Stabilitatea statică a sistemelor de energie electrică.

Stabilitatea statică este capacitatea unui sistem de a-și restabili starea inițială sau aproape de starea inițială după perturbarea acestuia.

Stabilitatea dinamică este capacitatea unui sistem de a-și restabili starea inițială sau aproape de starea inițială după o perturbare mare.

Pe baza definiției stabilitate statica al sistemului, se poate concluziona că există un astfel de mod în care o creștere foarte mică a sarcinilor provoacă o încălcare a stabilității acestuia. Acest mod se numește limitare, iar sarcinile sistemului se numesc sarcini maxime sau finale în funcție de condițiile de stabilitate statică.

Sistemul de energie electrică trebuie să funcționeze în așa fel încât unele modificări (deteriorări) ale regimului să nu conducă la o încălcare a stabilității funcționării acestuia. Cea mai simplă estimare a marjei sale de stabilitate se bazează pe o comparație a indicatorilor modului (inițial) testat și a indicatorilor care caracterizează regimul limitativ din punct de vedere al stabilității.

Stabilitatea statică a funcționării EPS în modurile post-urgență este asigurată, de regulă, prin măsuri care nu necesită investiții de capital suplimentare:

- cresterea pe termen scurt a tensiunii la bornele generatoarelor;

– declin rapid sarcinile de transmisie a energiei prin deconectarea unora dintre generatoarele de la centralele electrice etc.

- În plus, există măsuri care măresc stabilitatea statică, dar necesită unele investiții de capital:

- utilizarea unui sistem de excitare a generatorului de mare viteză;

- utilizarea compensatoarelor sincrone la posturile intermediare;

- utilizarea compensatoarelor de tiristoare statice;

- compensarea capacitivă longitudinală a rezistenței inductive a transmisiei de putere cu ajutorul condensatoarelor statice etc.

- Practic toate aceste masuri permit cresterea stabilitatii dinamice.

În exploatare, în cazurile în care este necesară prevenirea restrângerii consumatorilor sau a pierderii resurselor de apă, este permisă funcționarea pe termen lung a transmisiei de putere în regim normal cu o marjă de stabilitate statică redusă la 5-10%, în funcție de rolul transmisiei de putere în sistemul energetic și consecințele unei posibile încălcări a stabilității.

Răspunsul exact la întrebarea privind stabilitatea (sau instabilitatea) sistemului poate fi obținut prin calcularea tuturor rădăcinilor ecuației caracteristice. Cu toate acestea, procedura de calcul a rădăcinilor pentru ecuații ordin înalt aparține categoriei extrem de laborioase, prin urmare, s-au dezvoltat o serie de condiții matematice speciale care permit, fără a calcula rădăcinile ecuației caracteristice, să se determine amplasarea acestora pe plan complex și să răspundă astfel cu acuratețe la întrebarea de stabilitate sau instabilitate. a sistemului. Aceste condiții matematice se numesc criterii de stabilitate. Distingeți criteriile algebrice și de stabilitate a frecvenței. Testele algebrice conțin un grup de condiții (un grup de inegalități), compus din anumite reguli din coeficienții ecuației caracteristice, sub care are loc stabilitatea. Dacă cel puțin unul dintre ele este încălcat, atunci are loc instabilitatea. Pentru a efectua o analiză folosind criterii algebrice, este evident necesară precalcularea coeficienților polinomului din partea stângă a ecuației caracteristice. Condițiile necesare și suficiente pentru stabilitatea unui sistem liniar omogen de ecuații diferențiale sub formă de inegalități algebrice au fost stabilite de omul de știință englez Rouse și de matematicianul elvețian Hurwitz.

Criterii de stabilitate algebrică:

o Criteriul Hurwitz

Sistemul de inegalități Hurwitz este construit după cum urmează. Coeficienții polinomului caracteristic sunt utilizați pentru alcătuirea matricei pătrate Hurwitz. Condițiile necesare și suficiente pentru stabilitate sunt ca toate n minorele diagonale să fie pozitive.

o Criteriul Routh

Este mai convenabil pentru sistemele de ordin înalt cu coeficienți specificați numeric ai ecuației caracteristice. Din coeficienții polinomului caracteristic se alcătuiește un tabel Routh, fiecare element fiind calculat prin patru elemente ale celor două rânduri precedente. Algoritmul de calcul este clar vizibil din tabel. În total, tabelul conține (n + 1) rânduri. Cerințele de stabilitate Routh sunt formulate astfel: pentru ca sistemul să fie stabil, este necesar și suficient ca toți coeficienții primei coloane să fie pozitivi.

Criterii de stabilitate a frecvenței.

În practica studierii stabilității sistemelor, există cazuri în care este dificil nu numai să se calculeze rădăcinile ecuației caracteristice, ci și să se obțină ecuația în sine sub forma unui polinom caracteristic din partea stângă. În astfel de cazuri

mai convenabile sunt criteriile de frecvență, care,

precum și criteriile algebrice, este posibil să se determine prezența sau absența rădăcinilor ecuației caracteristice în semiplanul drept pe planul rădăcinii. Criteriile de frecvență se bazează pe principiul argumentului cunoscut în matematica superioară. ...

PARTEA 2

STABILITATEA SISTEMELOR ELECTRICE

Capitolul 9

STABILITATE STATICĂ

9.1. CONCEPTE DE BAZĂ ȘI DEFINIȚII ALE STABILITĂȚII

Împărțirea modurilor sistemului electric în regim stabil și condițional tranzitoriu. În starea de echilibru a unui sistem realeu parametrii săi se schimbă constant, ceea ce este asociat cu următoarele factori:

- modificarea sarcinii și răspunsul la aceste modificări ale controluluidispozitive de operare;

- modificări operaționale normale ale commutații ale sistemului;

- pornirea și oprirea generatoarelor individuale sau de la schimbându-le puterea.

Astfel, în starea de echilibru a sistemului, există întotdeaunamici perturbări ale parametrilor regimului său, la care ar trebuisă nu fie stabil.

Stabilitate statica - aceasta este capacitatea sistemului de apentru a stabili regimul iniţial (sau apropiat de cel iniţial) după mica sa perturbare.

Modurile de urgență în sistemul electric apar atunci cândScurtcircuit, opriri de urgență ale unităților sau liniilor încărcate șietc.Sub influența unor perturbații mari se produc schimbări bruște de regim.

Stabilitate dinamica - este capacitatea sistemului de a reveni la starea sa originală (sau aproape de ea) după durereindignarea ta. Când, după o mare indignare, sincronulmodul de sistem este încălcat și apoi după o pauză permisă este restaurat, apoi vorbesc despre sustenabilitatea rezultată sisteme. Reziliența rezultată este uneori considerată diferitvizibilitatea stabilității dinamice, partajarea sincronuluistabilitatea dinamică și rezultatulstabilitate dinamică.

Pe baza definirii stabilitatii statice a sistemuluise poate concluziona că există un mod în care o creștere foarte mică a sarcinilor provoacă o încălcare a stabilității sale.Acest mod se numește limitare, iar sistemul se încarcă -sarcini maxime sau finale în funcție de condițiigropi de stabilitate statică.

Limitarea sarcinilor poate fi cauzată și de alte circumstanțe, de exemplu, încălzirea elementelor sistemului electric (generatoare, transformatoare etc.). În acest caz, ei vorbesc desprelimitați sarcinile în funcție de condițiile de încălzire și setați de asemeneadurata maximă de viață a regimului.

Sunt posibile limitări ale sarcinilor prin nivelurile de tensiune în nodurilakh, tensiunea coroanei etc.

Lățimea de bandă elementul sistemului se numeștemai multa putere care poate fi transmisa prin acest element culuând în considerare toți factorii limitativi (încălzire, stabilitate,stres în noduri etc.). Uneori lățimea de bandă este determinatăîmpărțiți cu un factor și vorbim, de exemplu, de capacitatea de încălzire.

