Автореферат (1172957), страница 5
Текст из файла (страница 5)
такому напряжению, при котором происходит нарушение статическойустойчивости в результате последовательного снижения напряжения в сети.Расчеты статической устойчивости в предложенном методе сводятся кмногократным расчетам режима ЭТС при постепенном снижении ЭДСсистемы, при этом:- изменяется значение напряжения первого узла СПЭ;- рассчитывается установившийся режим СПЭ, причем для СДучитывается закон изменения РСД и QСД в зависимости от типавозбудительного устройства;- процесс заканчивается, если выполняется условие (3.1).Для ЭТС с собственной генерацией и питающей энергосистемой порядокрасчета установившихся и/или переходных процессов следующий:1. Синхронные генераторы мини-станции моделируются системой изпяти дифференциальных уравнений первого порядка так же как синхронные21двигатели, но в режиме выдачи мощности (с отрицательным коэффициентомзагрузки, не зависящем от частоты вращения ротора).2.
Алгоритм методики расчета установившегося режима предполагает,что первыми моделируются СГ, а далее – СД.3. Первый синхронный генератор в таких ЭТС является балансирующимузлом, а узел схемы замещения, к которому он подключен, обозначаетсяномером «1». Узел нагрузки под номером «1» совпадает с узлом «1» схемызамещения. Для расчета напряжений секций в нормальном режиме задаетсянапряжение в узле нагрузки «1», которое в исходных данных обозначается Uон(U1=Uон).4. В установившемся режиме электротехнического комплекса (приотключении ЭТС от сети энергосистемы) схема замещения представляется каксхема из «N-1» независимых узлов нагрузки (рис. 3.1), которые включаютдвигательную и прочую нагрузки с узловыми токами Ji (i = 2 … N).5.
Для автономной ЭТС матрица пути подключения любого элемента сетиимеет следующие особенности:1) путь от i-го узла нагрузки (i = 2 … N) всегда заканчивается в «1-м» узлесхемы замещения;2) путь от «1-го» узла нагрузки не содержит ветвей;3) узловой ток от i-го узла нагрузки Ji определяется электродвигателями ипрочей нагрузкой, подключенной в этом узле (за исключение узлаэнергосистемы или СГ-1).6. Система уравнений для расчета установившегося режима базируется науравнениях узловых напряжений, выраженных через матрицу узловыхсопротивленийU Y U Y1 Z Y J ;(3.2)где UY 1 UOH j 0 .(3.3)7.
Расчет установившегося режима ЭТС из N-1 уравнений (3.3)осуществляется путем решения системы нелинейных уравнений режима ЭТСметодом последовательных приближений. За начальное приближение узловых(0)напряжений принимаем UYi 1 j 0 (i = 2 … n) номинальные напряженияузлов с одинаковой фазой напряжения, совпадающей с фазой напряжениябалансирующего узла.(0)8. При начальном приближении узловых напряжений U Yi определяютсяначальные приближения узловых токов J (0) .9. На основании уравнения (3.3) определяется первое приближениеузловых напряжений(3.4)UY(1) UY 1 ZY J (0) .10.
По первому приближению узловых напряжений U Y (1) определяютсяпервые приближения узловых токов JY (1) . Далее итерационный процесспоследовательных напряжений повторяется i раз.22UY(i 1) UY 1 ZY J ( i ) .(3.5)11. Итерационный расчет установившегося режима автономных ЭТСзаканчивается при достижении условияUY(i 1) UY(i ) 0,001 .(3.6)12.
После этого за узловые напряжения принимаются U Y U Y(i1) .Узловой ток балансирующего узла определяется как сумма узловых токовс противоположным знаком. По узловому току J1 и напряжению UY 1 UOH j 0определяетсямощность,поступающаявбалансирующийузелS1 P1 j Q1 UY 1 J 1 . Поскольку эта мощность выражена в относительныхединицах через базисную мощность Sб, а мощность первого генераторавыражается в долях от его полной мощности Sном,СГ, то осуществляетсяпересчет мощности первого генератора в долях от его Sном (СГ).nJ1 J i .(3.7)i 213.
