Расчет динамической устойчивости электропередачи

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Расчет динамической устойчивости электропередачи.

 

 

 

Выполнил: студент 

группы ЭПП-42

НЕ ХАРЕНКО

Проверил: ассистент 

кафедры ЭПП 

Пескова Т. И.

 

 

Саратов 2011

 

 Электропередача содержит 2 генераторные станции, которые работают на общую нагрузку  _, Генератор станции один передает в нагрузку мощность _, В электропередаче, показанной на рис.1, на одной из цепей в начале воздушной линии происходит двух фазное к.з. на землю. Нейтрали трансформаторов глухо заземлены.

                                                Рис.1. Исследуемая система:

Т р е б  у е т с я : определить предельное время отключения к.з., проведя расчет приближенно, без учета активных сопротивлений и зарядной мощности линий.

Параметры элементов  электропередачи:

Г₁:  S_н=160 МВА; U_н=13,8 кВ; cos φ =0,8;   x_d’=0,57;  x₂=0.41; Т_j=15с;   n=2;

Г₂:  S_н=1111 МВА; U_н=20 кВ;  cos φ =0,9;   x_d’=0.43;  x₂=0.35; Т_j=18 с;   n=2;

Т₁:  S_н=125 МВА;  U_к=11%;  U_ВВ=242кВ; U_НН=13,88кВ; n=5;

Т₂: S_н=1000 МВА;  U_к=11,5%;  U_ВВ=242кВ; U_НН=24кВ;  n=2;

ВЛ: l=220км ; U_Л=220 кВ;   

Н: P_н=700МВт;  cos φ_н =0,89.

Н_1: P_н1=240МВт;  cos φ_н1 =0,9.

 

Решение.

НОРМАЛЬНЫЙ  РЕЖИМ

Расчет проведем в относительных единицах с точным приведением параметров элементов электропередачи к основной ступени напряжения (10 кВ). За базисную мощность и основную ступень напряжения примем:

                                    .

    Тогда          

Составим схему замещение  нормального режима и найдем параметры  ее элементов. Обозначение относительных величин для упрощения записи опускаем.

    Активная и  реактивная мощности, потребляемые нагрузкой со стороны станций:

     =

    Мощность, потребляемая нагрузкой со стороны станции 2:

          =

    Мощность, потребляемая нагрузкой со стороны станции 1:

          =

Рис.2 Схема замещения нормального  режима

    На  рис.2 приведена схема замещения для нормального режима.

    Приведем параметры всех элементов схемы замещения к базисным условиям (звездочки у символов для краткости опускаем):

   

 

   Суммарное индуктивное сопротивление между шинами нагрузки и ЭДС генератора станции 2:

.

 

    Модуль ЭДС генераторов станций

 

   Угол сдвига и относительно U_н

Угол сдвига между и :

    Определяем  собственную и взаимную проводимости  схемы замещения для 

нормального режима (рис.12 б):

 

АВАРИЙНЫЙ РЕЖИМ

При составляется схема замещения обратной и нулевой последовательностей.

Составим схему обратной последовательности (рис. 3). В этой схеме изменяются сопротивления генераторов и нагрузки:

Г₁:

Г₂:

Z₆:

Рис.3 Схема обратной последовательности

Преобразуем схему  замещения:

Составим схему нулевой последовательности (рис. 4). В этой схеме изменяются сопротивления ВЛ:

Рис. 4 Схема нулевой последовательности

Составим схему замещения  аварийного режима, она отличается от схемы нормального режима тем, что в место КЗ включен шунт, величина которого для  равна:

Рис.5 Схема замещения аварийного режима

 

Преобразуем схема замещения аварийного режима (рис.6)

Рис.6

    Определяем  собственную и взаимную проводимости  схемы замещения для 

аварийного режима методом единичных токов.

Пусть ток в сопротивлении будет

Тогда напряжение в точке «В» равно:

Ток, протекающий  по шунту:

Ток, протекающий в сопротивление  будет:

Падение напряжения на :

напряжение в точке  «А» равно:

Ток в ветви  :

Ток в ветви  :

Падение напряжения на :

ЭДС в ветви  , создающее найденное токораспределение по ветвям схемы замещения аварийного режима:

Собственная проводимость схемы  аварийного режима относительно первого генератора:

Взаимная проводимость между ветвями и :

Расчеты по определению  проводимости проводим аналогично.