Conceptul de lățime de bandă este valabil și pentru dinmicrostabilitate. În acest caz, ei vorbesc despre limită puterea transmisă în condiţii de dinamicăstabilitate in caz de scurtcircuit in orice punct, deconectare a liniei etc.Problemele care apar în analiza stabilității sunt foarte complexenoi si voluminos. Prin urmare, pentru a înțelege entitate fizică cursedintre fenomenele luate în considerare recurg la simplificarea problemelor de rezolvat. Uneori este necesar să se abandoneze rigoarea matematică a soluției, să se renunțe la factorii secundari. Aceasta nu reflectă detaliile, dar se obține o imagine destul de completă a fenomenului. Un truc pentru a simplifica soluția este de a vedea sistemul electric ca pozițional.

Sistem pozițional - un astfel de sistem în care parametriiregim depinde de starea curenta, poziția relativă, de exemplu, a rotoarelor generatoarelor și motoarelor, indiferent de modul în care a fost atinsă această stare. În acest caz, caracteristicile dinamice reale ale elementelor sistemului sunt înlocuite cu unele statice.

Caracteristici statice - acestea sunt link-uri ale parametrilor de modsisteme prezentate analitic sau grafic și nu sunt dependentedin cand in cand. Aceste conexiuni sunt relevate în principal prin stabiliremodul curent al sistemului.

Caracteristici dinamice sunt conexiunile parametrilor, semidat fiind că depind de timp. În acest cazreflectă influența primei și, eventual, a producției mai mariparametrii apei luați în considerare.

Pentru a descrie sistemul pozițional, sunt suficiente caracteristicile statice. Caracteristicile dinamice vă permit să studiați sistemul electric ca fiind dinamic.

Tranziția dinamică de la un mod la altul este supusă evaluare calitativă... În același timp, natura proteproces tranzitoriu (rapid, lent, monoton,aperiodic) și natura noului regim de echilibru. Scicalitatea tranzitoriului este bună dacă este observatăsunt date decăderea sa rapidă, aperiodicitatea sau monotonia. Regimul post-tranzitoriu trebuie să aibăo marjă suficientă de stabilitate, care se verifică dinprin modificarea unui parametru. Cea mai mare abatere la care sistemul este încă stabil este determinată demarja de stabilitate, exprimată prin factorul de siguranță. De exemplu, marja de tensiune este calculată prin formula

rezerva de putere - conform formulei

Noua stare de echilibru poate fi estimată folosindcriteriile de calitate stabilite de GOST.

9.2. IPOZIȚII ACCEPTATE ÎN ANALIZA STABILITĂȚII

În plus față de ipotezele făcute în analiza proceselor tranzitorii electromagnetice, mai sunt făcute câteva ipoteze,simplificarea evaluării durabilității și asigurarea suficienteprecizie pentru calculele de inginerie.

1. Se presupune că viteza de rotație a rotoarelor sincronemașini în timpul fluxului de tranzitoriu electromecanic procesele variază în limite mici (2 ... 3%) sincron viteză.

2. Se crede că tensiunea și curenții statorului și rotorului generatoruluitorul se schimbă instantaneu.

3. Neliniaritatea parametrilor sistemului nu este de obicei luată în considerare.Neliniaritatea parametrilor de mod, dimpotrivă, este luată în considerare. Kogda, refuză o astfel de contabilitate, stipulează în mod special acest lucru,sistemul se numește liniarizat.

4. Treceți de la un mod de sistem electric la altuleste posibil prin modificarea rezistențelor intrinseci și reciproce ale circuitului șiVezi și EMF pentru generatoare și motoare.

5. Investigarea stabilității dinamice cu asimetrie perturbațiile sunt efectuate într-o secvență directăness. Se crede că mișcarea rotoarelor generatoarelor șimotoare se datorează momentelor create de curenții direct
secvenţă.

9.3. PROBLEME DE CALCUL DE STABILITATE SISTEME ELECTRICE

Când se analizează stabilitatea statică, apar o serie de probleme,care se rezolvă în organizaţiile de proiectare şi exploatare.Aceste sarcini includ:

1. Calculul parametrilor modurilor de limitare (limitareputerea furnizată prin liniile sistemului de alimentare, criticătensiunile punctelor nodale ale sistemului care alimentează sarcina etc.).

2. Determinarea valorilor factorilor de siguranță. Împreună cu laintrodus în Sec. 9.1 factori de siguranţă de tensiune şiputere, factorii de siguranță pot fi calculați prin reglareparametrii ARV:

dimensiunea fontului: 11,5 pt; culoare: negru; spațiere între litere: -.4 pt "> unde LA max si

Kmin - maxima si valoarea minima acordareaparametri corespunzători graniței regiunii statice durabilitate.

3. Selectarea măsurilor pentru îmbunătățirea stabilității staticesisteme de alimentare sau furnizarea unui debit dat transmisie.

4. Dezvoltarea cerințelor care vizează îmbunătățirea stabilitățiiflexibilitatea sistemului. Este selectată setarea ARV care oferă precizia necesară pentru întreținerea tensiunii.

Rezolvarea sarcinilor enumerate se realizează ținând cont de posibilitatea de auto-swingare a sistemului.

Problemele analizei stabilității dinamice sunt legate de tranzițiesistem de acasă de la o stare staționară la alta. aceastaurmatoarele sarcini:

A) calculul parametrilor dinamici de tranziție în timpul funcționăriioprire on-line sau de urgență a elementelor încărcatesistem electric.

b) determinarea parametrilor tranziţiilor dinamice lascurtcircuite în sistem, luând în considerare diverși factori:

- posibilă trecere a unui scurtcircuit asimetric la altul(de exemplu, o singură fază până la două faze);

Lucrări de reînchidere automată a elementului, dinpornit după un scurtcircuit etc. Rezultatele calculării stabilității dinamice sunt:- timpul maxim de oprire a tipului de scurtcircuit calculat cel mai multpunctele periculoase ale sistemului;

- pauze ale sistemelor de reînchidere automată instalate pe diverse elementesistem electric;

- parametrii sistemelor de comutare automată de transfer (ATS).
Calculele se efectuează, de regulă, ținând cont de neliniaritățile și

caracteristici dinamice semnificative.

9.4. STABILITATEA STATICĂ A SISTEMULUI SIMPLU

Cel mai simplu sistem este înțeles ca acela în care o singură centrală electrică (generator echivalent) este conectată la ade către noi (sistem) transformatoare de tensiune constantă și linii care transmit puterea de la stație la sistem(fig.9.1, A). Se presupune că puterea totală a electricitățiistațiile sistemului sunt de multe ori mai mari decât puterea celui consideratstație instalată. Acest lucru vă permite să citiți tensiunea pe magistralele sistemului.teme neschimbate ( U = const ) în orice mod de funcționare a acestuia.

În fig. 9.1, b sunt prezentate două unități principale de încălzirecentrala electrica: turbina si generator. Rotorul turbinei este antrenat în rotație de aburul furnizat turbinei de la boilerul electric.stuf. Cuplul turbinei depinde de cantitate

Purtător de energie. Pentru o turbină cu abur, acesta este abur, pentru hidroturingbin - apă. În funcționare normală, principalul abur metri de purtător de energie - temperatura și presiunea aburului sunt stabile,prin urmare, cuplul turbinei este constant. Putere, tudat de generator sistemului este determinat de mai multi aburcontoare, a căror influență depinde de caracteristica puterii generator.

dimensiunea fontului: 9.0pt; culoare: negru; spațierea literelor: -.05pt "> Figura 9.1. Evaluarea stabilității statice cel mai simplu sistem: A - principiuschema schematica a sistemului; b - turbina - unitate generatoare; v - diagramă vectorială generator; G - circuit echivalent de sistem; d - analog mecanic al blocului

turbină - generator

Pentru a obține caracteristica de putere, un vectordiagrama de transmisie a puterii (Fig.9.1, v). Se repetă schema prezentată în fig. 2.10, A cu toate acestea, vectorul curent total din acesta esteînlocuit de componentele sale reale și imaginare și rezistența descompunere xd - asupra rezistenteixdΣ înlocuitor derivat din schemăa sistemului prezentat în fig. 9.1, G:

xdΣ.= Xd + xT1 + xL2 / xL2 + xT2

Din diagrama vectorială rezultă că

In absenta xdΣ = E sinδ,

unde Ia este componenta activă a curentului; δ - Unghiul de forfecare EMF E dincu privire la stresU. Înmulțirea ambelor părți ale egalității cuU/ xdΣ, obține

(9.1)

Unde R - putere activă furnizată de generator (adoptată înunități relative).

