000 5.408 ***

4. Построение 3-х угловых характеристик и определение предела передаваемой мощности для нормальной и ремонтно-аварийной схем энергосистемы по условиям статической устойчивости

мощность схема энергосистема

Угловые характеристики построим после проведения серии расчетов по программе DIS1. Изменяя величину Р, получаем значение угла дельта.

Результаты расчета угловых характеристик:

Таблица 4.1

Генераторы с АРВ п.д.	Генераторы с АРВ п.д. (ремонтно-аварийная схема)	Генераторы без АРВ
P, о.е	д	P, о.е	д	P, о.е	д
0,0	-8,970	0,0	-14,355	0,0	-8,858
0,4	-6,892	0,4	-11,431	0,4	-4,750
0,8	-4,822	0,8	-8,541	0,8	-0,646
1,2	-2,758	1,2	-5,667	1,2	3,477
1,6	-0,697	1,6	-2,829	1,6	7,645
2,0	1,364	2,0	0,011	2,0	11,885
2,4	3,429	2,4	2,853	2,4	16,230
2,8	5,500	2,8	5,704	2,8	20,719
3,2	7,581	3,2	8,574	3,2	25,403
3,6	9,675	3,6	11,471	3,6	30,355
4,0	11,786	4,0	14,408	4,0	35,681
4,4	13,917	4,4	17,394	4,4	41,557
4,8	16,073	4,8	20,444	4,8	48,319
5,2	18,258	5,2	23,573	5,2	56,801
5,6	20,477	5,6	26,803	5,6	72,092
6,0	22,736	6,0	30,157	5,7	Расходится
6,4	25,043	6,4	33,671
6,8	27,404	6,8	37,389
7,2	29,829	7,2	41,382
7,6	32,330	7,6	45,760
8,0	34,921	8,0	50,721
8,4	37,255	8,4	56,706
8,8	39,016	8,8	65,317
9,2	43,442	8,9	68,317
9,6	46,644	9,0	Расходится
10,0	50,125
10,4	53,997
10,8	58,479
11,2	64,097
11,6	73,577
12,0	86,825
12,1	Расходится

1)Результаты расчета режимов генераторов с АРВ п.д. при Р=0:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 6.456 1.772 0.000 0.000

2 1.032 -3.729 0.000 0.000 0.900 0.700

3 0.992 -9.040 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.960 -11.689 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 1.072 -8.346 0.000 0.000 0.000 0.000

6 1.101 -8.969 0.000 0.000 0.950 0.750

7 1.265 -8.970 0.000 3.743 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.456 5.515 6.350 4.450

При Р=Рmax:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 -5.092 13.031 0.000 0.000

2 0.916 3.559 0.000 0.000 0.900 0.700 ***

3 0.752 6.211 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.707 1.634 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 0.738 30.778 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

6 0.751 44.385 0.000 0.000 0.950 0.750 ***

7 1.265 86.825 12.000 0.000 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.908 13.031 6.350 4.450

2) Результаты расчета режимов генераторов с АРВ п.д. (ремонтно-аварийная схема) при Р=0:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 6.463 2.728 0.000 0.000

2 1.022 -3.755 0.000 0.000 0.900 0.700

3 0.984 -11.127 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.951 -13.825 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 1.075 -13.736 0.000 0.000 0.000 0.000

6 1.101 -14.354 0.000 0.000 0.950 0.750

7 1.254 -14.355 0.000 3.465 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.463 6.193 6.350 4.450

При Р=Рmax:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 -2.110 7.690 0.000 0.000

2 0.970 1.431 0.000 0.000 0.900 0.700 ***

3 0.821 7.274 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.780 3.331 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 0.852 35.211 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

6 0.891 42.650 0.000 0.000 0.950 0.750 ***

7 1.254 68.897 8.900 10.285 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.790 17.976 6.350 4.450

3)Результаты расчета режимов генераторов без АРВ при Р=0:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 6.463 0.831 0.000 0.000

2 1.041 -3.711 0.000 0.000 0.900 0.700

3 1.013 -8.882 0.000 0.000 0.000 0.000

4 0.981 -11.420 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 1.108 -8.262 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

