Едно от основните условия надеждна работа EES е неговата стабилност, т.е. способността на EES да възстанови първоначалното или близко до първоначалното стационарно състояние след неговото нарушаване и след съответния преходен режим. С други думи, стабилността е способността на EPS да поддържа синхронна работа.
Има два вида нестабилност:
- 1. "Самолюлеене", което се проявява в нарастващи колебания на параметрите на режима, т. нар. осцилаторна нестабилност.
- 2. "Пълзене" - апериодично отклонение от равновесното положение, т. нар. апериодична нестабилност.
Причини за люлеене (осцилаторна нестабилност): E4
- · Неправилна настройка на ARV SG, когато регулирането на възбуждането вместо затихване осцилира режима.
- · Неуспешен избор на параметри на системата за управление на мощността на турбината.
- Работа на генератори в мрежа с голям капацитет: линии с висока степен UPC, разширени линии в режим на празен ход или ниско натоварване.
Основната причина за апериодичната нестабилност е претоварването на електропроводите.
Има следните три вида съпротива:
- · Статична стабилност (CS) е способността на EPS да поддържа синхронна работа след малко смущение на режима.
- · Динамична стабилност (DU) е способността на EPS да поддържа синхронна работа след голямо нарушение на режима. В тези случаи, като правило, когато има дисбаланс на активните мощности на вала на поне един от генераторите.
- · Получената стабилност (RU) е способността на EPS да възстанови синхронната работа след краткотрайно нарушение на нея (след краткотраен асинхронен режим, допустим при условията на работа).
Изследването на статичната стабилност обикновено е насочено към определяне на параметрите на режима на пределна стабилност. Познавайки тези параметри и параметрите на първоначалния (планиран) режим, е лесно да се определи границата на статична стабилност.
характер нарушения на апериодичния SSи осигуряването му се определя с помощта на характеристиките на генератора и турбината (фиг. Б.3).
d-ъгъл на натоварване
Ориз.
Както беше отбелязано, стабилни са само тези режими, чиито работни точки са на възходящ клон на характеристиката на генератора (точка "а").
Напротив, в точка "c" работата е невъзможна, режимът е нестабилен. Например, при малко увеличение на ъгъла d, на вала на ротора се появява ускоряващ дисбаланс. Под неговото действие роторът се ускорява още повече, ъгълът продължава да се увеличава и т.н., процесът е необратим. Когато ъгълът намалява, той също не се връща в началната точка, но ъгълът продължава да намалява.
По този начин падащият клон на характеристиката на генератора е зона на апериодична нестабилност.
Всъщност в този случай малко увеличение на ъгъла Дд (точка a1) ще доведе до увеличаване на спирачната електрическа мощност. На вала на генератора се появява дисбаланс на спирачната мощност. Под негово действие скоростта на въртене ще намалее и ъгълът ще намалее (т.е. първоначалният режим ще бъде възстановен). Същото се случва и при намаляване на ъгъла.
В стационарния режим на работа на генератора механичният момент M 1 на вала на главния двигател (парна или хидравлична турбина) е равен на електромагнитния момент M, развиван от генератора (фиг. 17.3). Моментът M 1 не зависи от ъгъла на въртене на ротора и следователно е показан като хоризонтална права линия, която се пресича с характеристиката M = f (и) в точки 1 и 2 .
В тези точки M 1 = M. Това е необходимо условие за стабилно движение, но не винаги за стабилно. Устойчивата работа ще бъде само в точката 1 защото ако роторът по някаква причина се завърти на ъгъл, по-голям от и 1 и става и 1 + Di (точка 1 "), тогава електромагнитният момент се увеличава до стойността M + DM, която ще бъде по-голяма от въртящия момент на главния двигател (M + DM)> M 1, това ще накара ротора да се забави и да се върне в позиция 1 с ъгъл и 1. Ако, когато работите в точка 1 ъгъл и в резултат на произволно смущение ще намалее, тогава когато това смущение спре да действа, генераторът също ще се върне в работен режим в точката 1 .
В точката 2 работата ще бъде непостоянна. Ако, когато работите в точка 2 ъгъл и се увеличава с Di (точка 2 "), Тогава въртящият момент на генератора ще намалее и ще стане по-малък от въртящия момент на главния двигател (M-DM)< M 1 , ротор будет ускоряться, угол и еще больше возрастет и т. д. В результате генератор выйдет из синхронизма, перейдет в двигательный режим и т. д. Если же при работе в точке 2 ъгъл и намалява, то поради дисбаланса на моментите той ще намалява допълнително, докато този баланс M = M 1 се възстанови в точката 1 .
По този начин работата на генератора с имплицитни полюси е стабилна в областта 0< и < 90° и неустойчива в области 90 < и < 180°. Поэтому угол
u = 90 ° е критичният ъгъл, а cr = ± 90 °.
Изчисленията за стабилност на EES имат следните основни цели:
- 1. Определяне на нивото на стабилност на EPS и сравнението му с желаното. В този случай се разкрива областта на първоначалните режими и тези повреди, за които е необходим авариен контрол.
- 2. Възможно е да се осигури и повиши стабилността на EPS чрез влияние върху преходни режими, дължащи се на т.нар. управляващи действия (HC), излъчвани от устройствата за автоматизация: 1. релейна защита, автоматично повторно включване (AR), AVR, 2. противоаварийна автоматика (PAA) или 3.Персонал.
Системите за релейна защита и автоматичното повторно включване осигуряват най-простото UV: изключване на повредени елементи на системата, различни видовеповтарящи се включвания. Въпреки това, в съвременните сложни EPS, само тези най-прости HC често не осигуряват стабилност; следователно е необходимо да се използват по-сложни HC, предоставени от системата PAA, като изключване на генератори, изключване на товара и други, които ще бъдат разгледани по-долу .