Dependența (9.1) are un caracter sinusoidal și cheamăcaracteristica puterii generatorului. La constantăEMF E generator și tensiuneU unghiul de balansare a generatoruluieste determinată numai de puterea sa activă, care, în eavirajul este determinat de puterea turbinei. O ilustrare clară a dependenței puterii (cuplului) turbinei de unghiul de forfecare 8este un sistem de două discuri legate prin arcuri (Fig.9.1,e).În modul XX (fără să țină cont de frecare) conducere (câmp rotor, conectatturbină) și discurile conduse (câmpul statorului) nu suntdați unghiul de deplasare unul față de celălalt. Când apariția cuplu de frânare (răspunsul statorului) unghi de forfecare între disccu cât cuplul de frânare este mai mare, cu atât mi va fi mai mare. Evident, cu o creștere a cuplului de frânare, un disc se poate roti în raport cu celălalt, ceea ce reprezintă o încălcare a stabilității sistemului în cauză.

Puterea turbinei depinde de cantitatea de purtător de energie și în coordonate R,δ este reprezentat printr-o linie dreaptă.

La anumite valori ale generatorului EMF E si tensiunesistem de recepțieU caracteristica de putere are un maxim, care se calculează prin formula

Aceasta este uneori denumită limita de putere „ideală” pentru cel mai simplu sistem electric. Valoarea specificată a puterii turbinei corespunde la două puncte de intersecție a caracteristicilorA și b (Fig. 9.2, a), în care puterea generatorului și a turbinei sunt egaleinovați unul pe altul.

Luați în considerare modul de funcționare la punct A. Dacă puterea generatoruluipa din orice motiv se va schimba cu valoarea ΔР, apoi unghiul δ,în urma unei dependențe sinusoidale, se va modifica cu Δδ. Din fig. 9.2,Arezultă că la punct A un câștig de putere pozitiv corespunde unui câștig de unghi pozitiv.

La schimbarea puterii generatorului, echilibrul momentelor turbina și generatorul sunt întrerupte. Cu o creștere a puterii ge generatorul de pe arbore care îl conectează cu turbina, există cuplu de frânare precis, deoarece cuplul de frânare al generatorului domină cuplul turbinei. Subinfluența cuplului de frânare, rotorul generatorului începe să decelerezeschimbare, care determină mișcarea rotorului și a pleoapei asociatetorus EMF E în direcția scăderii unghiului δ (Fig. 9.2, b). Trebuie subliniat faptul că mișcarea rotorului sub influența excesivă

dimensiunea fontului: 9.0pt; culoare: negru "> Fig. 9.2. K determinarea criteriului de stabilitate statistică a celui mai simplu sistem teme: A - caracteristica puterii; b - abaterea vectorului EMF de la stareechilibru; v - căderea din sincronicitate; G - interpretare mecanică

moment se suprapune mișcării sale într-o direcție pozitivă cu o viteză sincronă, care este de multe ori mai mare în curânda acestei miscari. Drept urmare, la punct A isi revinemodul inițial de funcționare și, după cum reiese din definiția stabilității statice, acest mod este stabil. La felconcluzia se poate obtine si cu scaderea puterii generatorului inpunct A. La punctulb o creștere negativă a puterii generatorului corespunde unei creșteri pozitive a unghiului.

Odată cu scăderea puterii generatorului, pe arbore apare o mustațăcuplul în exces brut care mărește unghiul d. CU o creștere a unghiului, puterea generatorului scade, aceasta crește momentul de accelerație, adică apare un proces asemănător unei avalanșe, numitdin sincronicitate. Procesul căderii dinsincronicitate și modul asincron, în care ajungegenerator, caracterizat prin mișcarea continuă a vectoruluiEMF E relativ la tensiuneU sistem de recepție (fig.9.2, v).

Dacă la punct b apare un cuplu de frânare excesiv(puterea generatorului va crește), apoi va provoca mișcarepunctul de funcționare al sistemului turbină-generator până la punct A.

Multe probleme fundamentale ale tranzitorilor electromecanici sunt luate în considerare folosind circuite simple ale sistemelor de alimentare electrică. Aceste scheme sunt numite modele de sisteme de alimentare,în plus, cuvântul „model” este adesea omis, dar în mod necesar subînțeles, deoarece orice schemă a unui sistem de putere este în esență un model al acestui sistem de putere.

Cele mai comune modele de sisteme de alimentare cu o singură mașină, două și trei mașini. Cel mai simplu dintre care este modelul cu o singură mașină al sistemului de alimentare, care are si un nume model auto-anvelope.

Cel mai simplu model (cu o singură mașină) al sistemului de alimentare este reprezentat de o centrală electrică de la distanță (generator echivalent) care funcționează prin conexiuni de transformator și o linie electrică în paralel cu generatoarele unui sistem puternic concentrat de energie, atât de puternic încât magistralele sale receptoare sunt desemnate ca magistrale infinite de putere (BWM). Caracteristicile distinctive ale BWM sunt constanta de tensiune în modul (U = const) și frecvență constantă (aproximativ 0 = const din această tensiune. scheme electrice de obicei nu sunt reprezentate. În circuitele echivalente, barele colectoare infinite sunt folosite ca element reprezentând un sistem puternic.

Luați în considerare procesele într-un sistem de alimentare cu o singură mașină (Fig. 1.2, A),în care de la un generator nereglat la distanţă G prin transformatoare T | și T 2 și o linie de alimentare cu un singur circuit L, puterea activă va fi transmisă R la curent / în sistemul de alimentare C. Puterea este furnizată magistralelor de recepție ale sistemului de alimentare, care sunt luate ca magistrale de putere infinită. Să determinăm relațiile de bază dintre parametrii modului unui sistem de alimentare cu o singură mașină, care sunt necesari pentru analiza proceselor.

Să presupunem, prin simplificare, că rezistențele active și admitanțele tuturor elementelor sistemului sunt egale cu zero (r = 0; g = 0; b = 0) și alcătuiți un circuit echivalent. În aceste ipoteze, circuitul echivalent are forma unui lanț de rezistențe inductive (Fig. 1.2, b), conectate între două surse de forțe electromotoare (EMF). Sursă E EMF sincron al generatorului este simulat de sursă U- tensiune pe BWM.

Orez. 1.2. Model de sistem de alimentare cu o singură mașină

Reactanță inductivă echivalentă NS v circuit echivalent substituția (vezi Fig. 1.2, c) este definită ca suma reactanțelor inductive:

Relația dintre putere R, module EU vectori E q, U iar unghiul 5 dintre ele se va determina folosind o diagramă vectorială de tensiuni, fem și curenți (Fig. 1.3), acționând într-un circuit echivalent echivalent.

Diagrama prezintă componentele active și reactive / p ale curentului / și, respectiv, arată longitudinala Ljxși transversală eu ^ jx componente de cădere de tensiune / jx pe rezistență echivalentă NS. EMF E q f și tensiunea (UV sunt reprezentate prin mărimi de fază.

Din diagramă rezultă că modulul componentei transversale / jx va fi determinat de raport

Înmulțind ambele părți ale acestei egalități cu 3? / F / x, obținem unde EU- module ale mărimilor liniare corespunzătoare.

