prosdo.ru
добавить свой файл
1 2 ... 10 11




Федеральное агентство по образованию

Рубцовский индустриальный институт

ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический

университет им. И.И. Ползунова»
Кафедра электроэнергетики


Н.А. Парфенова


ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Часть 2

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Учебное пособие

для студентов специальности 140211 «Электроснабжение»

Рубцовск 2007
УДК 621.311
Парфенова Н.А Переходные процессы в электроэнергетических системах. Часть 2. Электромеханические переходные процессы: Учебное пособие для студентов специальности 14211 «Электроснабжение» всех форм обучения /Рубцовский индустриальный институт. – Рубцовск, 2007. – 41 с.


Рассмотрено и одобрено на заседании НМС РИИ

Протокол №7 от 14.12.2007.

Рецензент:

нач. лаборатории ОГЭ

РФ ОАО «Алтайвагон» А.В. Кравцов

© Рубцовский индустриальный институт, 2007

СОДЕРЖАНИЕ


СОДЕРЖАНИЕ 4

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ 4

1.1. Основные понятия и определения 4

1.2. Режимы работы системы 5

1.3. Задачи расчета устойчивости и допущения, принимаемые при расчетах 7

1.4. Векторная диаграмма системы электроснабжения 8

Глава 2. СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ 11

2.1. Статическая устойчивость простейшей системы 11

2.2. Уравнение движения ротора генератора 15

Глава 3. ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ 17

3.1. Анализ динамической устойчивости простейшей системы графическим методом 17

3.2. Определение размаха колебаний и проверка устойчивости 20


при внезапном изменении нагрузки генератора 20

3.3. Определение предельного угла отключения 23

короткого замыкания 23

3.4. Динамическая устойчивость при КЗ на линии 25

3.5. Решение уравнения движения ротора генератора методом последовательных интервалов 29

Глава 4. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 31

4.1. Классификация мероприятий по повышению устойчивости систем электроснабжения 31

4.2. Использование регуляторов электростанций 32

4.3. Использование устройств релейной защиты и автоматики 35

4.4. Нагрузочные резисторы 38


ЧАСТЬ 2. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ




1.1. Основные понятия и определения



Передача электрической и тепловой энергии от источников к потребителям производится энергетическими системами.

Приемники электрической энергии промышленных предприятий получают питание от системы электроснабжения, которая является составной частью энергетической системы.

Системой электроснабжения (СЭС) называется совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для производства, преобразования и распределения электроэнергии.

Энергетическая система – это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, потребителей электроэнергии и теплоты, связанных общим режимом и непрерывным процессом производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии.

Электроэнергетическая (электрическая) система – это часть энергетической системы без тепловых сетей и потребителей теплоты. Она представляет собой совокупность отдельных элементов, в число которых входят:
  1. силовые элементы системы, вырабатывающие, преобразующие, передающие, распределяющие и потребляющие электрическую энергию, к ним относятся генераторы с первичными двигателями, силовые трансформаторы, выпрямители, ЛЭП и т.д.;


  2. элементы управления системы, изменяющие и регулирующие состояние системы (регуляторы возбуждения синхронных машин, регуляторы частоты, реле, выключатели и т.д.).

Работа электрической системы прежде всего характеризуется значениями мощности, вырабатываемой генераторами и передаваемой потребителям. Вырабатываемая мощность – это количественный показатель работы электрической системы. Качество вырабатываемой энергии характеризуется величиной напряжения у потребителя и частотой. Дополнительными показателями являются: симметрия напряжения, синусоидальная форма кривой напряжения.

Характеристикой работы системы в узловых точках сети являются значения напряжений и токов.

К параметрам элементов системы относятся сопротивления и проводимости, коэффициенты трансформации, постоянные времени, коэффициенты усиления и другие параметры, определяемые физическими свойствами и схемой соединения элементов, а также расчетными данными.

Режимом называется состояние системы в любой момент времени.

К параметрам режима относятся значения мощности, напряжения, тока, угол сдвига векторов ЭДС и напряжения.

1.2. Режимы работы системы



В электроэнергетической системе могут иметь место установившиеся и переходные режимы. В установившемся режиме реальной системы его параметры постоянно меняются, что связано со следующими факторами:

- изменением нагрузки и реакцией на эти изменения регулирующих устройств;

- нормальными эксплуатационными изменениями схемы коммутации системы;

- включением и отключением отдельных генераторов или изменением их мощности.

Таким образом, в установившемся режиме системы всегда есть малые возмущения параметров ее режима, при которых она должна быть устойчива.

Основной задачей электроэнергетической системы является поддержание устойчивости данного режима.

Статическая устойчивость - это способность системы восстанавливать исходный (или близкий к исходному) режим после малого его возмущения.