Естеството на потока от преходни режими пряко влияе върху условията на работа на EPS, определяйки надеждността на неговата работа, стабилността и оцеляването. При липса на правилно управление или лошо управлениепреходни режими в EPS се развива системна авария, която е най-тежката, тъй като води до прекъсване на захранването Голям бройконсуматори, изкупуване на електроцентрали.
Статична стабилност
Под статична стабилност се разбира способността на енергийната система да поддържа синхронна паралелна работа на генератори с малки смущения и бавни промени в параметрите на режима.
На фиг. 9.2, апоказва диаграма на електрическа система, състояща се от електроцентрала ES,електропроводи и приемни енергийни системи с безкрайно голяма мощност. Известно е, че електрическата мощност R,разработено от електроцентралата и консумирано от натоварването на електроенергийната система е равно на:
където E t- ЕМП на генератори на електроцентрали; U c- напрежение на електроенергийната система; Khrez е резултантното съпротивление на генераторите на електроцентралата, електропровода и електроенергийната система.
Ако ЕМП на генераторите д,напрежение на системата U cи X 9aса непроменени, то електрическата мощност, предавана от електроцентралата към електроенергийната система, зависи от ъгъла между векторите £ r и 0 сек(фиг. 9.2.6). Тази зависимост има синусоидален характер, нарича се ъглова характеристика на предаването на мощност (фиг. 9.2, в).
Максимална стойностмощността, която може да бъде прехвърлена към енергийната система, се нарича граница на статична стабилност:
Мощността на турбината не зависи от ъгъла в и се определя само от количеството енергиен носител, влизащ в турбината.
Условие (9.3) съответства на точките / i 2 на фиг. 9.2, v.Точка азе точка на стабилно равновесие, а точка 2 е нестабилно равновесие. Зоната на стабилна работа се определя от диапазона на ъглите b от 0 до 90 °. В зоната на ъгли по-големи от 90 ° стабилната паралелна работа е невъзможна. Работата при максимална мощност, съответстваща на ъгъл от 90 °, не се извършва, тъй като малките смущения, винаги присъстващи в енергийната система, колебанията в натоварването, могат да причинят преход към нестабилна област и нарушение на синхрона. Максимално допустимата стойност на предаваната мощност се приема за по-малка от границата на статична стабилност. Запасът се оценява чрез коефициента на безопасност на статичната стабилност, %:
Границата на статична стабилност за предаване на мощност в нормален режим трябва да бъде най-малко 20%, а в краткосрочен следавариен режим (преди намесата на персонала при регулиране на режима) - най-малко 8%.
Динамична стабилност
Под динамична стабилност се разбира способността на енергийната система да поддържа синхронна паралелна работа на генератори в случай на значителни внезапни смущения, възникнали в електроенергийната система (късо съединение, аварийно изключване на генератори, линии, трансформатори). За тарифа динамична стабилностприлага се методът на площта. Като пример, помислете за режима на работа на двуконтурно електропреносно предаване, свързващо електроцентралата с енергийната система, с късо съединение на една от линиите с изключване на повредената линия и нейното успешно автоматично повторно включване (Фигура 9.3, а).
Началният режим на предаване на мощност се характеризира с точка / разположена върху ъгловата характеристика /, която съответства на оригиналната схема за предаване на мощност (фиг. 9.3.6). С късо съединение в точка K1на линия W2ъгловата характеристика на предаването на мощност заема позиция //. Намаляване на амплитудата на характеристиката // причинено от значително увеличение на полученото съпротивление X pe,между точките на приложение напри U a.В момента се получава късо съединение. разреждане на електрическата "мощност със стойността ARчрез намаляване на напрежението на автобусите на гарата (т 2 на фиг. 9.3.6). Разреждането на електрическата мощност зависи от вида на късото съединение и неговото местоположение. В краен случай, при трифазно късо съединение на автобусите на гарите, мощността се нулира. Под влияние на излишъка механична мощносттурбини над електрическата мощност, роторите на станционните генератори започват да се ускоряват, а ъгълът 6" се увеличава. Процесът на промяна на мощността следва характеристиката //. Точка 3 съответства на момента на изключване на повредената линия от двете страни от устройства за релейна защита RZ.След изключване на линията режимът на предаване на мощност се характеризира с точка 4, разположен на характеристиката
ke, което съответства на схемата за предаване на мощност с една изключена линия. При промяната на ъгъла от 6i до bz роторите на станционните генератори придобиват допълнителна кинетична енергия. Тази енергия е пропорционална на площта, ограничена от линията P t,характеристика // и ординати в точки 1 стр. 3.Тази област се нарича място на ускорение S y. В точката 4 започва процесът на спиране на роторите, тъй като електрическата мощност е по-голяма от мощността на турбините. Но процесът на спиране протича с увеличаване на ъгъла в. Увеличаването на ъгъла ще продължи, докато цялата съхранена кинетична енергия се преобразува в потенциална. Потенциалната енергия е пропорционална на площта, ограничена от линията P tи ъгловите характеристики на следаварийния режим. Тази зона се нарича S T спирачна зона. В точка 5, след пауза след прекъсване на линията W2устройството за автоматично повторно затваряне се задейства (предполага се използването на трифазно високоскоростно автоматично повторно затваряне с кратка пауза). Ако автоматичното повторно затваряне е успешно, процесът на увеличаване на ъгъла ще продължи според характеристиката Z, 1, съответстваща на оригиналната схема за предаване на мощност. Увеличаването на ъгъла ще спре в точката 7, което се характеризира с равенството на местата S y и S T. В точка 7 преходният процес не спира: поради факта, че електрическата мощност надвишава мощността на турбините, процесът на спиране ще продължи според характеристиката /, но само с намаляване на ъгъла. Процесът ще се установи в точка / след няколко колебания около тази точка. Характерът на промяната на ъгъла b във времето е показан на фиг. 9.3, c.