Orez. 1.3.

sisteme de alimentare

Avand in vedere ca puterea trifazata este definita ca P = 3?/F/a, reprezentăm ultima egalitate sub forma dependenței

La E q - const, U= dependenta const (1.22) este

funcția sinusoidală a puterii active a generatorului din unghi. Reprezentarea grafică a acestei funcții se numește caracteristica unghiulară a puterii active a generatorului. Acest nume este păstrat pentru reprezentările grafice ale dependențelor. P (b)și altele cazuri dificile, de exemplu, cu modificarea parametrilor EU sau atunci când generatorul funcționează ca parte a unui sistem de alimentare complex.

Pentru a lua în considerare conceptul de stabilitate statică, este necesară o reprezentare grafică a segmentului funcției R( b) în semiperioada pozitivă a sinusoidei (Fig. 1.4).

Caracteristica unghiulară este locul punctelor corespunzătoare tuturor valorilor posibile ale puterii transmise de la generator. În starea staționară, de la generator se transmite o singură valoare specifică a puterii, care corespunde unei anumite valori a unghiului. Această putere P 0 egală cu puterea turbinei R t, ca urmare a căreia turbina, arborele și rotorul generatorului mențin o uniformitate mișcare de rotație.

Orez. 1.4.

Astfel, în stare de echilibru, două identice din punct de vedere al valoare absolută, dar opus în sensul cuplului: momentul mecanic de accelerare al turbinei și momentul electromagnetic de frânare al generatorului. Analogii acestor momente utilizate în industria energiei electrice sunt puterea mecanică a turbinei R Tși puterea electrică a generatorului P 0(vezi fig. 1.4). Abaterea oricăreia dintre aceste puteri (momente) de la valoarea de echilibru se reflectă sub forma unui dezechilibru de puteri (momente) AR = P T - P pe arbore, sub acțiunea căruia rotorul generatorului își va accelera sau încetini mișcarea de rotație. În consecință, valoarea unghiului 5 va crește sau scade.

După cum se vede în Fig. 1.4, există două puncte de intersecție (Ași B) caracteristicile turbinei P tși caracteristici unghiulare R( 5) generator. Se pune întrebarea cu privire la posibilitatea unui lucru stabil în fiecare dintre aceste puncte.

Să presupunem că modul în regim staționar al generatorului este caracterizat de punct A. Cu o creștere aleatorie a puterii generatorului cu o sumă AR ași o creștere corespunzătoare a unghiului cu valoarea D8 ((egalitatea momentelor care acționează asupra arborelui va fi încălcată, iar momentul electromagnetic de frânare al generatorului va fi mai mare decât momentul de accelerare al turbinei. Sub influența cuplul de frânare în exces, mișcarea rotorului va începe să încetinească, însoțită de o scădere a unghiului și a puterii active a generatorului alimentat rețelei.va continua până când ns este restabilită egalitatea cuplurilor de accelerare și decelerare, adică până când sistemul revine la modul inițial, caracterizat prin punct A.

Astfel, atunci când lucrați la punct A modul sistemului de alimentare este stabil static, deoarece sistemul este capabil să revină la starea inițială sub acțiunea unor mici perturbări.

Când lucrezi la un punct b o ușoară creștere a unghiului este însoțită de o scădere a puterii active furnizate rețelei. Când sari accidental la un punct B" puterea turbinei va fi mai mare decât puterea generatorului cu valoarea AP h.În consecință, momentul mecanic de accelerare al turbinei va fi mai mare decât momentul electromagnetic de frânare al generatorului, ca urmare a căruia rotorul generatorului va accelera. Aceasta va duce la o creștere a unghiului 8 și, în consecință, la o creștere a dezechilibrului de putere (moment). AR. Dezvoltare în continuare procesul are un caracter de avalanșă și se termină cu generatorul de la distanță căderea din sincronicitate cu generatoarele sistemului de alimentare de recepție.

Astfel, starea sistemului de alimentare corespunzătoare punctului B, este instabil, deși în acest punct, la fel ca și în acel punct A, există o egalitate a momentelor de frânare și accelerare care acționează asupra arborelui rotor al generatorului.

În calculele practice sunt utilizate pe scară largă criteriile (condițiile), în baza cărora se păstrează stabilitatea statică a sistemului de alimentare. Unul dintre aceste criterii poate fi stabilit cu ușurință printr-o analiză mai profundă a regimurilor stabile și instabile. Continuând raționamentul, observăm că toate punctele caracteristicii unghiulare situate pe ramura sa ascendentă corespund unor moduri stabile ale sistemului de putere luat în considerare. Punctul extrem este frustrant al ramurilor ascendente și descendente ale caracteristicii și, prin urmare, este punctul de limită. Se acceptă în general referirea acestui punct la regiunea regimurilor stabile.

În orice punct din ramura ascendentă a caracteristicii unghiulare, un dezechilibru de putere care apare aleatoriu AR iar incrementul corespunzător al unghiului D5 au aceleași semne, raportul lor este pozitiv și poate fi considerat ca un semn formal de stabilitate

Când treceți la incremente infinit de mici și luând în considerare punctul extrem al caracteristicii unghiulare, unde dP / d8 = 0, această caracteristică este scrisă ca

si folosit ca un criteriu practic pentru stabilitatea statică a unui sistem de alimentare cu o singură mașină.

Derivat dP / d8 numit putere de sincronizare... Poate fi calculat folosind formula

Limitarea modului sistemului de putere în funcție de condițiile de stabilitate statică corespunde egalității

În acest mod, unghiul de limitare este de 5 pr = 90 °, iar limitarea, adică puterea maximă posibilă transmisă R m definit ca

Evident, în condiții de funcționare, generatorul nu trebuie încărcat la capacitatea sa maximă. R m, deoarece orice abatere ușoară a parametrilor modului poate duce la o pierdere a sincronismului și la trecerea generatorului în modul asincron. În cazul unor perturbări neprevăzute se asigură o marjă de sarcină a generatorului, caracterizată prin factor de siguranță al stabilității statice

Orientările pentru sustenabilitatea sistemelor de energie prescriu ca, în modurile normale, o marjă corespunzătoare factorului K st> douăzeci la sută. În cele mai severe moduri, în care o creștere a fluxurilor de putere de-a lungul liniilor permite reducerea numărului de consumatori sau pierderea resurselor de apă, este permisă reducerea marjei de stabilitate la K sg> 8%. În modurile post-urgență pe termen scurt, trebuie prevăzută și o rezervă la st> 8%. În acest caz, iodul este înțeles ca moduri de urgență nazală pe termen scurt cu o durată de până la 40 de minute, timp în care dispecerul trebuie să restabilească marja normală de stabilitate statică.

Sarcina principală a industriei de energie electrică este furnizarea neîntreruptă și durabilă a consumatorului energie electrica... Este necesar să se determine în ce condiții este posibil să se asigure funcționarea stabilă a generatoarelor, câtă putere poate fi transmisă prin linia electrică, ce factori asigură stabilitatea, de ce este perturbată funcționarea stabilă, paralelă a generatoarelor sincrone în funcționare normală. Să începem să luăm în considerare aceste probleme.

Fig 7. Cea mai simplă schemă sistem electric

Pentru schema de transmisie a puterii prezentată în secțiunea anterioară s-a obținut o expresie pentru puterea electrică în funcție de unghiul dintre vectorii emf. Echivalentul și tensiunea magistralelor receptoare U, care se numește caracteristică unghiulară:

Pentru valorile date ale Eq, U, Xd, puterea generatorului este o funcție a unghiului, iar această dependență este neliniară - sinusoidală. Pentru a fi complet, caracteristica de putere a turbinei PT este desenată pe același grafic și, deoarece nu depinde de unghi, este reprezentată printr-o linie dreaptă.

Orez. opt.