Тогда напряжение в точке «А» равно:

Ток в ветви  :

Ток, протекающий  в сопротивление  будет:

Падение напряжения на :

напряжение  в точке «В» равно:

Ток, протекающий  по шунту:

Ток в ветви  :

Падение напряжения на :

ЭДС в ветви  , создающее найденное токораспределение по ветвям схемы замещения аварийного режима:

Ток, протекающий  по шунту:

Ток, протекающий  в сопротивление  будет:

Падение напряжения на :

напряжение  в точке «А» равно:

Ток в ветви  :

Ток в ветви  :

Падение напряжения на :

ЭДС в ветви  , создающее найденное токораспределение по ветвям схемы замещения аварийного режима:

 

ПОСЛЕАВАРИЙНЫЙ  РЕЖИМ

    В  схеме замещения послеаварийного режима аварийный шунт отключен, сопротивление воздушной линии увеличилось вдвое.

Рис.7. Схема замещения послеаварийного режима

 

   Суммарное  индуктивное сопротивление между  шинами нагрузки и шинами приемной  системы

.

    Определяем  собственную и взаимную проводимости  схемы замещения для 

послеаварийного режима:

Найдем по выражениям:

характеристики мощности станций 1 и 2 в исходном, аварийном и послеаварийном режимах:

Найдем относительные ускорения между генераторами станций в исходном, аварийном и послеаварийном режимах, задаваясь значениями независимой переменной — углом , по формуле: 

В качестве примера рассчитаем аварийный режим при ,то есть в начальный момент возникновения к.з. При этом имеем:

Задаваясь другими  значениями , рассчитаем ускорение для нормального, аварийного и послеаварийного режимов. Результаты расчета представлены в таблице 1 и на рис. 8.

Таблица 1.

δ12,град	-3,39	30	60	90	120	150	180
α12,град/с2	29.407	-961.514	-1463.019	-1453.819	-936.38	-49.349	969.595
α12ав,град/с2	578.777	389.086	284.135	270.901	352.929	508.24	695.219
α12пав,град/с2	136.26	-748.997	-1207.927	-1217.978	-776.455	-1.666	898.786

С помощью метода последовательных интервалов определим  время достижения угла отключения .

Принимая величину временных интервалов 0,05 с, определим  приращение в первом интервале времени:

Тогда величина в конце первого интервала времени:

Для второго  интервала времени:

 

Так как дальнейший расчет выполняется аналогично, результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

t, c	0,00	0,05	0,10	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	0,65
α12, град/с2	578,78	574,21	560,74	539,12	509,42	472,86	432,12	389,33	347,73	310,94	282,68	266,68	266,21	283.996
Δδ12, град	0,00	0,72	2,16	3,56	4,91	6,18	7,36	8,44	9,42	10,29	11,06	11,77	12,44	13,10
δ12, град	-3,39	-2,67	-0,51	3,05	7,96	14,14	21,51	29,95	39,37	49,66	60,72	72,49	84,93	98,04

Время нарушения  нормальной работы обеих электростанций не должно превышать 0,6 с.

 

Литература

1. •Переходные процессы электрических систем в примерах и иллюстрациях / под ред. В.А. Венникова, - М.: Энергия. 1967.
2. Венников. В.Л. Переходные электромеханические процессы в электрических системах /В.А. Веников. - М.: Высшая школа. 1970,1978,1985.
3. Винославокий. В. Н. Переходные процессы в системах электроснабжения / Винославокий В. Н., Г.Г.Пивняк. - Киев: Выща школа. 1989.
4. Жданов. П. С. Вопросы устойчивости электрических систем /П.С.Жданов. – М.; Энергия. 1979.
5. Расчет устойчивости узла нагрузки: метод. указ. и задания к контрольной работе 2 /сост. В. Н.Серебряков. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. 2005.