За да се опрости анализът, мощността на турбините Pt по време на преходния процес беше взета непроменена. Всъщност той се променя донякъде поради действието на регулаторите на скоростта на турбината.
Така анализът показа, че при условията на този пример стабилността на паралелната работа остава. Предпоставкадинамична стабилност е изпълнението на условията за статична устойчивост в следаварийния режим. В разглеждания пример това условие е изпълнено, тъй като мощността на турбините не надвишава границата на статична стабилност.
Стабилността на паралелната работа би била нарушена, ако в преходния процес ъгъл 6 пресече стойността, съответстваща на точката 8. Точка 8 ограничава максималната спирачна площ отдясно. Ъгъл, съответстващ на точка 8, е обявен за критичен 6 КП. При преминаване на тази граница се наблюдава лавинообразно увеличение на ъгъла b, т.е. генераторите изпадат от синхрон.
Маржът на динамична стабилност се оценява чрез коефициента, равно на съотношениетомаксимално възможна зона на спиране до зона на ускорение:
За £ 3, dyn> 1, режимът е стабилен, за A 3, dii<1 происходит нарушение устойчивости. В случае неуспешного АПВ (включение линии на неустранившееся КЗ) процесс из точки 5 перейдет на характеристику //. Нетрудно убедиться, что в условиях този примерстабилността след многократно късо съединение и последващо изключване на линията не се запазва.
Стабилност на енергийната система- това е способността му да се връща в първоначалното си състояние с малки или значителни смущения. По аналогия с механичната система, стационарното състояние на енергийната система може да се интерпретира като нейното равновесно положение.
Паралелната работа на генератори на електроцентрали, влизащи в електроенергийната система, се различава от работата на генератори в една станция по наличието на електропроводи, свързващи тези станции. Съпротивленията на електропроводите намаляват синхронизиращата мощност на генераторите и затрудняват паралелната им работа. В допълнение, отклоненията от нормалната работа на системата, които възникват по време на прекъсвания, къси съединения, внезапно прекъсване на натоварването или пренапрежения, също могат да доведат до загуба на стабилност, която е една от най-тежките: аварии, водещи до прекъсване на електрозахранването на потребителите Ето защо изследването на проблема за стабилността е много важно, особено по отношение на линиите за пренос на променлив ток. Има два вида стабилност: статична и динамична.
Статична стабилност е способността на системата самостоятелно да възстановява първоначалния режим с малки и бавно възникващи смущения, например с постепенно незначително увеличаване или намаляване на натоварването.
Динамичен стабилност на енергийната системахарактеризира способността на системата да поддържа синхрон след внезапни и резки промени в параметрите на режима или при аварии в системата (къси съединения, прекъсвания на честотата на генератори, линии или трансформатори). След такива внезапни смущения в нормалната работа в системата настъпва преходен процес, след което отново трябва да настъпи установеният следавариен режим на работа.
Начини за повишаване на устойчивостта
Основният начин за подобряване на стабилността е да се увеличи границата на пренос на мощност. Това може да се постигне чрез увеличаване на ЕДС. генератори, напрежението на шините за натоварване или намаляване на индуктивното съпротивление на линията. Основните средства за повишаване на стабилността са, както следва:
Използването на високоскоростни автоматични регулатори на напрежението, които увеличават e. пр. с. генератори с нарастващ товар. За повишаване на динамичната стабилност при c. H. форсирането на възбуждане е особено важно, при което контактите на специално реле шунтират реостатите на възбуждане; в резултат на това към намотката на възбудителя се подава най-големият възможен ток (възбуждане отгоре). В съвременните генератори "таванният" ток на възбуждане е 1,8-2,0 от номиналната му стойност;
Увеличаване на напрежението на съществуващи линии, например, от 110 на 150 или 220 kV;
Намаляване на индуктивното съпротивление на линиите, постигнато чрез разделяне на проводниците на мощни линии на две или три, или чрез използване на надлъжна капацитивна компенсация с поредица от кондензаторни батерии, свързани към линията;
Приложение на високоскоростни ключове, защити и автоматично повторно затваряне на линии.
абстрактно
Обяснителната бележка съдържа 21 страници, 6 таблици, 14 фигури, 3 източника на литература, в които подробно е описана изчислителната методика, използвана в тази работа.
Обект на изследване: електропреносна система.
Цел на работата: придобиване на умения за изчисляване на електромеханични преходни процеси в електропреносната система, за изчисляване на максималния спад на напрежението на шините на асинхронен двигател, за оценка на статичната и динамична стабилност на системата.
Въведение
Първоначални данни
Заключение
Въведение
Стабилност на енергийната система- това е способността му да се връща в първоначалното си състояние с малки или значителни смущения. По аналогия с механичната система, стационарното състояние на енергийната система може да се интерпретира като нейното равновесно положение.
Паралелната работа на генератори на електроцентрали, включени в енергийната система, се различава от работата на генератори в една станция по наличието на електропроводи, свързващи тези станции. Съпротивленията на електропроводите намаляват синхронизиращата мощност на генераторите и затрудняват паралелната им работа. Освен това отклоненията от нормалната работа на системата, които възникват по време на прекъсвания, къси съединения, внезапно прекъсване на натоварването или пренапрежения, също могат да доведат до нарушаване на стабилността, което е едно от най-тежките: аварии, водещи до прекъсване на електрозахранване на консуматорите.Поради това изследването на проблема за стабилността е много важно, особено когато се прилага за електропроводи с променлив ток. Има два вида стабилност: статична и динамична.
Статична стабилност е способността на системата самостоятелно да възстановява първоначалния режим при малки и бавно настъпващи смущения, например, с постепенно незначително увеличаване или намаляване на натоварването.