6 1.146 -8.856 0.000 0.000 0.950 0.750 ***

7 2.565 -8.858 0.000 9.478 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.463 10.310 6.350 4.450

При Р=Рmax:

НАПРЯЖЕНИЯ В УЗЛАХ MAS1

---------------------------------------

ГЕНЕРАЦИЯ НАГР

--------------------------------------

НАПР-ИE ФАЗА

ВЕЛИЧИНА УГОЛ Pг Qг Pн Qн .95>V>1.05

-------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

УЗЛ един градyсы един един един един

--------------------------------------------------------------------------------

1 1.050 0.000 0.870 4.934 0.000 0.000

2 0.998 -0.444 0.000 0.000 0.900 0.700

3 0.918 -2.484 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

4 0.882 -5.598 0.000 0.000 4.500 3.000 ***

5 0.946 5.744 0.000 0.000 0.000 0.000 ***

6 0.944 9.474 0.000 0.000 0.950 0.750 ***

7 2.565 72.092 5.600 14.233 0.000 0.000 ***

--------------------------------------

СУММА 6.470 19.167 6.350 4.450

Угловые характеристики мощности электростанции энергетической системы изображёны на рисунке 4.1.

Рис. 4.1 Совмещенные угловые характеристики мощности для трех режимов.

Определяем погрешность снятия предельных значений мощности для каждого из режимов (погрешность не должна превышать 10%):

.

где Рм - максимально возможное значение мощности, о.е.;

- значения мощности, при которых режим расходится, о.е.

- Генераторы с АРВ п.д.:

.

- Генераторы с АРВ п.д. (ремонтно-аварийная схема):

.

- Генераторы без АРВ:

.

Произведем количественную оценку статической устойчивости работы генераторов, определив коэффициент запаса статической устойчивости:

.

где Рм - максимально возможное значение мощности, о.е.;

Р - передаваемое(номинальное) значение мощности, о.е.

- Генераторы с АРВ п.д:

РМ = 12 о.е., КР = 86,825 ;

Кр=(12 - 4)/4=2,0 > Кн=0,15.

- Генераторы с АРВ п.д. (ремонтно-аварийная схема):

РМ = 8,9 о.е., КР = 68,897 ;

Кр=(8,9 - 4)/4 = 1,225 > Кн=0,075.

- Генераторы без АРВ:

РМ = 5,6 о.е., КР = 72,092;

Кр=(5,6 - 4)/ 4 = 0,4 > Кн=0,2.

Система считается статически устойчивой, если вычисленный коэффициент превышает нормативный:

- для генераторы с АРВ п.д. Kн=0,15;

- для генераторы с АРВ п.д. (ремонтно-аварийная схема) Kн=0,075;

- для генераторы без АРВ Kн=0,2.

Из приведенных расчетов видно, что коэффициент запаса статической устойчивости удовлетворяет нормируемым значениям для генераторов с АРВ п.д., АРВ п.д. (ремонтно-аварийная схема) и без АРВ, а погрешность вычисления не превышает допустимую, поэтому система является статически устойчивой.

Наибольшая мощность, которая может быть передана в систему при коэффициенте запаса:

ЇКрн=0,15, P0max=;

Ї Крн=0,075, P0max=;

Ї Крн=0,2, P0max=.

5. Расчет предельного времени отключения короткого замыкания

Расчет проведем по программе DIS2. Схема замещения для исследования данного режима представлена на рис. 5.1, но в схеме отсутствует сопротивление генератора станции (удаляется линия между узлами 6 и 7).

t1=0 с. t2=0,2 с. t3=0,48 (0,49) t=2 с.

вычислим постоянную инерции для генераторов:

;

для станции:

с

для системы:

с

Данные необходимые для расчёта в Dis-2:

ДАННЫЕ ПО УЗЛАМ MAS1

----------------------------------------

УЗЛ ТИП V УГОЛ Pг Qг Pн Qн QгMAX QгMIN

------------------------------------------------------------------------

отн градyсы отн отн отн отн отн отн

един един един един един един един

------------------------------------------------------------------------

1 0 1.05 0.000 --- --- 0.000 0.000 --- ---

2 1 --- --- 0.000 0.000 0.900 0.700 --- ---

3 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- ---

4 1 --- --- 0.000 0.000 4.500 3.000 --- ---

5 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- ---

6 1 --- --- 4.000 3.000 0.950 0.750 --- ---

ДАННЫЕ ПО ЛИНИЯМ MAS1

-------------------------------------------

ЛИН. УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП.