Echilibrul puterilor pe arborele generatorului, i.e. functionarea sincrona este asigurata la Pg = PT, i.e. când se rotește putere mecanică(cuplul) turbinei și puterea electromagnetică de frânare (cuplul) a generatorului. Această afirmație rezultă și din ecuație diferențială mișcarea relativă a rotorului unei mașini sincrone, discutată în prelegerea anterioară

la Pg = PT, = constantă. (21)

După cum se poate observa din graficul din Fig. 8, condiția PG = PT este îndeplinită în două puncte 1 și 2, care corespund unghiurilor 1 și 2. Este necesar să se determine în care dintre aceste puncte generatorul va funcționa stabil.

Să presupunem că, ca urmare a unei acțiuni, unghiul din punctul 1 a deviat cu o cantitate mică. În acest caz, puterea electromagnetică a generatorului și puterea transmisă prin linia de alimentare au crescut cu valoarea P1, în timp ce puterea mecanică a turbinei nu s-a modificat din cauza inerției. Condiția pentru echilibrul puterilor (momentelor) pe arbore a fost încălcată, deoarece (Pg1 + P1)> PT, iar cuplul de frânare predomină pe arbore, sub acțiunea căruia rotorul generatorului este decelerat. Ca urmare, unghiul începe să scadă la 0, iar rotorul revine la punctul 1, unde echilibrul momentului este asigurat. Un proces similar - o întoarcere la punctul 1 are loc dacă unghiul în acest punct scade cu.

Dacă aceeași creștere a unghiului cu o sumă are loc în punctul 2, atunci cuplul în exces care apare pe arbore va fi accelerat, deoarece (Pg2 - P2)

În consecință, din două puncte 1 și 2, modul în punctul 1 este stabil, deoarece rotorul revine la punctul de plecare cu mici abateri. Prin urmare, un semn al stabilității generatorului sincron este revenirea la modul său original. Trebuie amintit că restabilirea modului original sau aproape de acesta este principalul indicator al funcționării stabile a generatorului sincron și, în consecință, a sistemului electric.

Pe măsură ce puterea turbinei crește și, în consecință, puterea transmisă prin linie conform graficului, crește și valoarea unghiului, apropiindu-se de punctul 3. Acest punct, pe de o parte, arată puterea activă maximă a generatorului care poate fi transmisă. la m = 900:

unde Pm = este puterea maximă. Pe de altă parte, punctul este punctul de limită care separă zonele stabile și instabile ale generatorului.

Trebuie amintit că limitele unghiului se modifică:

0900 este zona de funcționare stabilă a generatorului sincron;

-> 900 zonă de funcționare instabilă a generatorului sincron.

Puterea maximă Pm = se numește limita statică ideală a puterii transmise, corespunzătoare tensiunii constante U, ceea ce nu este întotdeauna cazul.

În calculele practice, pentru cuantificarea nivelului de stabilitate statică (stabilitate cu mici abateri) se introduce conceptul de factor de siguranță pentru stabilitatea statică, determinat de următoarele rapoarte:

Valoarea Kc este setată în intervalul nu mai mic de:

20% în modurile normale,

8% în moduri post-urgență.

S-a constatat că funcționarea stabilă a generatorului sincron este asigurată dacă semnele creșterilor unghiului și puterii P = PT ± Pg coincid. Apoi pentru abateri puteți scrie:

sau, trecând la derivatul:, întrucât PT = post.

Astfel, stabilitatea statică va fi asigurată dacă starea

Această condiție este criteriu matematic stabilitatea statică a unei mașini sincrone. Problema și esența stabilității sub mici perturbații se reduc la adoptarea de măsuri în care această condiție va fi satisfăcută. Vor fi discutate în continuare.

Trebuie remarcat încă o dată că posibilitatea de a transfera puterea activă printr-o linie de transmisie a energiei este asociată tocmai cu prezența unui unghi de deplasare între vectorii emf. Eq și tensiunea sistemului receptor U, cu alte cuvinte, unghiul de forfecare dintre vectorii de tensiune de la capetele transmisiei. Astfel, o modificare a aportului unui purtător de energie (abur sau apă) în turbinele unei stații de transport și puterea lor mecanică se reflectă în modul electric transmisie prin modificarea unghiului, care este o mărime care caracterizează atât stabilitatea transmisiei, cât și modul de limitare a acesteia.

Măsuri pentru asigurarea unei marje de stabilitate statică a sistemului electric

Pentru a evita încălcările stabilității statice a sistemului electric, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

Puterea maximă transmisă prin liniile electrice nu trebuie să depășească valorile maxime admise, ceea ce echivalează cu stabilirea unghiurilor limită de deplasare ale rotoarelor generatoarelor;

Nivelurile de stres, în special la nodurile de încărcare, nu trebuie să scadă sub nivelul permis.

Aceste condiții sunt asigurate atât în ​​timpul funcționării sistemului electric, cât și în procesul de proiectare a acestuia prin selectarea echipamentelor adecvate, deoarece parametrii acestora trebuie selectați pe baza acestor cerințe.

Valoarea marjei de stabilitate statica datorita conditiilor de mai sus are o valoare semnificativa semnificație practică, iar furnizarea și creșterea acestuia depind de mulți factori.

Să luăm în considerare cele mai importante dintre ele.

Să fie dată o diagramă simplă a unui sistem electric

Fig 9 Cea mai simplă schemă a unui sistem electric.

Fig 10. Circuit echivalent al sistemului electric

Puterea transmisă de la generator este determinată de expresia:

În cazul neglijării rezistenţelor active ale elementelor reteaua electrica(ri = 0) această formulă este simplificată

Din structura formulei se poate observa că prin acționarea sau modificarea valorilor incluse în Pm este posibilă creșterea caracteristicii maxime sau, ceea ce este același, creșterea puterii maxime transmise și, prin urmare, creșterea marjei de stabilitate statică, determinată de raportul:

Să le luăm în considerare separat și să stabilim posibilitățile de modificare. Să începem cu reactanțe inductive.

Rezistenţă. Rezistențele transformatoarelor și schimbarea lor sunt asociate cu caracteristici de proiectare aparat, așadar, în perioada de funcționare, un transformator de lucru în calculele stabilității statice este reprezentat de o rezistență dată determinată de datele nominale: putere, tensiuni de scurtcircuit ale treptelor etc. Rezistențele liniilor electrice incluse în formulă se pot modifica în cazul deconectarii unuia dintre circuite, piese și secțiuni. Deoarece Xl este inclus în numitorul expresiei puterii, respectiv, maximul caracteristicii unghiulare se modifică: atunci când unul dintre circuite este deconectat, valoarea acestuia scade de la Pm1 la Pm2, iar valoarea unghiului corespunzătoare modului normal crește de la 1. la 2. Pentru a crește Pm se adaugă un nou circuit.

Fig 11.

Trebuie remarcat faptul că creșterea numărului de circuite paralele ale liniei de transmisie a energiei pentru a crește puterea maximă transmisă și marja de stabilitate statică este o măsură costisitoare. Prin urmare, în liniile lungi, ele folosesc (pe lângă trecerea la o clasă de tensiune superioară) despicarea firelor de fază ale liniei de transmisie a energiei electrice. După cum știți, rezistența inductivă specifică a liniei, referită la 1 km, este determinată de:

unde Dav este distanța medie geometrică dintre firele de fază, re este raza echivalentă.

Scăderea rezistenței inductive a liniei la despărțirea firelor de fază se explică prin redistribuirea câmpurilor magnetice ale firelor: câmpurile dintre firele despicate sunt slăbite și forțate spre exterior, ca și cum ar crește secțiunea transversală a firului la acelasi consum de metal. Trebuie remarcat faptul că fiecare fir suplimentar, pe măsură ce se desparte, dă din ce în ce mai puțin efect suplimentar... De exemplu, cu două fire într-o fază, rezistența inductivă scade cu 19%, cu trei fire cu 28%, cu patru fire cu 32% etc.