Динамичен стабилност на енергийната системахарактеризира способността на системата да поддържа синхрон след внезапни и резки промени в параметрите на режима или при аварии в системата (къси съединения, прекъсвания на честотата на генератори, линии или трансформатори). След такива внезапни смущения в нормалната работа в системата настъпва преходен процес, след което отново трябва да настъпи установеният следавариен режим на работа.
Именно тези внезапни смущения в работата на СЕС водят до тежки икономически последици за населението и промишлените обекти.
Съвременната енергетика отделя голямо внимание на борбата с линейните аварии, късите съединения, има голям принос още на етапа на проектиране на СЕС на градове и предприятия.
Първоначални данни
Диаграмата за изчисление е показана на фигура 1.
Фигура 1 - Схема на електропреносната система
Първоначалните данни за изчисляване на първата и втората задача се вземат от таблицата в съответствие с номера на опцията.
Технически данни на трансформаторите:
Тип трансформатор,
MVA регулаторни граници
вания,%, kV
намотки, %
% VNTDC-250000 / 110250-11013.8; 15,75; 1810.56402000.5TDC-630000 / 110630-1102010.59003200.45
Параметри на двуверижен въздушен електропровод
Марка тел,
Ом / км Дължина
л, kmU, kV AS-3300.1070.3670.3820.3301.3890.931300110
Фигура 2 - Схема на системата за изчисляване на ограничителния спад на напрежението на шините на асинхронен двигател
Изходните данни за изчисляване на третия проблем са взети по-долу в таблицата в съответствие с номера на варианта.
Технически данни за асинхронен двигател
Тип Номинални данни Пускови характеристики P, kW I, AN, об/мин , %, кг * м 2U, kVn 0, об/мин ДАЗО 17-39-8 / 1050061.574191.00.855.20.652.12886741
CL параметри:
Тип проводник Дължина л, kmx 0, Ohm / km APvV 1 * 3000,0350,099
Изготвяме еквивалентната схема на системата, която е показана на фиг. 1 и изчисляваме индуктивното съпротивление на всички елементи:
Фигура 3 - Еквивалентна схема на системата
дадено индуктивно съпротивление,
индуктивно реактивно съпротивление на трансформаторите:
индуктивно съпротивление на електропроводите:
Всички съпротивления на еквивалентната верига се намаляват до номиналното напрежение на генератора. Съпротивление на трансформаторите:
съпротивление на електропровода:
Определете общото съпротивление на системата:
Изчисляваме номиналната реактивна мощност на генератора:
Определяме приблизителната стойност на синхронния EMF на генератора:
Определете стойността на коефициента на безопасност на статичната стабилност:
Въз основа на изчислените данни изграждаме векторна диаграма.
Фигура 4 - Векторна диаграма
Резултатите от изчисленията са въведени в таблица 3.
Таблица 3
MW0162312.5442541603.7625603.7541442312.51620
Фигура 5 - Характеристика на ъглова мощност
Системата е статично стабилна, тъй като коефициентът на безопасност е по-голям от 20%. А границата на предаваната мощност на генератора към системата е достигната при въглища? = 900.
Изчисляваме режимите на свой ред.
2.1 Изчисляване на авариен и следавариен режим с еднофазно късо съединение в точка К-1
1.1 Нормален режим
1.2 Авариен режим
Изготвяме еквивалентната схема на системата с еднофазно късо съединение
Фигура 6 - Еквивалентна схема за авариен режим с еднофазно късо съединение
Общо съпротивление на късо съединение X ?с еднофазно късо съединение е равно на сумата от съпротивлението на отрицателната последователност и съпротивление с нулева последователност.
Преобразуваме еквивалентната верига на системата с еднофазно късо съединение от връзка "звезда" към връзка "триъгълник" със страни X 1, X 2, NS 3.
Съпротивление X 2 техен 3 може да бъде изхвърлен, защото потокът на мощността, доставян от генератора към мрежата, не преминава през тези съпротивления.
Фигура 7 - Преобразувана еквивалентна схема
Нека определим общото съпротивление на системата:
Където X? = X2? + X0? - асиметричен шунт на късо съединение, който е свързан между началото и края на положителната и отрицателната последователност.
Определете индуктивното съпротивление на нулевата последователност X0 ?:
Определете индуктивното реактивно съпротивление на отрицателната последователност X2?
Определете съпротивлението на късото съединение на шунта X ?:
X2? + X0? = 3 +0,097 = 3,097 ома
Xd? II = 20,2 + 0,1 + 3,5 +0,04 + = 47Ω.
Определяме границата на предаваната мощност на генератора към системата:
Чрез промяна на стойностите на ъгъла от 0 до 180 градуса, ние изчисляваме съответните стойности на мощността, подадена от генератора към системата по формулата:
Резултатите от изчисленията са въведени в таблица 4.
Таблица 4
Gra, MW 081.3157222.3271.9303.3314303.3271.9222.315781.30
1.3 Следавариен режим
Изготвяме еквивалентната схема на системата за следавариен режим.
Фигура 8 - Еквивалентна схема за следавариен режим с еднофазно късо съединение
Следаварийният режим се определя чрез изключване на една верига на електропровода, след което съпротивлението се променя:
Определете общото съпротивление на системата:
Определяме границата на предаваната мощност на генератора към системата:
Изчисляваме стойността на ъглите:
Totkl = +
Тъй като линията е защитена, след известно време тя ще бъде изключена от превключватели. Следователно, ние избираме SF6 прекъсвач от серия VGBE-35-110 с време на изключване = 0,07 s. Трябва да се предвидят и релейни защитни устройства от късо съединение. Избираме текущото реле RT-40 с време за настройка = 0,08 s.
