Угловые характеристики мощности электрической системы с генераторами без АРВ и с АРВ ПД (в нормальном и послеаварийном режимах)

Рисунок 3.4.1 - Угловые характеристики мощности генератора

Оценим результаты анализа статической устойчивости. Коэффициент запаса устойчивости для нерегулируемой системы (без АРВ) не удовлетворяет условию , при АРВ ПД (в нормальном и послеаварийном режимах) удовлетворяют условию .Это означает, что система статически устойчива с соответствующими коэффициентами запаса устойчивости при наличии АРВ ПД генераторов. При отсутствии АРВ генераторов статическая устойчивость системы при номинальной нагрузке не обеспечивается. Следовательно, необходимо снизить нагрузку или произвести соответствующие технические мероприятия.

Наибольший коэффициент запаса и наибольший предел передаваемой мощности наблюдаем при АРВ ПД в нормальном режиме, меньшие значения этих параметров – при АРВ ПД в послеаварийном режиме.

4 РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ОТКЛЮЧЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для оценки динамической устойчивости определим предельное время отключения короткого замыкания, при котором ещё сохранится динамическая устойчивость. Воспользуемся программой DIS-2. Критерием устойчивости режима служит закон изменения угла δ во времени. Если разность с течением времени затухает, то режим устойчив, а если нет - режим расходится.

Также мы используем программу DIS-1. В DIS-1 при расчёте динамической устойчивости исключается генераторная ветвь. В DIS-2 формируем массив данных о генераторах, которые представляются переходным сопротивлением и постоянной механической инерцией, приведенным к базисным условиям. В качестве возмущения для исследования динамической устойчивости примем короткое замыкание на линии 1 в узле 5.

Таблица 4.1 - Исходные данные по узлам для расчета динамической устойчивости (DIS-1)

ДАННЫЕ ПО УЗЛАМ ---------------------------------- УЗЛ ТИП V УГОЛ Pг Qг Pн Qн QгMAX QгMIN -------------------------------------------------------------------------------- отн градyсы отн отн отн отн отн отн един един един един един един един --------------------------------------------------------------------------------- 1 0 1.050 0.000 --- --- 0.000 0.000 --- --- 2 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- --- 3 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- --- 4 1 --- --- 0.000 0.000 1.200 0.600 --- --- 5 1 --- --- 0.000 0.000 0.000 0.000 --- --- 6 1 --- --- 0.000 0.000 1.000 0.800 --- --- 7 1 --- --- 0.000 0.000 0.950 0.800 --- --- 8 2 1.050 --- 3.000 --- 0.000 0.000 5.000 0.000 9 2 3.400 --- 5.000 --- 0.000 0.000 50.000 0.000

ДАННЫЕ ПО ЛИНИЯМ ------------------------ ЛИН.УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП. ------------------------------------------------------------------------ отн отн отн отн отн един един един един един -------------------------------------------------- 1 2 3 0.007 0.004 0.005 0.248 8.000 2 3 5 0.004 0.031 0.001 0.198 8.000 3 3 7 0.004 0.031 0.001 0.158 8.000 4 5 2 0.003 0.031 0.001 0.158 8.000 5 2 7 0.005 0.026 0.002 0.156 8.000 6 6 9 0.000 0.660 0.000 0.000 8.000

ДАННЫЕ ПО ТРАНСФ-ТОРАМ --------------------------   ТР─Р.УЗЛ-И -УЗЛ R X G B S ДОП. MAXОТВ -------------------------------------------------------------------------------------- отн отн отн отн отн отн един един един един един един ---------------------------------------------------------------------- 1 6 5 0.000 0.009 0.009 0.039 4.000 1.250 2 1 2 0.000 0.009 0.008 0.039 4.000 1.250 3 3 4 0.002 0.058 0.004 0.013 0.630 1.250 4 7 8 0.001 0.030 0.003 0.001 4.000 1.250

Таблица 4.2 - Исходные данные о генераторах (для расчета в DIS-2)

ДАННЫЕ О СИНХР. ГЕНЕРАТОРАХ   ГЕНЕРАТ УЗЛ X' H отн отн един един секунды 1 6.1 31.5 2 1.0033 712.5 3 7.085 21

Длительность процесса исследования составляет 1,5 секунды. При t_отк = 0,41 с. (таблица 4.3) режим устойчив, а при t_отк = 0,42 сек. (табл. 4.4) режим не устойчив.

t₁=0 с. t₂=0,2 с. t₃=0,4с. t=1.5с.