Valorile rezistențelor inductive specifice în timpul divizării variază de la 0,410,42 ohm/km la 0,26 0,29 ohm/km. Firul de fază este împărțit în două, trei, patru și Mai mult fire conectate în paralel. De exemplu, cu o tensiune de linie de 330 kV - 2 fire pe fază, 500 kV - 3 fire, 750 kV - 5 fire și 1150 kV - 8 fire pe fază. Prin urmare, o astfel de măsură conduce la o creștere a puterii maxime transmise fără a crește consumul de material de sârmă, deoarece secțiunea transversală totală a acestuia nu crește.

Luând în considerare sarcina cu rezistență constantă crește rezistența totală și deci reduce caracteristica maximă.

Generatorul sincron are cea mai mare rezistență inductivă.

Există o anumită relație între valorile parametrilor mașinilor și costul acestora, deoarece rezistențele inductive sunt determinate de valorile sarcinilor electromagnetice. Reducerea reactanțelor inductive ale unui generator sincron, în special Xd, este o cale extrem de dificilă și costisitoare asociată cu o creștere a dimensiunii mașinii și o scădere a coeficientului. acțiune utilă... Să luăm în considerare această problemă mai detaliat.

După cum știți, valorile reactanțelor inductive sincrone sunt invers proporționale cu dimensiunea spațiului de aer al mașinii.

unde este golul de aer.

În același timp, Xd este, de asemenea, invers proporțional cu curentul de excitație

Din aceste relații se poate observa că pentru a reduce rezistența inductivă sincronă este necesară creșterea întrefierului și a curentului de excitație, ceea ce este necesar pentru a crea un flux magnetic asigurarea proceselor energetice sporite. În consecință, în acest caz, devine necesară creșterea puterii de excitație, întărirea înfășurării de excitație și a altor înfășurări, ceea ce este asociat cu o creștere a consumului de material. Datorită dificultății de plasare a înfășurării de excitație, aceasta va duce la o creștere a dimensiunii generatorului. Prin urmare, în general, o scădere a Xd și Xq va duce la o creștere a costului mașinii.

O scădere a inductanțelor tranzitorii Xd ", Xq" ale unui generator sincron este posibilă datorită creșterii densității de curent în înfășurare, ceea ce duce la o creștere a pierderilor, o scădere a eficienței, o creștere a greutății generatorului. și, în consecință, în costul generatorului.

Aceste probleme sunt de o importanță deosebită în crearea unor generatoare sincrone moderne, foarte utilizate, cu o capacitate de 200-1200 MW.

Utilizarea ARV-urilor este mai eficientă tipuri diferite, cu ajutorul căruia, în esență, se compensează inductanțele sincrone și tranzitorii ale generatoarelor.

Modificarea emf generator (in în acest caz Eq) duce la modificarea a doi parametri importanți: factorul său de putere și tensiunea de pe anvelopele mașinii. Generatoarele sincrone moderne foarte utilizate sunt fabricate cu valori mari ale factorului de putere nominal cos = 0,9-1. O creștere a factorului de putere nominală, la o putere activă dată, duce la o scădere a puterii reactive nominale, a dimensiunilor și a costului generatorului, deoarece aceasta reduce puterea totală a mașinii () și, în consecință, consumul de energie activă. și material structural va fi mai putin. Pe de altă parte, o creștere a cosului duce la o scădere a fem. Eq, care reduce marja de stabilitate statică. În plus, lungimea optimă din punct de vedere economic de transmisie a puterii reactive generate de generator este limitată de distanța (25-70) km. Puterea reactivă necesară pentru sarcină trebuie să fie generată în punctul de consum.

Modificarea tensiunii generatorului depinde de sarcina acestuia și pentru a o menține la nivelul necesar, de exemplu, nominal, într-o gamă largă de modificări de sarcină, este necesară modificarea fem. generator prin schimbarea curentului de excitație al acestuia. Această problemă este rezolvată cu succes de diferite tipuri de ARV, care compensează în esență rezistența internă a generatorului.

De exemplu, în prezența ARV-urilor, rezistența internă a generatorului sincron la magistralele capătului de pornire, inclusiv rezistența transformatorului XT1, poate fi compensată prin reglarea corespunzătoare a excitației generatorului, care asigură tensiunea constantă. UГ = const. Caracteristica unghiulară maximă în acest caz poate fi determinată din relație

Pentru comparație, sunt prezentate caracteristicile unghiulare pentru diferite tipuri de ARV (Fig. 12)

Fig 12

După cum se poate observa din formula puterii active (28), valoarea acesteia este determinată de produsul fem tensiunea generatorului și a sistemului sau mai mult vedere generala depinde de pătratul tensiunii. Prin urmare, într-o primă aproximare, putem presupune că o dublare a tensiunii de linie este echivalentă cu o creștere a numărului de circuite de transmisie cu un factor de patru. Rezultă că creșterea tensiunii de transmisie pentru a crește puterea maximă transmisă este mai economică decât creșterea numărului de circuite de transmisie.

Compensarea longitudinală și laterală a parametrilor liniei de transmisie a energiei sunt, de asemenea, măsuri de creștere a puterii maxime transmise și de creștere a marjei de stabilitate statică.

Compensarea longitudinală înseamnă o conexiune în serie a condensatoarelor în linie, în care valoarea rezistenței scade de la Chl la (Chl-Xc) unde Xc este rezistența capacitivă a condensatorului. Această măsură este eficientă în special în cazul liniilor electrice lungi.

Compensarea laterală este un compensator sincron conectat la linia de transmisie printr-un transformator. Prin menținerea tensiunii în punctul de conectare, SC are în esență ca efect reducerea lungimii liniei și, în consecință, a rezistenței acesteia. În prezent, sunt utilizate surse statice de putere reactivă (SIRM) foarte eficiente, de mare viteză, cu un timp de răspuns de (0,02h0,06) sec.

Aceste dispozitive au un reactor reglat și un condensator nereglat, precum și un sistem de control. Pe lângă creșterea puterii, efectuează o gamă largă de sarcini, efectuează reglarea fază cu fază a parametrilor modului, suprimă supratensiunea, reglează tensiunile într-o gamă largă și măresc marja de stabilitate statică și dinamică.

Familia de compensatoare include și reactoare reglabile și nereglate care compensează capacitatea liniilor de alimentare și mențin tensiunea la punctul de conectare datorită caracteristicii neliniare a saturației miezului.

Trebuie reamintit încă o dată că criteriul pentru stabilitatea statică a generatorului sincron este condiția și la puterea maximă transmisă Pm puterea de sincronizare devine egală cu zero.

Prin urmare, în conditii practice este imposibil de transmis această putere, deoarece cel mai mic șoc al sarcinii în EES face ca generatorul să scadă de sincronism, prin urmare, puterea normală transmisă P0 trebuie să fie mai mică decât Pmax. Iar valoarea acestuia va fi determinată pe baza factorului de siguranță al stabilității statice a sistemului.

Din cele de mai sus, putem concluziona următoarele:

Limita ideală a puterii de transmisie este puterea maximă furnizată sistemului, presupunând o tensiune constantă pe magistralele de la capătul de recepție.

Criteriul pentru stabilitatea statică a celui mai simplu sistem este pozitivitatea derivatei puterii transmise în raport cu unghiul dintre femele generatoare și tensiunea capătului de recepție al transmisiei.

Factorul de siguranță al stabilității statice arată cu ce cantitate poate fi mărită puterea transmisă de la stație la rețea pentru a preveni încălcarea stabilității sistemului electric.

4. Regulatoarele de excitație automate moderne (ARV-s, ARV-p) pot compensa rezistențele inductive ale elementelor, inclusiv rezistențele inductive ale unui generator sincron, datorită reglării eficiente a sistemului de excitație în funcție de parametrii modului sistemului electric .