0,07 + 0,08 = 0,15 s,
Намираме времето за изключване на късото съединение:
Totkl = 0,07 + 0,15 = 0,22 s.
29? 0,22, което удовлетворява условието? Totkl
Чрез промяна на стойностите на ъгъла от 0 до 180 градуса, ние изчисляваме съответните стойности на мощността, подадена от генератора към системата по формулата:
Таблица 5
Резултатите от изчисленията са въведени в таблица 5.
здравей 0153045607590105120135150165180,
MW0 140 270.5382.5468.5522.6541522.6468.5382.5270.51400
Изграждаме в една координатна равнина ъгловите характеристики на мощността в нормален, авариен и следавариен режим, на графиката показваме стойността на мощността на турбината P 0... Като се вземе предвид изчислената стойност на граничния ъгъл на прекъсване на късо съединение ?изключен начертайте на графиката областите на ускорение и забавяне.
Фигура 9 - Графика на ъгловите характеристики на мощностите и областите на ускорение и забавяне при еднофазно късо съединение
2.2 Изчисляване на авариен и следавариен режим с трифазно късо съединение в точка К-2
2.2.1 Нормален режим
Изчисляването на нормалния режим е извършено в задача 1.
2.2 Авариен режим
Изготвяме еквивалентната схема на системата с трифазно късо съединение
Фигура 10 - Еквивалентна схема на системата с трифазно късо съединение
При трифазно късо съединение в точка К-2 взаимното съпротивление на веригата става безкрайно голямо, т.к. шунтово съпротивление на късо съединение X ? (3) = 0. В този случай мощностната характеристика на аварийния режим съвпада с оста на абсцисата.
2.3 Следавариен режим
Еквивалентната схема за трифазно късо съединение и изчисляването на следаварийния режим е подобно на следаварийния режим, даден в точка 2.1.3
Изчисляваме стойността на ъглите:
Намираме граничния ъгъл на изключване на късото съединение? Изключено:
Изчисляваме граничното време за изключване на късото съединение:
Избираме подходящите настройки за работата на устройствата за релейна защита:
Totkl = +
Тъй като линията е защитена, след известно време тя ще бъде изключена от превключватели. Затова избираме серия SF6 прекъсвач
VGT - 110 с време на изключване = 0,055 s. Трябва да се предвидят и релейни защитни устройства от късо съединение. Избираме текущото реле RT-40 с време за настройка = 0,05 s.
Продължителността на релейната защита се определя от:
0,005 + 0,05 = 0,055 s,
Намираме времето за изключване на късото съединение:
Totkl = 0,055 + 0,055 = 0,11 s.
17? 0.11, какво удовлетворява условието? Totkl
Начертаваме ъгловите характеристики на мощността в една координатна равнина в нормален, авариен и следавариен режим, на графиката показваме стойността на мощността на турбината P0. Като вземем предвид изчислената стойност на граничния ъгъл на изключване на късото съединение?Изключено, на графиката нанасяме областите на ускорение и забавяне.
Фигура 11 - Графика на ъгловите характеристики на мощностите и областите на ускорение и забавяне при трифазно късо съединение
За да се определи динамичната стабилност на системата с еднофазно късо съединение, е необходимо да се разгледат областите на ускорение Fstart и спиране Fbrake. Условието за динамична стабилност на системата е неравенството: Fusk? Form. С невъоръжено око от графиката на ъгловата характеристика се вижда, че областта на ускорение е с порядък по-голяма от спирачната, което означава, че системата не е динамично стабилна. Следователно, натрупаната кинетична енергия няма време да се превърне в потенциална енергия, в резултат на това скоростта и ъгълът на ротора? ще расте и генераторът ще изпадне от синхрон. За да се определи статичната стабилност на системата, е необходимо да се намери коефициента на безопасност. След като изчислихме коефициента на безопасност, можем да заключим, че системата е статично стабилна, т.к.
Изчисляваме параметрите на предавателните елементи и параметрите на натоварването, намалени до базовото напрежение U б = 6 kV и базова мощност:
Sb = SAD nom =,
Линейно съпротивление:
Индуктивно реактивно съпротивление на утечката на магнитната верига на двигателя:
Определете активната мощност, консумирана в първоначалния режим на двигателя:
Намираме активното съпротивление на ротора на двигателя в начален режим (опростена еквивалентна схема на асинхронен двигател):
0392 +0,05? = ,
заменете с x и вземете:
05x2 - x + 0,0392 = 0;
д= B2 - 4ac = 12 - 4? 0.05? 0.0392 = 0.99216;
Избираме най-големия от корените на уравнението и получаваме:
Определете реактивната мощност, консумирана в първоначалния режим от двигателя:
Определете напрежението на системните шини в началния режим:
Определете напрежението на гумите на системата, при която двигателят се спира:
Определете границата на стабилност на статично напрежение на двигателя:
Да се конструира механична характеристика M = f (S) според уравнението
M =, трябва да направите следното изчисление:
Определете номиналната скорост на ротора:
nom = n0? (1 - Snom) = 741? (1-0,01) = 734 об/мин.
Намерете критичния фиш:
cr = Snom? (?? +) = 0,01? (2,1 +) = 0,039.
Определете номиналните и максималните (критични) моменти на двигателя:
Mnom = = N? M,
Мmax = ?? ? Mnom = 2.1? 6505.3 = 13661.4 N?M.
За да изградим механична характеристика, използваме формулата на Клос:
След като зададем различни стойности на приплъзване S, намираме съответните стойности на момента M. Ще въведем резултатите от изчисленията в таблица 6.