После определения напряжений во всех узлах рассчитываются прочиепараметры режима (токи, активная и реактивная мощности, напряжения дляпродольной и поперечной составляющих, ЭДС нормального, переходного исверхпереходного процессов,) первого СГ, подключенного в «1»балансирующем узле нагрузки:;(3.8);;; (3.9);(3.10)(3.14)E ( Ed ) 2 ( Eq ) 2 ;;;(3.11); (3.12)(3.13)(3.15)(3.16)(3.17)Система уравнений (3.8 - 3.17) позволяет определить параметры генераторадля режимов работы автономной ЭТС, а метод, изложенный выше, определитьпо критерию (3.1) критическое напряжение для рассматриваемой схемы ЭТС.Оценка динамической устойчивости ЭТС с собственной генерациейпроводится по процессу изменений (t) генераторов (сходящийся илирасходящийся), а также фактам опрокидывания синхронных и асинхронныхэлектродвигателей. Метод и программы расчета провалов напряжения идинамической устойчивости ЭТС при КЗ в разных узлах системы разработаны набазе программного комплекса TKZ_СГ с учетом дополнительных изменений,касающихся учета генераторов ЭТС (см.
рис. 3.1). Обобщенный метод расчета23провалов напряжения в любом узле произвольной электрической сети скомбинированным составом источников питания ЭТС состоит из следующихэтапов.1. Моделирование произвольной структуры и конфигурации системыэлектроснабжения от питающей энергосистемы до электрооборудования,подключенного к шинам 0,4 кВ. Модель исследуемой ЭТС отражает ее такподробно, чтобы выполненные расчеты дали возможность определять не тольконапряжения, токи, мощности в различных узлах нагрузки, но и отклонения этихпараметров от установившихся значений, который рассчитывается с помощьюпрограммы URRSG.2. Выбор места и вида короткого замыкания в сети.
Место КЗ задаетсяпутем указания номера узла, а вид КЗ – путем выбора требуемой программырасчета (однофазного КЗ –TKZ1SG; междуфазного КЗ – TKZ2SG; трехфазногоКЗ – TKZ3SG; двухфазного на землю КЗ – TKZ11SG), для которыхдополнительно задается комплексное сопротивление КЗ Zкз, отражающее илипереходное сопротивление в месте КЗ, или дополнительно сопротивление прирасчетах несимметричных КЗ (рис. 3.2). Для узла КЗ напряжение равно нулю, апроводимость эквивалентной ветви определяется как 1/Zкз. В режиме КЗ порядокматрицы узловых сопротивлений становится nу+1.Рисунок 3.2 – Расчетная схема ЭТС для возможного вида и режима КЗПосле ввода исходных данных для расчетов режима КЗ рассчитываетсяматрица узловых сопротивлений и дополняется матрицей собственной ивзаимных узловых сопротивлений относительно узла КЗ.
В соответствии срасчетной схемой режима КЗ (рис. 3.2) система уравнений примет вид:; i=1,2,3... nу ;(3.18),; i=1,2,3... nу ;.(3.19)(3.20)(3.21)24При расчете переходных процессов выбега на КЗ на «каждом шагеинтегрирования дифференциальных уравнений рассчитываются собственные ивзаимные сопротивления узла КЗ, ток в узле короткого замыкания (3.19),напряжение узла КЗ (3.21), а также учитывать влияние тока КЗ на напряжение вузлах нагрузки согласно (3.20).
Математическая модель электродвигателей привыбеге на КЗ получается на основе системы дифференциальных уравненийпятого порядка (2.16 - 2.19) для учета каждого СД, СГ; системе из трехдифференциальных уравнений (2.20) для учета каждого АД. Программныйкомплекс TKZSG позволяет учитывать 225 СД и 500 АД.3. Программный комплекс расчетов переходных электромагнитных иэлектромеханических процессов в системах электроснабжения предприятий скомбинированнымиисточникамипитания.Математическаямодельэнергосистемы и ЭТС предприятия содержит все источники питания(задаваемые своими параметрами), линии, трансформаторы, реакторы,нагрузки каждой ГПП, РП, ПС напряжением 110; 10; 6 и 0,4 кВ, параметрысредств защиты и автоматики.4.
