Переходные процессы в электрических системах
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра «Системы электроснабжения»
Курсовая работа
по курсу «Переходные процессы в электрических системах»
Э-468.1004.035.00.00 ПЗ
Нормоконтролер
Столбов Ю.А.
«__»________2006 г.
Руководитель
Столбов Ю.А.
«__»________2006 г.
Автор проекта
студент группы Э–468
Павлов Е.В.
«__»________2006 г.
Проект защищен с оценкой
________________
«__»________2006 г.
Челябинск
2006
Задание
Генераторная станция работает на шины бесконечной мощности через две параллельные линии 2хАС-F и передает мощность при (рис. 1). Напряжение на шинах приемной системы поддерживается неизменным, равным . Генераторы оснащены системой АРВ пропорционального действия.
Рисунок 1. Схема системы
1. Используя постоянные четырехполюсника, построить круговые диаграммы и угловые характеристики передачи при условии поддержания неизменным тока возбуждения генератора.
2. Построить статическую и динамическую угловые характеристики генераторной станции и определить коэффициент запаса статической устойчивости для каждой из характеристик при угле , соответствующем передаваемой мощности .
3. Выявить влияние коэффициента мощности нагрузки на запас статической устойчивости системы при условии поддержания неизменной величины передаваемой активной мощности .
4. Проверить статическую устойчивость системы без учета действия АРВ, найти частоту и период собственных колебаний в различных режимах без учета и с учетом демпферного момента. Определить зависимость изменения угла во времени при отклонении ротора на один градус от положения установившегося режима при ; ; и .
5. По заданной принципиальной электрической схеме системы АРВ составить структурную схему электрической системы с АРВ пропорционального действия.
6. Последовательными преобразованиями упростить структурную схему и определить эквивалентную передаточную функцию системы, а также характеристический многочлен системы с учетом наличия АРВ пропорционального действия.
7. Произвести анализ устойчивости системы по алгебраическому критерию Гурвица и частотному критерию Михайлова.
8. Используя D-разбиения, найти область допустимых значений параметра системы АРВ пропорционального действия – .
9. Произвести расчет динамической устойчивости системы с определением предельного угла отключения аварии при двухполюсном коротком замыкании на землю одной из параллельных линий вблизи шин генераторной станции.
Вариант курсового проекта № 35. Исходные данные занесены в
таблицу 1.
Таблица 1
|
№ вар. |
Расчетные данные |
|||||||
|
, кВ |
, МВт |
, км |
, МВт |
, с |
, с |
, с |
||
|
35 |
320 |
484 |
510 |
2 х 300 |
10 |
2,0 |
4,0 |
83 |
|
|
||||||
|
|
, МВА |
,% |
,% |
,о.е. |
||
|
0,85 |
2,0 |
0,3 |
2 х 400 |
2 |
10,5 |
30 |
Аннотация
Павлов Е.В. Исследование статической и динамической устойчивости простейшей регулируемой системы, состоящей из генераторной станции, работающей на шины бесконечной мощности через две параллельные линии
электропередачи. – Челябинск: ЮУрГУ, Э, 2006.
58 с. 28 илл. Библиография литературы – 3 наименования.
Данная курсовая работа посвящена исследованию статической и динамической устойчивости регулируемой системы, включающей в себя генераторную станцию, работающей на шины бесконечной мощности через две параллельные линии электропередачи.
Содержание
3. Влияние коэффициента мощности нагрузки на запас статической устойчивости системы.. 20
5. Структурная схема электрической системы с АРВ пропорционального действия 29
6. Упрощение структурной схемы.. 34
9. Расчет динамической устойчивости системы.. 46
1. Определение параметров схемы замещения и построение круговых диаграмм и угловых характеристик передачи
Для определения параметров схемы замещения системы необходимо выбрать сечение линий электропередач по экономической плотности тока. При этом следует иметь ввиду, что при заданном номинальном напряжении 330 кВ провод в фазе расщепляется на два. В этом случае радиус эквивалентного провода может быть подсчитан по формуле
,
где – действительный радиус провода, мм:
;
– число проводов в фазе;
– среднегеометрическое расстояние между проводами
одной фазы линии (для данной линии не менее 300 мм), мм.
Затем по известным из курса электрических сетей формулам определяются удельные километрические индуктивные и емкостные сопротивления передачи:
Где - среднегеометрическое расстояние между проводами, мм;
Емкостная проводимость
и активное сопротивление одной цепи линий электропередачи
При составлении электрической схемы замещения системы (рис. 2), можно пренебречь активными сопротивлениями и проводимостями трансформатора.
Рисунок 2. Схема замещения системы
Параметры всех элементов, входящих в схему замещения должны быть выражены в относительных единицах, приведенных к базисным условиям. Для упрощения расчетов удобно за базисную мощность принять полную мощность, передаваемую генерирующей станцией в систему бесконечной мощности ,
а за базисное напряжение – напряжение на шинах приемной системы .
,
где
, с
.
Ветвь проводимости, подсоединенная к линиям системы бесконечной мощности, исключается из схемы замещения.
Таким образом, эквивалентная схема замещения системы может быть представлена последовательным соединением двух четырехполюсников, разделенных на рис.2 вертикальной пунктирной линией, Т-образного четырехполюсника, содержащего элементы , и Г-образного, состоящего из элементов и .
Обобщенные постоянные Т-образного четырехполюсника:
Выполним проверку:
Обобщенные постоянные Г-образного четырехполюсника:
;
Делаем проверку расчетов:
Обобщенные постоянные эквивалентного четырехполюсника (рис.3) подсчитываются по формулам
Рисунок 3. Эквивалентный четырехполюсник
Для системы с эквивалентными постоянными уравнения для токов и напряжений будут представлены в виде:
При построении круговых диаграмм вектор напряжения в конце передачи удобно совместить с действительной осью комплексной плоскости мощностей, т.е. . Тогда , а ЭДС генератора будет опережать напряжение на угол нагрузки , т.е. . Из первого уравнения системы получаем:
Тогда комплексы полных мощностей начала и конца передачи определяются выражениями:
,
.
Таким образом, выражения для мощностей начала и конца системы представляют собой сумму двух векторов: для мощности в начале системы первый вектор и второй . Их геометрическая сумма и дает комплекс мощности в начале передачи.
Комплекс мощности в конце передачи состоит из суммы векторов и .
Действительные части этих комплексов представляют собой соответственно активные мощности и , а мнимые – реактивные и . При постоянстве ЭДС в начале и напряжения в конце системы единственной переменной величиной является угол . В этом случае комплексы и остаются неизменными по величине и по фазе, а комплексы и , оставаясь неизменными по величине, изменяют угол поворота с изменением угла . При они занимают положение , где – аргумент комплекса , . При угле , отличном от нуля, они поворачиваются на этот угол: для начала системы – против часовой стрелки и для конца системы – по часовой стрелке (рис. 4).