Таблица 6
SM, N? M000.0166480.039136610.06124190.08105890.192620.251260.335020.426420.521180.617630.715180.104
Съгласно таблица 6 изграждаме графика M = f (S):
Фигура 12 - Графика на механичните характеристики на асинхронен двигател
Системата е статично стабилна, тъй като коефициентът на безопасност на напрежението на двигателя е по-голям от 20%
Заключение
След завършване на тази курсова работа бяха отработени и затвърдени теоретичните знания, придобити през семестъра за изчисляване на различни видове къси съединения; проверка на системата за статична и динамична стабилност; изграждане на ъглови характеристики на мощност и механични характеристики на асинхронни.
Научих се как да анализирам системата за стабилност, да изчислявам режимите на работа на системата преди, след и по време на различни видове късо съединение.
Може да се заключи, че изчисляването на електромеханичните преходни процеси заема една от значимите позиции при изчисляването и проектирането на различни прости и сложни електрозахранващи системи.
Библиография
1. Куликов Ю.А. Преходни процеси в електрическите системи: Учеб. надбавка. - Новосибирск: NSTU, M .: Мир: OOO "AST Publishing House", 2008. -
Боровиков В.Н. и др. Електроенергийни системи и мрежи - М.: Метроиздат., 2010. - 356 с.
Аполонов A.A. Изчисляване и проектиране на релейна защита и автоматика - Санкт Петербург, 2009г. - 159 стр.
Обучение
Нуждаете се от помощ за проучване на тема?
Нашите експерти ще съветват или предоставят уроци по теми, които ви интересуват.
Изпратете заявкас посочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.
Основната задача на електроенергийната индустрия е непрекъснатото, устойчиво снабдяване с електроенергия на потребителя. Необходимо е да се определи при какви условия е възможно да се осигури стабилна работа на генераторите, колко мощност може да се предава по електропровода, какви фактори осигуряват стабилност, защо е нарушена стабилната, паралелна работа на синхронните генератори при нормална работа. Нека започнем да разглеждаме тези въпроси.
Фиг.7. Най-простата схемаелектрическа система
За представената схема за предаване на мощност в предишния раздел беше получен израз за електрическата мощност като функция на ъгъла между векторите на емп. Еквивалент и напрежение на приемните шини U, което се нарича ъглова характеристика:
За дадени стойности на Eq, U, Xd мощността на генератора е функция на ъгъла и тази зависимост е нелинейна - синусоидална. За пълнота, мощностната характеристика на PT турбината е начертана на същата графика и тъй като не зависи от ъгъла, тя е представена с права линия.
Ориз. осем.
Балансът на мощностите на вала на генератора, т.е. осигурява се синхронна работа при Pg = PT, т.е. когато въртящата механична мощност (момент) на турбината и спирачната електромагнитна мощност (момент) на генератора са равни. Това твърдение следва и от диференциалното уравнение на относителното движение на ротора на синхронна машина, разгледано в предишната лекция
при Pg = PT, = константа. (21)
Както се вижда от графиката на фиг.8, условието PG = PT е изпълнено в две точки 1 и 2, които отговарят на ъгли 1 и 2. Необходимо е да се определи в коя от тези точки генераторът ще работи стабилно.
Да предположим, че в резултат на някакво действие ъгълът в точка 1 се е отклонил с малко. В този случай електромагнитната мощност на генератора и мощността, предавана през електропровода, се увеличават със стойността P1, докато механичната мощност на турбината не се променя поради инерция. Нарушено е условието за баланс на мощностите (моментите) на вала, тъй като (Pg1 + P1)> PT и спирачният момент преобладава върху вала, под действието на който роторът на генератора се забавя. В резултат на това ъгълът започва да намалява до 0 и роторът се връща в точка 1, където се осигурява моментното равновесие. Подобен процес - връщане към точка 1 се получава, ако ъгълът в тази точка намалее с.
Ако същото увеличение на ъгъла със сума се случи в точка 2, тогава излишният въртящ момент, възникващ на вала, ще се ускорява, тъй като (Pg2 - P2) Следователно от две точки 1 и 2 режимът в точка 1 е стабилен, тъй като роторът се връща в началната точка с малки отклонения. Следователно, знак за стабилността на синхронния генератор е връщането към първоначалния му режим. Трябва да се помни, че възстановяването на оригиналния режим или близо до него е основният индикатор за стабилната работа на синхронния генератор и съответно на електрическата система. С увеличаване на мощността на турбината и съответно мощността, предавана през линията според графиката, стойността на ъгъла също се увеличава, приближавайки се до точка 3. Тази точка, от една страна, показва максималната активна мощност на генератора, която може да бъде предадена при m = 900: където Pm = е максималната мощност. От друга страна, точката е граничната точка, разделяща стабилните и нестабилните зони на генератора. Трябва да се помни, че границите на ъгъла се променят: 0900 е зоната на стабилна работа на синхронния генератор; -> 900 зона на нестабилна работа на синхронния генератор. Максималната мощност Pm = се нарича идеална статична граница на предаваната мощност, съответстваща на постоянното напрежение U, което не винаги е така. В практическите изчисления, за да се определи количествено нивото на статична стабилност (стабилност с малки отклонения), се въвежда концепцията за коефициент на безопасност за статична стабилност, определен от следните съотношения: Стойността на Kc се задава в диапазона не по-малко от: 20% в нормални режими, 8% в следаварийни режими. Установено е, че стабилната работа на синхронния генератор се осигурява, ако знаците на приращенията на ъгъла и мощността P = PT ± Pg съвпадат. Тогава за отклонения можете да напишете: или, преминавайки към производната:, тъй като PT = пост. По този начин статичната стабилност ще бъде осигурена, ако условието Това условие е математически критерийстатична стабилност на синхронна машина. Проблемът и същността на стабилността при малки смущения се свеждат до приемането на мерки, при които това условие ще бъде изпълнено. Те ще бъдат обсъдени допълнително. Още веднъж трябва да се отбележи, че възможността за прехвърляне на активна мощност през електропреносна линия е свързана именно с наличието на ъгъл на изместване между векторите на emf. Eq и напрежението на приемащата система U, с други думи, ъгълът на срязване между векторите на напрежението в краищата на предаването. Така промяната в приема на енергиен носител (пара или вода) в турбините на преносната станция и тяхната механична мощност се отразява в електрически режимпредаване чрез промяна на ъгъла, което е величина, характеризираща както стабилността на трансмисията, така и нейния ограничителен режим. Мерки за осигуряване на граница на статична стабилност на електрическата система За да се избегнат нарушения на статичната стабилност на електрическата система, трябва да бъдат изпълнени следните условия: Максималната мощност, предавана по електропроводи, не трябва да надвишава максимално допустимите стойности, което е равносилно на определяне на пределните ъгли на преместване на роторите на генераторите; Нивата на напрежение, особено във възлите на натоварване, не трябва да падат под допустимото ниво. Тези условия се осигуряват както по време на работа на електрическата система, така и в процеса на нейното проектиране с избор на подходящо оборудване, тъй като техните параметри трябва да бъдат избрани въз основа на тези изисквания. Стойността на границата на статична стабилност поради горните условия има значителна практическо значение, а осигуряването и увеличаването му зависят от много фактори. Нека разгледаме най-важните от тях. Нека бъде дадена проста диаграма на електрическа система Фиг.9 Най-простата схема на електрическа система.