Evaluând toate măsurile de mai sus pentru creșterea limitei de putere statică, se poate concluziona că cele mai economice măsuri sunt cele care vizează menținerea unei tensiuni constante la bornele generatoarelor și pe magistralele de sarcină. Utilizarea diferitelor tipuri de ARV pe generatoare și surse statice moderne de mare viteză de putere reactivă este practic cea mai rațională și economică măsură de creștere a limitelor puterii transmise și a marjei de stabilitate statică, atât pentru o transmisie individuală, cât și pentru cea electrică. sistem în ansamblu.

abstract

Notă explicativă conține 21 de pagini, 6 tabele, 14 figuri, 3 surse de literatură, în care este descrisă în detaliu metodologia de calcul care a fost utilizată în această lucrare.

Obiect de cercetare: sistem de transmisie a puterii.

Scopul lucrării: obținerea abilităților de a calcula tranzitorii electromecanici în sistemul de transmisie a puterii, de a calcula căderea maximă de tensiune pe magistralele unui motor cu inducție, de a evalua stabilitatea statică și dinamică a sistemului.

Introducere

Datele inițiale

Concluzie

Introducere

Stabilitatea sistemului de alimentare- aceasta este capacitatea sa de a reveni la starea inițială cu perturbări mici sau semnificative. Prin analogie cu sistem mecanic starea staționară a sistemului de putere poate fi interpretată ca poziția sa de echilibru.

Funcționarea în paralel a generatoarelor centralelor electrice incluse în sistemul electric diferă de funcționarea generatoarelor la o stație prin prezența liniilor electrice care leagă aceste stații. Rezistențele liniilor electrice reduc puterea de sincronizare a generatoarelor și le îngreunează funcționarea în paralel. În plus, abaterile de la funcționarea normală a sistemului, care apar în timpul întreruperilor, scurtcircuitelor, scăderii bruște a sarcinii sau supratensiunii, pot duce și la o defecțiune a stabilității, care este una dintre cele mai grave: accidente care conduc la o întrerupere a sistemului. alimentarea consumatorilor Prin urmare, studiul problemei stabilității este foarte important, mai ales atunci când este aplicat liniilor de curent alternativ. Există două tipuri de stabilitate: statică și dinamică.

Stabilitatea statică este capacitatea unui sistem de a restabili în mod independent modul inițial în cazul unor perturbări mici și lente, de exemplu, cu o creștere sau o scădere treptată nesemnificativă a sarcinii.

Dinamic stabilitatea sistemului de alimentarecaracterizează capacitatea sistemului de a menţine sincronismul după bruşte şi schimbări drastice parametri ai modului sau în caz de accidente în sistem (scurtcircuite, deconectări ale frecvenței generatoarelor, liniilor sau transformatoarelor). După astfel de întreruperi bruște în funcționarea normală, în sistem are loc un proces tranzitoriu, după care ar trebui să apară din nou modul de funcționare post-urgență stabilit.

Aceste întreruperi bruște în funcționarea SES sunt cele care duc la consecințe economice grave pentru populație și instalațiile industriale.

Sectorul energetic modern plătește foarte mult mare atentie lupta împotriva accidentelor pe linii, scurtcircuite, aduce o mare contribuție chiar și în faza de proiectare a SES a orașelor și întreprinderilor.

Datele inițiale

Diagrama pentru calcul este prezentată în Figura 1.

Figura 1 - Diagrama sistemului de transmisie a puterii

Datele inițiale pentru calcularea primei și a doua sarcini sunt preluate din tabel în conformitate cu numărul opțiunii.

Date tehnice ale transformatoarelor:

tip transformator,

MVA Limite de reglementare

vaniya,%, kV

înfăşurări,%

% VNTDC-250000 / 110250-11013,8; 15,75; 1810.56402000.5TDC-630000 / 110630-1102010.59003200.45

Parametrii liniei electrice aeriene cu dublu circuit

marca firului,

Ohm / km Lungime

l, kmU, kV AS-3300.1070.3670.3820.3301.3890.931300110

Figura 2 - Schema sistemului de calcul al căderii de tensiune limită pe magistralele unui motor cu inducție

Datele inițiale pentru calcularea celei de-a treia probleme sunt luate mai jos în tabel în conformitate cu numărul variantei.

Detalii tehnice motor asincron

Tip Date nominale Caracteristici de pornire P, kW I, AN, rpm , %, kg * m 2U, kVn 0, rpm DAZO 17-39-8 / 1050061.574191.00.855.20.652.12886741

Parametrii CL:

Tip fir Lungime l, kmx 0, Ohm / km APvV 1 * 3000,0350,099

Întocmim circuitul echivalent al sistemului, care este prezentat în Fig. 1 și calculăm rezistența inductivă a tuturor elementelor:

Figura 3 - Circuitul echivalent al sistemului

reactanța inductivă dată,

reactanța inductivă a transformatoarelor:

rezistența inductivă a liniilor electrice:

Toate rezistențele circuitului echivalent sunt reduse la tensiunea nominală a generatorului. Rezistenta transformatoarelor:

rezistența liniei de alimentare:

Determinați rezistența totală a sistemului:

Calculăm puterea reactivă nominală a generatorului:

Determinăm valoarea aproximativă a EMF sincronă a generatorului:

Determinați valoarea factorului de siguranță al stabilității statice:

Pe baza datelor de calcul, construim o diagramă vectorială.

Figura 4 - Diagrama vectorială

Rezultatele calculului sunt înscrise în tabelul 3.

Tabelul 3

MW0162312.5442541603.7625603.7541442312.51620

Figura 5 - Caracteristica puterii unghiulare

Sistemul este stabil static deoarece factorul de siguranță este mai mare de 20%. Și limita puterii transmise a generatorului către sistem este atinsă la cărbune? = 900.

Calculăm modurile pe rând.

2.1 Calculul funcționării de urgență și post-urgență pentru monofazat scurt circuit la punctul K-1

1.1 Modul normal

1.2 Modul de urgență

Întocmim circuitul echivalent al sistemului cu un scurtcircuit monofazat

Figura 6 - Circuit echivalent pentru modul de urgență cu scurtcircuit monofazat

Rezistența totală la scurtcircuit X ?cu un scurtcircuit monofazat este egal cu suma rezistenței secvenței negative și rezistența de secvență zero.

Transformăm circuitul echivalent al sistemului cu un scurtcircuit monofazat dintr-o conexiune „stea” într-o conexiune „delta” cu laturile X 1, X 2, NS 3.

Rezistența X 2 al lor 3 poate fi aruncat deoarece prin aceste rezistenţe nu trece debitul de putere livrat de generator către reţea.

Figura 7 - Circuit echivalent convertit

Să determinăm rezistența totală a sistemului:

Unde X? = X2? + X0? - un șunt de scurtcircuit asimetric, care este conectat între începutul și sfârșitul secvenței pozitive și negative.

Determinați rezistența inductivă a secvenței zero X0 ?:

Să se determine reactanța inductivă a secvenței negative X2?

Determinați rezistența scurtcircuitului șunt X ?:

X2? + X0? = 3 +0,097 = 3,097 Ohm

Xd II = 20,2 + 0,1 + 3,5 +0,04 + = 47Ω.

Determinăm limita puterii transmise a generatorului către sistem:

Schimbând valorile unghiului de la 0 la 180 de grade, calculăm valorile corespunzătoare ale puterii furnizate de generator sistemului conform formulei:

Rezultatele calculului sunt înscrise în tabelul 4.

Tabelul 4

Gra, MW 081.3157222.3271.9303.3314303.3271.9222.315781.30

1.3 Mod post-urgență

Întocmim circuitul echivalent al sistemului pentru modul post-urgență.

Figura 8 - Circuit echivalent pentru modul post-urgență cu un scurtcircuit monofazat

Modul post-urgență este determinat prin deconectarea unui circuit de linie de alimentare, după care rezistența se modifică:

Determinați rezistența totală a sistemului:

Determinăm limita puterii transmise a generatorului către sistem:

Calculăm valoarea unghiurilor:

Totkl = +

Deoarece linia este protejată, după un timp va fi deconectată de întrerupătoare. Prin urmare, alegem un întrerupător SF6 din seria VGBE-35-110 cu un timp de declanșare = 0,07 s. De asemenea, trebuie prevăzute dispozitive de protecție a releului la scurtcircuit. Selectăm releul de curent RT-40 cu timp de setare = 0,08 s.