------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн

един един един един един

--------------------------------------------------

1 2 5 0.003 0.061 0.001 0.381 0.000

2 5 3 0.003 0.042 0.002 0.260 0.000

3 2 3 0.001 0.024 0.001 0.151 0.000

ДАННЫЕ ПО ТРАНСФ-ТОРАМ MAS1

-----------------------------------------------------

ТР-Р. УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП. MAXОТВ

------------------------------------------------------------------------

отн отн отн отн отн отн

един един един един един един

---------------------------------------------------

1 5 6 0.000 0.013 0.009 0.036 0.000 1.000

2 1 2 0.000 0.011 0.011 0.045 0.000 1.000

3 3 4 0.000 0.010 0.005 0.048 0.000 1.000

ДАННЫЕ О СИНХР. ГЕНЕРАТОРАХ MAS1

ГЕНЕРАТ УЗЛ X' H

отн отн

един един

секунды

1 1 .00201 26

2 6 .0555 790

Результаты расчета режимов:

Режим устойчивый:

Время отключения t1 =0,48 с.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ MAS1

ВРЕМ делта 1 делта 2 PG 2 V 6 V 3

секунды гpадусы гpадусы отн.един. отн.един. отн.един.

norm

0.000 0.25 11.84 3.987 1.095 0.991

0.100 0.25 11.84 3.987 1.095 0.991

kz

0.200 0.26 11.91 0.162 0.231 0.447

0.300 0.26 19.94 0.162 0.231 0.446

0.400 0.26 43.80 0.162 0.231 0.446

pav

0.500 0.25 83.20 9.248 0.862 0.806

0.600 0.81 116.69 8.005 0.667 0.651

0.700 2.25 133.67 6.610 0.573 0.576

0.800 4.46 139.48 6.201 0.551 0.558

0.900 7.40 135.79 6.873 0.590 0.587

1.000 11.13 119.79 8.457 0.711 0.684

1.100 15.78 85.36 8.972 0.930 0.858

1.200 21.20 32.11 3.556 1.105 0.992

1.300 26.57 -18.42 -3.833 1.047 0.930

1.400 31.01 -37.92 -5.935 0.956 0.849

1.500 34.27 -17.15 -4.481 1.025 0.909

1.600 36.52 36.39 2.098 1.111 0.994

1.700 38.51 97.66 8.527 0.977 0.896

1.800 41.15 142.80 8.853 0.754 0.720

1.900 44.72 168.60 7.343 0.618 0.612

2.000 49.13 180.31 6.624 0.574 0.577

Режим неустойчивый:

Время отключения t2 =0,49 с.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ MAS1

ВРЕМ делта 1 делта 2 PG 2 V 6 V 3

секунды гpадусы гpадусы отн.един. отн.един. отн.един.

norm

0.000 0.25 11.84 3.987 1.095 0.991

0.100 0.25 11.84 3.987 1.095 0.991

kz

0.200 0.26 11.91 0.162 0.231 0.447

0.300 0.26 19.94 0.162 0.231 0.446

0.400 0.26 43.80 0.162 0.231 0.446

pav

0.500 0.25 83.38 9.208 0.860 0.802

0.600 0.71 120.71 7.683 0.642 0.631

0.700 2.03 143.03 5.546 0.519 0.533

0.800 3.99 158.81 3.807 0.453 0.479

0.900 6.40 175.44 1.864 0.412 0.443

1.000 8.99 201.26 -1.359 0.425 0.438

1.100 11.31 249.57 -6.061 0.661 0.604

1.200 12.69 335.98 -2.850 1.068 0.949

1.300 13.37 445.36 9.082 0.918 0.850

1.400 14.66 542.19 2.067 0.414 0.446

1.500 16.08 647.54 -6.759 0.857 0.764

1.600 16.63 785.06 7.786 1.018 0.929

1.700 17.47 918.02 0.247 0.405 0.432

1.800 18.24 1064.32 -2.509 1.075 0.955

1.900 18.52 1228.68 6.736 0.580 0.582

2.000 19.12 1393.02 -5.737 0.967 0.859

Погрешность определения tоткл.пр.:

=.

