Динамическая устойчивость при коротком замыкании на линии

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра ЭССиС

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

 

по дисциплине: Электромагнитные и электромеханические переходные процессы

на тему: динамическая устойчивость при коротком замыкании на линии

 

 

 

 

 

 

Специальность: 5В071800 – Электроэнергетика

Руководитель: Тергеусизова М.А.

____________ «__»____________2013г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2013

Содержание

Введение  3

1Исходные  данные  4

2 Задание  4

3 Решение  5

Заключение  9

Список литературы  10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Динамическая устойчивость системы связана с большими возмущениями (к.з, откл/вкл генераторов, ЛЭП, нагрузок), которые сопровождаются резким изменением характеристики системы, анализ характера процесса перехода системы от одного режима к другому требует учета инерционности машин и их реальных относительных перемещений между собой и относительно синхронной оси. Динамической устойчивостью называется способность системы восстанавливать исходный режим, или близкий к нему при резких возмущениях. 

Если статическая устойчивость характеризует установившийся режим системы, то при анализе динамической устойчивости выявляется способность системы сохранять синхронный режим работы при больших его возмущениях. Большие возмущения возникают при различных коротких замыканиях, отключении линий электропередачи, генераторов, трансформаторов и пр. К большим возмущениям относятся также изменения мощности крупной нагрузки, потеря возбуждения какого-либо генератора, включение крупных двигателей. Одним из следствий возникшего возмущения является отклонение скоростей вращения роторов генераторов от синхронной (качания роторов генераторов системы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исходные данные

Параметры исходного режима и параметры электропередачи при Sб = 220 МВА и базисном напряжении на ступени 220 кВ Uб = 209 кВ следующие:

 

Предпоследняя цифра шифра
	5
Р0	1,02
Q0	0,23
Uc	1
xd'	0,296
Последняя цифра шифра
	0
хТ1	0,138
хТ2	0,122
хL	0,244
XL0	0,732
Tjб	8,18

 

2 Задание

 

В электропередаче, показанной на рисунке 1, в точке К происходит внезапное двухфазное короткое замыкание на землю. В момент времени t1 оно переходит в трехфазное, а затем в момент времени t2 поврежденная линия отключается.

Рисунок 1.1 – Схема электрической сети

 

Требуется определить, сохраниться ли динамическая устойчивость, если моменту времени t1 соответствует угол 500, t2 – 700.

 

 

 

 

 

3 Решение

 

Составим схему замещения для нормального режима

 

 

Рисунок 3.1 – Схема замещения для нормального режима

 

Суммарное сопротивление системы

                                                     (3.1)

.

Величина и фаза переходной ЭДС за переходным сопротивлением

                                                  (3.2)

;

.

Схемы замещения электропередачи прямой, обратной и нулевой последовательностей

а)

 б)                в)

                                                                    

 

Рисунок 3.2 – Схемы замещения: а) прямая; б) обратная; в) нулевая

 

Амплитуда характеристики мощности для нормального режима

;                                                                  (3.3)

.

Амплитуда характеристики мощности аварийного режима

         ;                                                              (3.4)

                                           (3.5)

 

           где                                                                                                         (3.6)

;

          ;                                                (3.7)

;

;                                                       (3.8)

 

Послеаварийный режим определятся отключением одной цепи линий электропередачи, после чего сопротивление xL удвоится и суммарное сопротивление электропередачи составит

 

.

 

Амплитуда характеристика мощности послеаварийного режима

 

.

 

Характеристики мощности приведены на рисунке 3.3.

 

Динамическая устойчивость системы сохранится.

Рисунок 3.3 – Характеристики мощности: δ’1 = 500; δ’2 = 700;

 

Характеристики мощности приведены на рисунке. Построим площади ускорения и торможения. Найдем, что при двухфазном   коротком замыкании мощность, отдаваемая генератору, уменьшается до величины, соответствующей точке 2 на характеристике III. Под действием избыточного   момента DМо = DPо ротор генератора ускоряется.

В момент времени t1 (соответствует углу d’1) при трехфазном  коротком замыкании отдаваемая генератором мощность падает до нуля. Под действием полного избыточного момента, равного моменту турбины, ротор продолжает ускоряться

В момент времени t2 (соответствует углу d'2) после отключения поврежденной линии мощность, отдаваемая генератором, повышается до значения, определяемого точкой 7 на характеристике послеаварийного режима П. Здесь электрическая мощность, отдаваемая генератором, больше мощности, развиваемой турбиной, генератор тормозится, но угол d продолжает увеличиваться в соответствии с накопленной ротором энергией до точки 8 (угол dmах), где кинетическая энергия, накопленная ротором в процессе ускорения, полностью израсходуется при его торможении. Этому соответствует равенство площадей ускорения и торможения (FУCK = FTOРM). Затем угол d начнет уменьшаться. После нескольких циклов качаний ротора установится новый режим, определяемый точкой 10 на характеристике послеаварийного режима II.

Отношение возможной площади торможения 6-7-8-9-6 к площади ускорения 1-2-3-4-5-6-1 дает коэффициент запаса устойчивости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В ходе выполнения данной расчетно-графической работы были изучены виды устойчивости, рассчитаны мощности послеаварийного режима, сопротивления и ЭДС.

Таким образом, динамическая устойчивость определяет поведение ЭС после сильных возмущений, возникающих вследствие коротких замыканий, отключении линий электропередач и др. При анализе динамической устойчивости (система, как правило, рассматривается как нелинейная) возникает необходимость интегрировать нелинейные трансцендентные уравнения высоких порядков. Для этого применяют аналоговые вычислительные машины и т. н. расчётные модели переменного тока; наиболее часто создают специальные алгоритмы и программы, позволяющие производить расчёты на ЦВМ. Состоятельность составленных программ проверяется сопоставлением результатов расчётов с результатами экспериментов на реальной ЭС либо на физической (динамической) модели ЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. К.К Тохтибакиев, В. Н. Сажин. Электромагнитные и электромеханические переходные процессы. Методические указания и задания к выполнению РГР. – Алматы 2009.
2. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: учебное пособие для вузов, - Москва 2003.
3. В. А. Веников. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: ВШ, 1978.
4. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. –М.: Энергия, 1970.
5. Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам в электрических системах. –М.: Энергия, 1968.