Моделирование состояния коммутационных аппаратов, работы РЗА, учеттопологических изменений в промышленной сети в соответствии с логикойработы РЗА на этапе КЗ, выбега после отключения КЗ (для достоверногоопределения напряжений, токов на вводе, активной и реактивной мощностей всхеме СПЭ) и при восстановлении нормального электроснабжения.5. Автоматизация результатов расчетных исследований путемразработки программных модулей автоматического вывода графиковнапряжений всех секций РУ, параметров режима работы (активной иреактивной мощностей, токов, напряжения) секций узлов нагрузки и двигателей.Для заданной длительности выбранного режима КЗ рассчитываемпараметры режима выбега на короткое замыкание, строим характеристики кривыхнапряжений для всех узлов нагрузки и кривые параметров режима наиболееважных секций напряжением 6 и 0,4 кВ.
После расчета выбега на КЗ взависимости от РЗА рассчитываем режим выбега после отключения КЗ или режимвосстановления электрооборудования системы электроснабжения.На основании анализа полученных кривых и параметров режимаопределяем успешность самозапуска двигательной нагрузки СПЭ. В случаеуспешности самозапуска электродвигательной нагрузки СПЭ, увеличиваемдлительность КЗ и вновь повторяем расчеты с п. 4.
Наибольшая длительность КЗ,после которой при восстановлении напряжения имеют место выпадения СГ, СДиз синхронизма, опрокидывания АД или значительные провалы напряжения насекциях РУ-0,4 кВ, при которых отпадают пускатели и контакторы и срабатываюттехнологические защиты, и есть критическая длительность КЗ.Динамическая устойчивость потребителей ЭТС с собственной генерациейосуществляется по характеру изменения кривой СГ(t) генераторов (сходящийсяили расходящийся), кривым изменения СД(t) СД и фактам опрокидывания АД,которые строятся на каждом этапе переходного процесса.25Итак, обобщенный метод расчета провалов напряжения в любом узлепроизвольной электрической сети, определяемый системой уравнений (3.20),учитывает изменения структуры и конфигурации СПЭ, режимов работыэлектродвигательной нагрузки, изменения параметров двигателей игенераторов при изменении угловой частоты вращения и выбеге двигателей вовремя КЗ; вида, места и длительности короткого замыкания, параметров системвозбуждения СД, работы устройств РЗА, наличие кольца в линиях питающейэнергосистемы напряжением 110 и 220 кВ.В четвертой главе на основании расчетно-экспериментальных исследованийвыявлены критерии влияния на критическую длительность нарушенияэлектроснабжения потребителей КЗ в сетях 750; 500; 330; 220; 110 кВ;питающихавтотрансформаторов,состоянияшиносоединительныхвыключателей в сетях энергосистемы; схем соединений и режимов работывнутризаводской сети; а также соотношения синхронной/асинхроннойнагрузки в узлах ЭТС.Разработанный метод обобщенного анализа провалов напряженийиспользован для повышения устойчивости электрооборудования сталеплавильных цехов (СПЦ и ЭСПЦ) и проблемных ПС ОЭМК.
Анализ вариантовизменения схем электроснабжения ОЭМК (1 – раздельная работа автотрансформаторов АТ-2 и АТ6 ГПП как по стороне 330кВ, так и по стороне 110кВ,АТ-6 запитан от подстанции «Старый Оскол-500», АТ-2 от подстанции«Металлургическая-750»; 2 – раздельный режим работы автотрансформаторовАТ-6 и АТ-2 с отключенной ВЛ-110 кВ РП «Голофеевка» - ПС 11Е, включена вработу построенная линия 110 кВ «Старый Оскол-500» - ПС 11Е; 3 –раздельный режим работы автотрансформаторов АТ-6, АТ-2 и включеннымилиниями 110кВ существующей РП «Голофеевка» – ПС 11Е и построенной«Старый Оскол-500» - ПС-11Е; 4 – раздельный режим работыавтотрансформаторов АТ-6, АТ-2 с отключенными ВЛ-110 кВ РП«Голофеевка» - ПС 11Е и ВЛ-500, включена в работу построенная линия 110кВ«Старый Оскол-500» - ПС 11Е) подтвердил, что самые высокие уровниостаточных напряжений в начальный момент КЗ и в момент восстановленияэлектроснабжения достигаются для варианта 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
