Пересада ПЗ (Автосохраненный)2 ГОТОВЫЙ (1232027), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

4 ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

4.1 Понятие динамической устойчивости энергосистемы

Динамическая устойчивость энергосистемы – это способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму после значительных нарушений без перехода в асинхронный режим (под значительным понимается такое нарушение режима, при котором изменения параметров режима соизмеримы со значениями этих параметров).

Большие возмущения, появляющиеся в сложных электрических системах, чаще всего вызываются отключениями мощных нагрузок или несущих нагрузку генераторов, трансформаторов, линий электропередач. К еще более резким изменениям режима приводят короткие замыкания, при которых изменения мощности на отдельных участках системы могут быть соизмеримы с величиной суммарной мощности всей системы. Короткие замыкания в зависимости от места системы (в котором они происходят) и их вида (трехфазные, двухфазные и т.д.) могут приводить к различным изменениям передаваемой мощности – сбросам мощности. Они, следовательно, различны по своей тяжести. Наиболее тяжелым является трехфазное короткое замыкание, полностью прерывающее передачу мощности через тот элемент, на котором эта авария произошла. Место короткого замыкания в сильной степени влияет на тяжесть аварии в отношении как величины токов короткого замыкания, так и воздействия на устойчивость системы. Чем дальше короткое замыкание от источников энергии, тем, как правило, меньше токи короткого замыкания. Чем симметричнее место короткого замыкания по отношению к генераторам системы, тем легче авария в смысле ее влияния на устойчивость системы. Это объясняется тем, что при одинаковом сбросе мощности генераторы в равной мере ускоряются и остаются устойчивыми относительно друг друга.

4.2 Методика расчета динамической устойчивости

Расчет динамической устойчивости сводится к проверке сохранения устойчивости энергетической системы при наиболее тяжком нарушении режима ­коротком замыкании и его последующим отключением релейной защитой. Длительность короткого замыкания определяется характеристиками релейной защиты и выключателей. Расчеты базируются на дифференциальных уравнениях движения, учитывающих как электромеханические процессы (изменения углов сдвига роторов отдельных генераторов, тормозящих моментов на их валах, скольжений асинхронной нагрузки), так и электромагнитные переходные процессы.

Для расчета динамической устойчивости использована схема Советско-Гаванского энергорайона. Наглядно выбранное сечение можно отобразить на рисунке 4.1 с помощью эквивалентной схемы. При проверке устойчивости системы необходимо выделить точку, в которой замыкание наиболее опасно и для нее провести расчеты.

Рисунок 4.1 – Эквивалентная схема энергосистемы

При расчетах режимов составляется комплексная схема замещения, содержащая аварийный шунт. Значения шунтов обозначены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Сопротивления шунтов у шин Совгаванской ТЭЦ, а также рассмотрим КЗ возле шин подстанции Ванино в связи с вводом второй линии.

При отсутствии в системе шин неизменного по частоте и величине напряжения (шин бесконечной мощности) исследование динамической устойчивости сводится к рассмотрению относительного движения генераторов сложной системы. Предполагается, что одинаковое изменение всех углов, указывая на изменение частоты в системе, свидетельствует о ее динамической устойчивости, т.е. устойчивости в той стадии переходного процесса, где изменение частоты еще не стало решающим. Такую устойчивость называют синхронной динамической устойчивостью.

Синхронную машину в установившемся режиме можно рассматривать как источник напряжения E₀^’. Расчет для удобства и наглядности показателей можно вести в системе относительных единиц (обозначено «*», для удобства дальнейшего расчета знак «*» убирается), приняв базисные величины Sб и Uб.

Напряжение системы:

где U_с – напряжение на шинах системы.

Мощность, передаваемая в систему:

где Р_с и Q_с – активная и реактивная мощность системы соответственно.

Для приведения остальных элементов передачи к базисным единицам используются формулы:

где X_d^’ – переходное сопротивление генератора; X_d^’’ – сверхпереходное сопротивление генератора; U_г – напряжение на шинах генератора; S_г – полная мощность генератора; n – количество генераторов; Х_т – реактивное сопротивление трансформатора; U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора; U_ВН – напряжение обмотки высшего ВН трансформатора; Х_л – реактивное сопротивление ЛЭП; Т_J – постоянная времени системы турбина–ротор.

Схема замещения электрической сети для расчета нормального режима работы, отображена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Схема замещения электрической сети для нормального режима

Суммарное сопротивление между шинами генераторов Бурейской ГЭС и ПС Амурская :

Напряжение генератора:

Эквивалентная ЭДС:

Рассмотрим переходной процесс при КЗ одной из цепей ЛЭП с последующим ее отключением. Составим схему замещения электропередачи для аварийного режима и определим суммарное сопротивление в зависимости от вида КЗ. Схему замещения можно получить, если в точку КЗ включить шунтирующее сопротивление Х_К, значение которого зависит от вида КЗ (таблица 4.1).

Рисунок 4.3 – Схема замещения электрической сети для аварийного режима

В схеме замещения послеаварийного режима аварийный шунт отключен, схема имеет вид, показанный на рисунке 4.4, сопротивления линий увеличиваются.

Рисунок 4.4 – схема замещения электрической сети для ПАВ режима

Амплитуду характеристики мощности определяет индуктивное сопротивление системы.

Общая формула для нахождения амплитуды мощности имеет вид:

где Y₁₁ и Y₁₂ – собственная и взаимная проводимости схемы замещения;

δ – угол между векторами ЭДС и напряжения.

Определим предельный угол отключения КЗ:

где .

Представленная зависимость может быть определена из уравнения движения ротора – нелинейное дифференциальное уравнение, которое можно решить методом последовательных интервалов (численное интегрирование).

По выражению (4.12) строится угловая характеристика активной мощности генератора, которая будет иметь вид синусоиды, представленной на рисунке 4.5. Это графическая зависимость активной мощности Р от угла δ.

Рисунок 4.5 – Угловая характеристика генератора

При внезапном отключении ВЛ ротор генератора не успевает из-за инерции мгновенно изменить угол δ. Поэтому режим будет характеризоваться точкой b на угловой характеристике – ПАВ. После уменьшения его мощности возникает избыточный ускоряющий момент, под действием которого угловая скорость ротора, а, следовательно, и угол δ увеличиваются. С увеличением угла мощность генератора возрастает по характеристике ПАВ. В процессе ускорения ротор генератора по инерции проходит точку с, после которой его вращающий момент становится опережающим. Ротор начинает затормаживаться и начиная с точки d его угловая скорость уменьшается. При этом возникают затухающие колебания нового установившегося режима, соответствующего точке с. Если угловая скорость ротора возрастает до значения, соответствующего точке е или другим точкам на нисходящей части характеристики, то генератор выпадает из синхронизма. Следовательно, об изменении устойчивости системы можно судить по изменению угла δ во времени.

Характеристики

Список файлов ВКР