Аварийные режимы в электрической системе возникают при КЗ, аварийных отключениях нагруженных агрегатов или линий и т.п. Под действием больших возмущений возникают резкие изме­нения режима.

Динамическая устойчивость - это способность системы возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после большого возмущения.

Разновидностью динамической устойчивости является результирующая устойчивость - способность СЭС восстанавливать синхронную работу машин после допустимого по условиям эксплуатации асинхронного режима.

Различают три основных вида расчетных режимов:


  1. нормальный установившийся, применительно к которому проектируется система и определяются технико-экономические характеристики;

  2. послеаварийный установившийся режим, наступает после аварийного отключения поврежденного элемента, в этом режиме система работает с несколько худшими технико-экономическими характеристиками;

  3. переходный режим, во время которого система переходит от одного состояния к другому.

На рисунке 1.1:

(1) - нормальный установившийся режим №1;

(3.1) – нормальный переходный процесс имеет место при нормальной эксплуатации в результате действия регулирующих устройств или возникает при обычных эксплуатационных операциях - включении и отключении трансформаторов, отдельных ЛЭП, незначительных нагрузок, что вызывает малые возмущения в системе;

(2.1) - нормальный установившийся режим №2;

(3.2) – аварийный переходный процесс возникает вследствие каких-либо резких аварийных изменений режима системы: при изменении схемы соединения системы или отключении агрегатов, ЛЭП, несущих значительные нагрузки, при коротких замыканиях в элементах системы, что вызывает большие возмущения в системе;

(2.2) – послеаварийный благополучный режим может наступить, если система до переходного процесса была очень устойчивая;

(2.3) – послеаварийный установившийся режим, не требующий немедленной ликвидации, возникает при работе элементов системы с допустимой перегрузкой (перегрузка трансформаторов до 40%, кабельных линий – до 25-30% и т.д.);

(2.4) - неблагоприятный послеаварийный режим, требующий немедленной ликвидации, возникает, если вырабатываемой активной мощности генераторов недостаточно, что ведет к уменьшению частоты в системе и снижению напряжения.

Рис. 1.1. Режимы и процессы в электрических системах

1.3. Задачи расчета устойчивости и допущения, принимаемые при расчетах



При анализе статической устойчивости системы возникает ряд задач, которые решаются в проектных и эксплуатационных организациях. К таким задачам относятся:

а) расчет параметров предельных режимов (предельной передаваемой мощности по линиям энергосистемы, критического напряжения узловых точек системы, питающих нагрузку, и т. д.);

б) определение значений коэффициентов запаса по напряжению и мощности;

в) выбор мероприятий по повышению статической устойчивости энергосистем или обеспечению заданной пропускной способности передачи;

г) разработка требований, направленных на улучшение устойчивости систем. Выбирается настройка АРВ, обеспечивающая требуемую точность поддержания напряжения.

Задачи анализа динамической устойчивости связаны с переходом системы от одного установившегося режима к другому. Это следующие задачи:

а) расчет параметров динамического перехода при эксплуатационном или аварийном отключениях нагруженных элементов электрической системы;

б) определение параметров динамических переходов при коротких замыканиях в системе с учетом различных факторов:

- возможного перехода одного несимметричного КЗ в другое (например, однофазного в двухфазное);

- работы автоматического повторного включения элемента, отключившегося после КЗ, и т.д.


Результатами расчета динамической устойчивости являются:

- предельное время отключения расчетного вида КЗ в наиболее опасных точках системы;

- паузы систем АПВ, установленных на различных элементах электрической системы;- параметры систем автоматического ввода резерва (АВР).

В практических расчетах, в дополнение к принятым при анализе электромагнитных переходных процессов допущениям, принимаются еще ряд допущений, которые, упрощая анализ электромеханических переходных процессов, не приводят к существенным погрешностям их расчета.


  1. Предполагается, что скорость вращения роторов синхронных машин при протекании электромеханических переходных процессов изменяется при небольших пределах (2-3%) синхронной скорости.

  2. Считается, что изменение электрической мощности генератора происходит мгновенно.

  3. Изменение режимов СЭС можно отразить в схеме, если ввести новые значения ЭДС генераторов, мощностей, сопротивлений.

  4. Несимметричные режимы с помощью схем замещения можно привести к симметричным режимам. При этом считается, что изменения движения ротора вызваны только моментами, создаваемыми токами прямой последовательности.

  5. Насыщение стали в генераторах и трансформаторах не учитывается.

  6. Результирующее потокосцепление обмотки возбуждения в продольной оси в течение переходного процесса постоянно, что соответствует постоянству ЭДС на зажимах генератора, приложенной за сопротивлением.




следующая страница >>