Методические указания к лабораторным работам Дисц. “Переходные процессы в электрических (стр. 3 из 9)

а) однофазное короткое замыкание;

б) двухфазное короткое замыкание;

в) двухфазное короткое замыкание на землю;

г) трехфазное короткое замыкание.

5. Повторить выполнение п. 4 при изменении одного из параметров элементов системы:

а) инерционной постоянной агрегата в пределах

с;

б) постоянной времени обмотки возбуждения генератора

с;

в) активной Р и реактивной Q мощностей, отдаваемых в систему, в пределах Р =1¸0,4 о.е., Q =0¸0,8 о.е.;

г) кратности форсировки возбуждения

в пределах .

6. Выполнить анализ полученных результатов, оценить влияние различных факторов на величину предельного времени отключения короткого замыкания.

7. Дать рекомендации по быстродействию устройств релейной зашиты с целью сохранения динамической устойчивости при различных видах короткого замыкания и различных значениях параметров режима и параметров системы.

8. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета

1. Дать чертеж принципиальной схемы системы и схемы замещения с указанием технических характеристик оборудования и рассчитанных значений режима и системы.

2. Привести таблицы результатов расчетов на ПЭВМ величин предельного времени отключения короткого замыкания при вариации параметров.

3. Построить зависимости S(t), d (t),

,

, для одного из случаев короткого замыкания при устойчивом и неустойчивом переходных процессах.

4. Представить выводы по работе, в которых должны содержаться анализ полученных результатов и даны рекомендации по выбору предельного времени отключения из условия работы релейной защиты.

Пояснения к работе

Схема исследуемой электрической системы представлена на рис.1 (см. М.У. к лаб. раб. № 1).

Примем, что генераторы станции исследуемой системы снабжены быстродействующей системой возбуждения, обеспечивающей форсировку возбуждения в момент возникновения короткого замыкания. Примем также, что в математической модели можно не учитывать влияние демпферных контуров, насыщение стали, электромагнитные переходные процессы в статоре генератора, активные сопротивления в элементах схемы, генерацию реактивной мощности ЛЭП и, кроме того, изменение частоты вращения роторов генераторов (т. к. она меняется не более, чем на 2-3% от синхронной). В этом случае несимметричные короткие замыкания могут анализироваться по первой гармонике тока прямой последовательности при включении в точку короткого замыкания соответствующего шунта. Короткое замыкание принимается в начале ЛЭП.

Динамическая устойчивость электрических систем исследуется с помощью решения системы нелинейных дифференциальных уравнений. Переходный процесс определяется путем численного их интегрирования. При этом предварительно производится расчет нормального режима, а затем путем расчета на ПЭВМ определяются параметры переходного процесса в функции времени.

При расчетах динамической устойчивости рассматривают сложный переход, т. е. рассчитывают нормальный, аварийный и послеаварийный режимы работы системы.

Для нормального режима, т. е. до возникновения короткого замыкания, схема замещения системы имеет вид, приведенный на рис. 2 (см. М.У. к лаб. раб. №1). Параметры нормального режима определяются по выражениям (1) - (13) (см. М.У. к лаб. раб. №1).

Для аварийного режима (интервал времени от момента возникновения короткого замыкания до его отключения) схема замещения исследуемой электрической системы имеет вид, представленный на рис. 1.

Рис. 1. Схема замещения эл. системы для расчета динамической устойчивости

В силу того, что потокосцепление статора и обмотки возбуждения генератора в начальный момент нарушения режима можно принять неизменными, эквивалентный генератор на этой схеме представлен переходной э.д.с.

за переходным сопротивлением .

Величина индуктивного сопротивления шунта короткого замыкания

определяется в зависимости от вида короткого замыкания. Для схемы, представленной на рис. 1, величина сопротивления , например, относительно точки короткого замыкания К вычисляется следующим образом.

Определяются суммарные индуктивные сопротивления обратной

и нулевой последовательностей:

(1)

где

- индуктивное сопротивление обратной последовательности генератора;

- эквивалентное сопротивление двухцепной линии;

- сопротивление нулевой последовательности линии, принятое равным трехкратному сопротивлению прямой последовательности линии, .

Индуктивное сопротивление шунта короткого замыкания для различных видов коротких замыканий составляет:

- при трехфазном к.з. -

,

- при двухфазном к.з. на землю -

,

- при двухфазном к.з. -

,

- при однофазном к.з. -

.

В послеаварийном режиме, т.е. в интервале времени после отключения короткого замыкания, схема замещения исследуемой системы представляется так же, как и на рис. 1, но с отключением шунта короткого замыкания и одной цепи линии электропередачи.

Переходные процессы в исследуемой электрической системе (рис.1) описываются следующей системой уравнений, записанной в осях d, q, жестко связанных с ротором:

(2)

В выражения системы уравнений (2) дополнительно к выражениям (1) - (13) (см. М.У. к лаб. раб. №1) обозначено:

- составляющие тока по осям d и q в линии (внешней сети),

- составляющие тока в шунте короткого замыкания,

- инерционная постоянная генератора и турбины,

- постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутом статоре,

- напряжение возбуждения,

- проводимость шунта к.з.,

- мощность турбины,

- кратность форсировки возбуждения,

- скольжение ротора относительно вектора напряжения шин бесконечной мощности,

- синхронная частота вращения,

- символ дифференцирования.

Система уравнений (2) состоит из трех дифференциальных уравнений первого порядка и десяти алгебраических. Здесь 1-е и 2-е уравнения описывают процессы в статорной цепи генератора, 3-е - переходный процесс в обмотке возбуждения, 4-е и 5-е описывают движение ротора, 6-е уравнение определяет связь между переходной и синхронной э.д.с., 7-е и 8-е уравнения описывают переходный процесс во внешней цепи, при помощи 9-го и 10-го уравнений определяются токи генератора и в шунте короткого замыкания, а с помощью 13-го - напряжение возбуждения генератора при форсировке.

После ряда преобразований исходная система уравнений (2) может быть приведена к виду, удобному для реализации на ПЭВМ, т. е. к системе уравнений (3).

	(3)

Решение этой системы осуществляется методом Рунге-Кутта 4-го порядка с автоматическим выбором шага интегрирования.