(0,41с.)

t₁= t_н –0–нормальный режим;

t₂= t_от –t_н – время действия возмущения (к.з.)

t₃= t_кон –t_от–переходный послеаварийный режим после отключения линии с к.з.

Таблица 4.3 - Результаты расчёта динамической устойчивости для времени отключения 0,4 с.

t Ρ1 δ1 U5 U4 секунды отн.един. градусы отн.един. отн.един.

0.000 5.177 30.80 1.046 1.003 0.100 5.183 30.49 1.046 1.003

0.200 0.030 29.55 0.000 0.523 0.300 0.030 36.81 0.000 0.522 0.400 0.030 60.99 0.000 0.522

0.500 9.226 91.89 0.833 0.902 0.600 7.962 109.51 0.748 0.865 0.700 6.942 116.95 0.706 0.847 0.800 6.483 117.58 0.689 0.840 0.900 6.548 112.96 0.692 0.840 1.000 7.163 102.87 0.713 0.848 1.100 8.363 85.14 0.767 0.870 1.200 9.417 55.76 0.875 0.921 1.300 7.372 44.36 1.010 0.986 1.400 4.233 53.00 1.063 1.008 1.500 5.785 66.30 1.028 0.985

Таблица 4.4 - Результаты расчёта динамической устойчивости для времени отключения 0,23 с.

t δ1 Ρ1 U5 U4 секунды гpадусы отн.един. отн.един. отн.един.

0.000 30.80 5.177 1.046 1.003 0.100 30.49 5.183 1.046 1.003

0.200 29.55 0.030 0.000 0.523 0.300 36.81 0.030 0.000 0.522 0.400 60.99 0.030 0.000 0.522

0.500 94.23 9.127 0.823 0.897 0.600 115.44 7.368 0.722 0.854 0.700 128.61 5.459 0.660 0.827 0.800 140.28 3.260 0.614 0.807 0.900 158.25 -0.350 0.582 0.790 1.000 195.06 -6.392 0.658 0.808 1.100 268.70 -6.530 0.970 0.945 1.200 374.45 8.601 0.964 0.957 1.300 476.36 0.942 0.586 0.790 1.400 592.25 -7.386 0.947 0.941 1.500 737.44 9.341 0.849 0.913

Определим точность расчёта t_{ОТКЛ. ПРЕД}.:

Точность расчета удовлетворяет заданной точности 10%.

Зависимости, построенные в ходе исследования электрической системы на динамическую устойчивость, приведены на рисунках 4.1-4.4.

Рисунок 4.1 - Зависимость разности углов δij от времени t

Рисунок 4.2 - Зависимость мощности генератора от времени t

Рисунок 4.3 - Зависимость напряжения на шинах генератора от времени t

Рисунок 4.4 - Зависимость напряжения в узле 5 от времени t

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ УЗЛА НАГРУЗКИ ПО НАПРЯЖЕНИЮ В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ С АРВ И БЕЗ АРВ НА ГЕНЕРАТОРАХ

Возмущения в системе проявляются в узлах нагрузки в виде снижения общего уровня рабочего напряжения. Проверку устойчивости узла нагрузки будем проводить по критерию:

.

Определим устойчивость 4-го узла нагрузки, при этом зададимся упрощениями:

1) узел 4 питается только от станции.

2) учитываем только индуктивные сопротивления;

Схема замещения для оценки устойчивость узла нагрузки 4 представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Расчетная схема замещения

Эквивалентное сопротивление системы:

- с генераторами без АРВ

- с генераторами с АРВ пропорционального действия

Для расчетов используем типовые статические характеристики активной и реактивной мощностей по напряжению СХН для узла нагрузки 6 – 10 кВ.