Фиг.10. Еквивалентна схема на електрическата система
Мощността, предавана от генератора, се определя от израза: В случай на пренебрегване на активните съпротивления на елементите електрическа мрежа(ri = 0) тази формула е опростена От структурата на формулата може да се види, че чрез действие или промяна на стойностите, включени в Pm, е възможно да се увеличи максималната характеристика или, което е същото, да се увеличи максималната предавана мощност и по този начин да се увеличи маржа на статична стабилност, определена от съотношението: Нека ги разгледаме поотделно и да определим възможностите за промяната им. Да започнем с индуктивните реактивни съпротивления. Съпротива. Съпротивленията на трансформаторите и тяхната промяна са свързани с характеристики на дизайнаапарат, следователно, по време на периода на работа, работещ трансформатор при изчисленията на статичната стабилност се представя от дадено съпротивление, определено от номиналните данни: мощност, напрежения късо съединениестъпки и др. Съпротивленията на електропроводите, включени във формулата, могат да се променят в случай на изключване на една от веригите, част и секция. Тъй като Xl е включен в знаменателя на израза за мощност, съответно, максимумът на ъгловата характеристика се променя: когато една от веригите е изключена, нейната стойност намалява от Pm1 до Pm2, а стойността на ъгъла, съответстваща на нормалния режим, се увеличава от 1 до 2. За да се увеличи Pm, се добавя нова верига. Фиг.11. Трябва да се отбележи, че увеличаването на броя на паралелните вериги на електропреносната линия с цел увеличаване на максималната предавана мощност и границата на статична стабилност е скъпа мярка. Следователно в дългите линии те използват (в допълнение към прехода към по-висок клас напрежение) разделянето на фазовите проводници на електропровода. Както знаете, специфичното индуктивно съпротивление на линията, посочено на 1 km, се определя от: където Dav е средното геометрично разстояние между фазовите проводници, re е еквивалентният радиус. Намаляването на индуктивното съпротивление на линията при разделяне на фазовите проводници се обяснява с преразпределението на магнитните полета на проводниците: полетата между разделените проводници са отслабени и изтласкани навън, сякаш увеличават напречното сечение на проводника при същата консумация на метал. Трябва да се отбележи, че всеки допълнителен проводник, докато се разделя, дава все по-малко допълнителен ефект... Например при два проводника във фаза индуктивното съпротивление намалява с 19%, при три проводника с 28%, при четири проводника с 32% и т.н. Стойностите на специфичните индуктивни съпротивления по време на разделяне варират от 0,410,42 ома/км до 0,26 0,29 ома/км. Фазовият проводник е разделен на две, три, четири и Повече ▼проводници, свързани паралелно. Например, с мрежово напрежение 330 kV - 2 проводника на фаза, 500 kV - 3 проводника, 750 kV - 5 проводника и 1150 kV - 8 проводника на фаза. Следователно, такава мярка води до увеличаване на максималната предавана мощност, без да се увеличава консумацията на материала на проводника, тъй като общото му напречно сечение не се увеличава. Отчитането на натоварването с постоянно съпротивление увеличава общото съпротивление и следователно намалява максималната характеристика. Синхронният генератор има най-високо индуктивно съпротивление. Съществува известна връзка между стойностите на параметрите на машините и тяхната цена, тъй като индуктивните съпротивления се определят от стойностите на електромагнитните натоварвания. Намаляването на индуктивните реактиви на синхронен генератор, особено на Xd, е изключително труден и скъп път, свързан с увеличаване на размера на машината и намаляване на коефициента полезно действие... Нека разгледаме този въпрос по-подробно. Както знаете, стойностите на синхронните индуктивни реактиви са обратно пропорционални на размера на въздушната междина на машината. къде е въздушната междина. В същото време Xd също е обратно пропорционален на тока на възбуждане От тези съотношения се вижда, че за да се намали синхронното индуктивно съпротивление е необходимо да се увеличи въздушната междина и тока на възбуждане, което е необходимо за създаване на допълнителен магнитен потокосигуряване увеличен енергийни процеси... Следователно, в този случай става необходимо да се увеличи мощността на възбуждане, да се укрепи намотката на възбуждане и други намотки, което е свързано с увеличаване на консумацията на материал. Поради трудността при поставянето на намотката на възбуждане, това ще доведе до увеличаване на размера на генератора. Следователно, като цяло, намаляването на Xd и Xq ще доведе до увеличаване на цената на автомобила. Намаляването на преходните индуктивности Xd ", Xq" на синхронен генератор е възможно поради увеличаване на плътността на тока в намотката, което води до увеличаване на загубите, намаляване на ефективността, увеличаване на теглото на генератора и съответно в цената на генератора. Тези проблеми са от особено значение при създаването на съвременни, широко използвани синхронни генератори с мощност 200-1200 MW. Използването на АРВ е по-ефективно различни видове, с помощта на които по същество се компенсират синхронните и преходните индуктивности на генераторите. Промяна в emf генератор (в в такъв случай Eq) води до промяна в два важни параметъра: неговият фактор на мощност и напрежението върху гумите на машината. Съвременните широко използвани синхронни генератори се произвеждат с високи стойности на номиналния коефициент на мощност cos = 0,9-1. Увеличаването