0,07 + 0,08 = 0,15 s,

Găsim timpul pentru oprirea scurtcircuitului:

Totkl = 0,07 + 0,15 = 0,22 s.

29? 0,22, care satisface condiția? Totkl

Schimbând valorile unghiului de la 0 la 180 de grade, calculăm valorile corespunzătoare ale puterii furnizate de generator sistemului conform formulei:

Tabelul 5

Rezultatele calculului sunt înscrise în tabelul 5.

grindină 0153045607590105120135150165180,

MW0 140 270.5382.5468.5522.6541522.6468.5382.5270.51400

Construim într-una plan de coordonate caracteristicile unghiulare ale puterii în modurile normal, de urgență și post-urgență, pe grafic indicăm valoarea puterii turbinei P 0... Luând în considerare valoarea calculată a unghiului limitator de întrerupere a scurtcircuitului ?oprit reprezentați pe grafic zonele de accelerație și decelerație.

Figura 9 - Graficul caracteristicilor unghiulare ale puterilor și zonelor de accelerare și decelerare la un scurtcircuit monofazat

2.2 Calculul modului de urgență și post-urgență cu un scurtcircuit trifazat la punctul K-2

2.2.1 Modul normal

Calculul modului normal a fost efectuat în problema 1.

2.2 Modul de urgență

Întocmim circuitul echivalent al sistemului cu un scurtcircuit trifazat

Figura 10 - Circuitul echivalent al sistemului cu un scurtcircuit trifazat

Cu un scurtcircuit trifazat în punctul K-2, rezistența reciprocă a circuitului devine infinit de mare, deoarece scurtcircuit de rezistență la șunt X ? (3) = 0. În acest caz, caracteristica de putere a modului de urgență coincide cu axa absciselor.

2.3 Mod post-urgență

Circuitul echivalent pentru un scurtcircuit trifazat și calculul modului de post-urgență este similar cu modul de post-urgență prezentat în clauza 2.1.3.

Calculăm valoarea unghiurilor:

Găsim unghiul limitator de oprire a scurtcircuitului?

Calculăm timpul limită pentru oprirea scurtcircuitului:

Selectăm setările adecvate pentru funcționarea dispozitivelor de protecție cu relee:

Totkl = +

Deoarece linia este protejată, după un timp va fi deconectată de întrerupătoare. Prin urmare, selectăm întrerupătorul de circuit din seria SF6

VGT - 110 cu timp de oprire = 0,055 s. De asemenea, trebuie prevăzute dispozitive de protecție a releului la scurtcircuit. Selectăm releul de curent RT-40 cu timp de setare = 0,05 s.

Durata protecției releului este determinată de:

0,005 + 0,05 = 0,055 s,

Găsim timpul pentru oprirea scurtcircuitului:

Totkl = 0,055 + 0,055 = 0,11 s.

17? 0.11, ce satisface condiția? Totkl

Trasăm caracteristicile unghiulare ale puterii într-un singur plan de coordonate în modurile normal, de urgență și post-urgență, pe grafic indicăm valoarea puterii turbinei P0. Ținând cont de valoarea calculată a unghiului limitator de oprire a scurtcircuitului?Oprit, trasăm zonele de accelerație și decelerare pe grafic.

Figura 11 - Graficul caracteristicilor unghiulare ale puterilor și zonelor de accelerare și decelerare la un scurtcircuit trifazat

Pentru a determina stabilitatea dinamică a sistemului cu un scurtcircuit monofazat, este necesar să se ia în considerare zonele de accelerație Fstart și frânare Ffrânare. Condiția pentru stabilitatea dinamică a sistemului este inegalitatea: Fusk? Ftorm. Se poate observa cu ochiul liber din graficul caracteristicii unghiulare că aria de accelerație este cu un ordin de mărime mai mare decât zona de frânare, ceea ce înseamnă că sistemul nu este stabil din punct de vedere dinamic. În consecință, energia cinetică acumulată nu are timp să se transforme în energie potențială, ca urmare, viteza și unghiul rotorului? va crește și generatorul va cădea din sincronicitate. Pentru a determina stabilitatea statică a sistemului, este necesar să se găsească factorul de siguranță. După ce am calculat factorul de siguranță, putem concluziona că sistemul este stabil static, deoarece.

Se calculează parametrii elementelor de transmisie și parametrii de sarcină reduși la tensiunea de bază U b = 6 kV și putere de bază:

Sb = SAD nom =,

Rezistența liniei:

Reactanța inductivă de scurgere a circuitului magnetic al motorului:

Determinați puterea activă consumată în modul inițial al motorului:

Găsim rezistența activă a rotorului motorului în modul inițial (circuit echivalent simplificat al unui motor cu inducție):

0392 +0,05? = ,

înlocuiți cu x și obțineți:

05x2 - x + 0,0392 = 0;

D= B2 - 4ac = 12 - 4? 0,05? 0,0392 = 0,99216;

Alegem cea mai mare dintre rădăcinile ecuației și obținem:

Determinați puterea reactivă consumată în modul inițial de către motor:

Determinați tensiunea pe magistralele de sistem în modul inițial:

Determinați tensiunea pe anvelopele sistemului la care este frânat motorul:

Determinați marja stabilității tensiunii statice a motorului:

Pentru a construi o caracteristică mecanică M = f (S) conform ecuației

M =, trebuie să faceți următorul calcul:

Determinați viteza nominală a rotorului:

nom = n0? (1 - Snom) = 741? (1-0,01) = 734 rpm.

Găsiți alunecarea critică:

cr = Snom? (?? +) = 0,01? (2,1 +) = 0,039.

Determinați momentele nominale și maxime (critice) ale motorului:

Mnom = = N? M,

Мmax = ?? ? Mnom = 2,1? 6505,3 = 13661,4 N? M.

Pentru a construi o caracteristică mecanică, folosim formula Kloss:

După ce a întrebat sensuri diferite slip S, găsim valorile corespunzătoare momentului M. Rezultatele calculului sunt introduse în tabelul 6.

Tabelul 6

SM, N? M000.0166480.039136610.06124190.08105890.192620.251260.335020.426420.521180.617630.715180.81613520.816135

Conform tabelului 6, construim un grafic M = f (S):

Figura 12 - Graficul caracteristicilor mecanice ale unui motor cu inducție

Sistemul este stabil static deoarece factorul de siguranță al tensiunii al motorului este mai mare de 20%

Concluzie

După finalizarea acestui lucru termen de hârtie au fost elaborate și consolidate cunoștințele teoretice dobândite pe parcursul semestrului prin calcul tipuri diferite KZ; verificarea stabilității statice și dinamice a sistemului; construcția caracteristicilor unghiulare ale puterii și caracteristicilor mecanice ale asincronului.

Am învățat cum să analizez sistemul pentru stabilitate, să calculez modurile de funcționare ale sistemului înainte, după și în timpul diferitelor tipuri de scurtcircuit.

Se poate concluziona că calculul tranzitorilor electromecanici ocupă una dintre pozițiile semnificative în calculul și proiectarea diferitelor sisteme de alimentare simple și complexe.

Bibliografie

1. Kulikov Yu.A. Procese tranzitorii în sistemele electrice: manual. indemnizatie. - Novosibirsk: NSTU, M .: Mir: OOO „Editura AST”, 2008. -

Borovikov V.N. și altele.Sisteme și rețele de energie electrică - Moscova: Metroizdat., 2010. - 356 p.

Apollonov A.A. Calcul și proiectarea protecției și automatizării releelor ​​- Sankt Petersburg, 2009. - 159 p.

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a explora un subiect?

Experții noștri vă vor sfătui sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe subiecte care vă interesează.
Trimite o cerere cu indicarea temei chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obtine o consultatie.