,

где и - активная и реактивная нагрузка в исходном режиме при U=Uн.

Расчет проводим в о.е., при изменении напряжения в узле нагрузки в пределах (1-0,5)Uн.

Эквивалентная ЭДС вычисляется по формуле:

;

Приведем несколько примеров расчета E=f(U):

Eq – эквивалентная ЭДС системы без АРВ.

E’ – эквивалентная ЭДС системы с АРВ пропорционального действия.

Таблица 5.1 - Результаты расчета устойчивости узла нагрузки

	Напряжение , о.е.	Параметры комплексной нагрузки, о.е.	Эквивалентная ЭДС при разных условиях, о.е.
			(без АРВ)	(с АРВ)
	0,35	0,93909	1,2747	2,814546	1,067565
	0,4	0,94224	1,1112	2,352467	0,956986
	0,45	0,94821	0,9663	2,025208	0,88804
	0,5	0,957	0,84	1,791275	0,84849
	0,55	0,96861	0,7323	1,624439	0,830575
	0,6	0,98304	0,6432	1,507498	0,829101
	0,65	1,00029	0,5727	1,428866	0,840432
	0,7	1,02036	0,5208	1,38056	0,861925
	0,75	1,04325	0,4875	1,356936	0,891605
0,85	1,06896	0,4728	1,353877	0,92796
0,90	1,09749	0,4767	1,368261	0,969818
0,95	1,12884	0,4992	1,397624	1,016255
1,00	1,16301	0,5403	1,439951	1,066538

На рисунке 5.2 построим статические характеристики активной и реактивной мощности нагрузки P(U) и Q(U).

Рисунок 5.2 - Статические характеристики активной и реактивной мощности нагрузки

Рисунок 5.3 - Статические характеристики нагрузки по напряжению (ЭДС)

Уровень статической устойчивости узлов нагрузки оценивают путем расчета коэффициента запаса по напряжению:

.

-для генераторов без АРВ:

.

-для генераторов c АРВ:

.

Для обеспечения устойчивости нагрузки коэффициент запаса по напряжению должен быть не менее 0,15 в нормальных и 0,1 в аварийных режимах электроэнергетических систем. Следовательно, для генераторов с АРВ ПД и без АРВ обеспечивается устойчивость нагрузки.

6 Заключение

В данной курсовой работе мы исследовали электроэнергетическую систему на статическую и динамическую устойчивость, а также на устойчивость узла нагрузки.

По результатам проведенных расчетов можно сказать, что наша энергосистема обладает статической устойчивостью при наличии в ней генераторов, снабженных АРВ ПД. При отсутствии АРВ на генераторах система неустойчива. Это можно заметить по значениям коэффициента запаса статической устойчивости: в установившемся режиме при отсутствии АРВ на генераторах коэффициент запаса статической устойчивости меньше нормативного, следовательно недостаточен для обеспечения устойчивой работы энергосистемы.

Далее мы с помощью программы DIS-2 определили предельное время отключения короткого замыкания t_{пред отк} = 0,41 с. До наступления этого времени (включительно) система динамически устойчива. При t _отк=0,42 с. динамическая устойчивость нарушается.

Последним этапом было исследование устойчивости узлов нагрузки. Мы определили критические напряжения при наличии и отсутствии АРВ генераторов и выяснили, что устойчивость узла 4 больше при наличии АРВ на генераторах, так как соответствующий коэффициент запаса по напряжению при этом больше.

ЛИТЕРАТУРА

1. Калентионок Е.В, Филипчик Ю.Д. Исследование устойчивости электроэнергетических систем на ЭВМ: методическое пособие к курсовой работе по дисциплине «Устойчивость электрических систем»: - Мн.: БНТУ, 2010. - 85 с.

2. Калентионок Е.В. Устойчивость электроэнергетических систем. - Мн.: Техноперспектива, 2008. - 376 с.