на номиналния фактор на мощност при дадена активна мощност води до намаляване на номиналната реактивна мощност, размерите и цената на генератора, тъй като това намалява общата мощност на машината () и следователно консумацията на активна и конструктивен материалще бъде по-малко. От друга страна, увеличаването на cos води до намаляване на ЕДС. Eq, което намалява границата на статична стабилност. Освен това, икономически оптималната дължина на предаване на реактивната мощност, генерирана от генератора, е ограничена от разстоянието (25-70) km. Реактивната мощност, необходима за товара, трябва да се генерира в точката на потребление. Промяната в напрежението на генератора зависи от натоварването му и за поддържането му на необходимото ниво, например номинално, в широк диапазон от промени на натоварването, е необходимо да се промени ЕДС. генератор чрез промяна на неговия ток на възбуждане. Този проблем се решава успешно от различни видове ARV, които по същество компенсират вътрешното съпротивление на генератора. Например, при наличието на ARV-s, вътрешното съпротивление на синхронния генератор към шините на стартовия край, включително съпротивлението на трансформатора XT1, може да бъде компенсирано чрез подходящо регулиране на възбуждането на генератора, което осигурява постоянно напрежение UГ = const. Максималната ъглова характеристика в този случай може да се определи от съотношението За сравнение са показани ъгловите характеристики за различните видове ARV (фиг. 12) Фиг.12 Както се вижда от формулата за активна мощност (28), нейната стойност се определя от произведението на emf генератор и напрежение на системата или повече общ изгледзависи от квадрата на напрежението. Следователно, в първо приближение, можем да приемем, че удвояването на мрежовото напрежение е еквивалентно на увеличаване на броя на предавателните вериги с коефициент четири. От това следва, че увеличаването на предавателното напрежение за увеличаване на максималната предавана мощност е по-икономично от увеличаването на броя на предавателните вериги. Надлъжната и страничната компенсация на параметрите на електропреносната линия също са мерки за увеличаване на максималната предавана мощност и увеличаване на статичния марж на стабилност. Надлъжна компенсация означава последователно свързване на кондензатори в линията, при което стойността на съпротивлението намалява от Chl до (Chl-Xc), където Xc е капацитивното съпротивление на кондензатора. Тази мярка е особено ефективна при дълги електропроводи. Страничната компенсация е синхронен компенсатор, свързан към преносната линия чрез трансформатор. Чрез поддържане на напрежението в точката на свързване, SC по същество има ефект на намаляване на дължината на линията и съответно нейното съпротивление. В момента се използват много ефективни, високоскоростни статични източници на реактивна мощност (SIRM) с време за реакция (0,02h0,06) сек. Тези устройства имат регулиран реактор и нерегулиран кондензатор, както и система за управление. Те, в допълнение към увеличаването на мощността, изпълняват широк спектър от задачи, извършват фазово регулиране на параметрите на режима, потискат пренапреженията, регулират напреженията в широк диапазон и увеличават границата на статична и динамична стабилност. Семейството компенсатори включва също регулируеми и нерегулирани реактори, които компенсират капацитета на електропроводите и поддържат напрежението в точката на свързване поради нелинейната характеристика на насищането на активната зона. Още веднъж трябва да припомним, че критерият за статичната стабилност на синхронния генератор е условието и при максимална предавана мощност Pm синхронизиращата мощност става равна на нула. Следователно, в практически условияневъзможно е да се предаде тази сила, тъй като най-малкият удар на товара в EES води до изпадане на генератора от синхрон, следователно нормалната предавана мощност P0 трябва да бъде по-малка от Pmax. И неговата стойност ще бъде определена въз основа на коефициента на безопасност на статичната стабилност на системата. От горното можем да заключим следното: Идеалната граница на мощността на предаване е максималната мощност, доставена на системата, като се приема постоянно напрежение на шините на приемащия край. Критерият за статична стабилност най-простата системае положителната стойност на производната на предаваната мощност спрямо ъгъла между ЕДС с генераторите и напрежението на приемния край на предаването. Коефициентът на безопасност на статичната стабилност показва с каква величина може да се увеличи предаваната мощност от станцията към мрежата, за да се предотврати нарушаване на стабилността на електрическата система. 4. Съвременните автоматични регулатори на възбуждане (ARV-s, ARV-p) могат да компенсират индуктивните съпротивления на елементите, включително индуктивните съпротивления на синхронен генератор, поради ефективно регулиране на системата за възбуждане в зависимост от параметрите на режима на електрическата система . Оценявайки всички горепосочени мерки за увеличаване на статичното ограничение на мощността, може да се заключи, че най-икономичните мерки са тези, насочени към поддържане на постоянно напрежение на клемите на генераторите и на товарните шини. Използването на различни видове АРВ върху генератори и съвременни високоскоростни статични източници на реактивна мощност е практически най-рационалната и икономична мярка за увеличаване на границите на предаваната мощност и статичния стабилност, както за индивидуално предаване, така и за електрическата система като цяло.