Полученное значение удовлетворяет необходимым требованиям, т.к.

< 10 %.

Диаграммы, построенные в ходе исследования электрической системы на динамическую устойчивость:



6. Определение критического напряжения и запаса устойчивости узла нагрузки по напряжению в аварийном режиме энергосистемы с АРВ и без АРВ на генераторах

Проверку устойчивости узла нагрузки будем проводить по критерию

.

Исходная схема для исследования узла нагрузки.

Рисунок 6.1. Исходная схема.

Определяем суммарное сопротивление схемы замещения:

;

.

Для расчета использованы типовые статические характеристики нагрузки:

;

.

где - нагрузка в исходном режиме при .

Эквивалентная ЭДС системы вычисляется по формуле:

;

.

Результаты расчета статических характеристик и ЭДС генераторов станции сведены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1.

U	Pн	Qн	E	E'
0,500	3,589	4,200	5,347	1,738
0,550	3,632	3,662	4,613	1,565
0,600	3,686	3,216	4,077	1,446
0,650	3,751	2,864	3,688	1,368
0,700	3,826	2,604	3,409	1,321
0,750	3,912	2,438	3,217	1,301
0,800	4,009	2,364	3,094	1,302
0,850	4,116	2,384	3,027	1,322
0,900	4,233	2,496	3,008	1,356
0,950	4,361	2,702	3,032	1,404
1,000	4,500	3,000	3,095	1,464
1,050	4,649	3,392	3,192	1,533
1,100	4,809	3,876	3,322	1,611

Графические результаты расчёта:

Статические характеристики мощности.



Зависимости E = f(U):

По данным зависимостям определяем значение Uкр:

- с АРВ п.д.: ;

- без АРВ : .

Исходя из полученных значений критического напряжения, оценим запас устойчивости узла нагрузки по напряжению по формуле:

,

Получим:

для генераторов без АРВ:

,

для генераторов с АРВ пропорционального действия:

.

Полученное значение коэффициента запаса удовлетворяет условию устойчивости энергосистемы, в то время, как значение данного коэффициента для системы без АРВ может быть и не вполне приемлемым.

Заключение

В процессе выполнения настоящей курсовой работы была разработана схема замещения и был произведен расчет ее параметров в именованных и относительных единицах. С помощью программы DIS1 мы произвели расчет трёх установившихся режимов электрической системы: без АРВ и с АРВ п.д. для нормальной схемы, и для ремонтной схемы при АРВ п.д. В результате расчетов мы убедились в существовании режима в нормальных условиях. По данным расчетов напряжений в характерных точках схемы энергосистемы выяснили, что последние находятся в допустимых пределах для всех трех режимов.

По результатам серии расчетов по программе DIS1 построены три угловые характеристики, соответствующие указанным выше режимам. По характеристикам определены пределы передаваемой мощности при различных типах системы возбуждения генератора и запас статической устойчивости. Значение коэффициента запаса статической устойчивости для всех трех режимов превышает минимально-необходимый коэффициента запаса, что свидетельствует о том, что система является статически устойчивой (по данному показателю) в рассматриваемых нами режимах.

Так же был произведен расчет предельного времени отключения короткого замыкания при использовании генераторов с АРВ п.д. Расчет проведен по программе DIS2, в результате чего было определено предельное время отключения, составляющее 0,48 с. При tотк=0,49 с динамическая устойчивость системы нарушается.

В последнем пункте был произведен расчет критического напряжения и исследована устойчивость узла нагрузки по критерию dE/dU > 0 (в аварийных режимах системы с АРВ и без АРВ на генераторах). Возмущение в системе проявляется в виде снижения уровня напряжения. Также выяснено, что узел нагрузки при отсутствии АРВ на генераторах станции не обладает должным запасом устойчивости, однако при АРВ ПД коэффициент запаса устойчивости составляет 25%, что вполне приемлемо. Все расчеты были произведены с заданной точностью.

Литература:

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

2. Сыч Н.М., Калентионок Е.В. Исследование устойчивости электрических систем на ПЭВМ. Мн.: БГПА , 1998.

Размещено на Allbest.ru