Методичка к ИДЗ ЭлМехПП

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ.

Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 100400 «Электроснабжение»

Тольятти 2002

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

УДК 621.34

Рассмотрены вопросы анализа статической и динамической устойчивости систем электроснабжения. Приведены основные теоретические сведения и показан порядок расчета курсовой работы по дисциплине «Электромеханические переходные процессы». Методические указания предназначены для студентов специальности 100400 «Электроснабжение».

Составители: к.т.н., доцент Воробьёв Г.В. к.т.н., доцент Сенько В.В.

.

Утверждено на заседании кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

© Тольяттинский Государственный Университет, 2002 г

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Содержание.
Введение	3
Бланк заданий и таблицы вариантов	4
1.Построение расчетной схемы	9
2.Угловая характеристика генератора, работающего через внешнюю схему на приемную сис-
тему	10
3.Статистическая устойчивость генератора, работающего через внешнююю схему на шины
бесконечной млщности	14
4.Пример расчета угловых характеристик и статистической устойчивости генератора, рабо-
тающего через ЛЭП на шины бесконечной мощности	16
5. Влияние промежуточных нагрузок на статистическую устойчивость электропередачи	30
6.Пример расчета статистической устойчивости устойчивости электропередачи с промеже-
точной нагрузкой	30
7.Статистическая устойчивость узла нагрузки	35
8.Пример расчета статистической устойчивости узла нагрузки	35
9.Статистическая устойчивость синхронных и асинхронных двигателей в узлах нагрузки	37
10.Пример расчета статистической устойчивости синхронных и асинхронных двигателей на-
грузки	37
11.Аварийные угловые характеристики	38
12.Применение метода площадей для анализа динамической устойчивости простых схем	38
13.Пример расчета динамической устойчивости генератора методом площадей	41
14.Приминение метода последовательных интервалов для анализа динамической устойчиво-
сти простых схем	45
15.Предельный угол и предельное время отклонения	46
16.Пример расчета динамической устойчивости простой системы методом последовательных
интервалов	47
17.Устойчивость узлов нагрузки при динамических переходных процессах в системах	55
18.Пример оценки динамической устойчивости нагрузки при аварии в системе	55
19.Устойчивость при пуске двигателей	57
20.Пример расета устойчивости при пуске аснихронного двигателя	59
21Устойчивость при самозапуске двигателей нагрузки	60
22.Пример расчета устойчивости при самозапуске двигателей нагрузки	61
Заключение	63
Литература	64

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Введение.

В данном пособии даны указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Электромеханические переходные процессы». Показано, как провести анализ статической и динамической устойчивости электрической системы с синхронными генераторами (СГ).

По результатам расчета и анализа статических угловых характеристик (при замещении генераторов различными схемами замещения) дан анализ статической устойчивости (СУ) генератора в различных режимах. Показано влияние явнополюсности СГ и влияние промежуточного подключения на угловые характеристики.

С помощью метода площадей и метода последовательных интервалов определена устойчивость работы генератора в динамическом режиме – после различных коротких замыканий. Показана методика анализа динамической устойчивости (ДУ) генератора в зависимости от вида аварии, а также рассмотрены основные мероприятия по сохранению ДУ.

Также проверена возможность самозапуска двигателей нагрузки. В результате проверки решается вопрос о динамической устойчивости системы электроснабжения (СЭС) при

пуске и самозапуске двигателей нагрузки.	Даны предложения по обеспечению статиче-
ской и динамической устойчивости СЭС.

Бланк задания

Индивидуальное расчетное задание по курсу электромеханические переходные процессы.

3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Студент:
Группа:	Э – 40Х
Вариант:	ХХХ	Шифр: ХХХ - ХХ

Построить расчётную эквивалентную схему и рассчитать параметры к ней.

Рассчитать угловую характеристику электропередачи при отключенной подстанции. Произвести анализ статической устойчивости в расчётных режимах. Расчёт статической устойчивости вести при замещении генератора по схемам:

а) Eq = const, xd , xq ; б) EQ = const, xd = xq ;

в) Eq² = const, xd² , xq ; г) Uг = Uгн = const.

Рассчитать аварийные (для всех видов к.з. в расчётной точке) и послеаварийную угловые характеристики электропередачи.

Найти предельные углы и предельные времена отключения аварий.

Примечание: послеаварийной характеристике соответствует отключение одной из цепей участка (головного или концевого) линии, на которой произошло короткое замыкание.

Рассчитать на ЭВМ динамическую устойчивость по программе ds1m3.exe ; самозапуск синхронных двигателей по программе lst2f.exe.

Выполнить пояснительную записку и лист формата А1.

А. Основные параметры ЛЭП

1.Генераторы передающей станции

-количество и мощность, МВт

-cos ϕ

2.Трансформаторы передающей станции

-количество и мощность, МВА

-Uк%

1.Линии

-Uк , кВ

-количество цепей

-наличие грозозащитного троса

-х0, Ом./км

-Полная длина линии, км l

3.Автотрансформаторы

-количество и мощность, МВА

-Uк%

В. Параметры генераторов передающей станции

1.Тип генератора

2.Сопротивления, о. е.

-xd

-xq

-хd”

3.Постоянная инерции Тj, c

C. Мощность к. з. приемной станции

cos ϕпр

Мощность к.з. на зажимах приемной системы, МВА

Схема

D. Параметры промежуточного подключения

1.Количество и мощность трансформаторов Т2, МВА

2.Напряжение, %

-Uвн

-Uвс

-Ucн

3.Нагрузка на шинах 35 кВ, МВА

4.Протяженность линии 35 кВ, км

-Воздушные (всего)

-Кабельные (всего)

5.Нагрузка на шинах 10кВ, МВА

а) Всего б) в том числе СД

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

- Количество и мощность, МВА

-Хd’’

в) ТТ 10/0,4

Мощность, МВА

Uк%

Рк.з., кВт (каждого)

г) кабели 10 кВ Длина, м (каждый)

х0, Ом/км r0, Ом/км

д) кабели 0,4 кВ длина, м (каждый)

х0, Ом/км r0, Ом/км

6.Нагрузка на 0,4 кВ АД мелкие

РΣ, кВт cos ϕ

Обобщённая нагрузка

РΣ, кВт cos ϕ

Расчетная схема:					№ …			,
Вид НКЗ:		k(…) на стороне ВН ,
	Г	10 кВ				Т1		110 кВ

Sк.з.= ….			МВА
λ1 = … λ			, λ2 = … λ , λ3 = … λ
Л1 ВН 110 кВ			АТ

А ТТ

А

ТТ

Задание получил:
студент:	Дата:
Задание выдал:	к. т. н., доцент Сенько В. В.

5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Варианты заданий. (АВС -D)

№	АВС - D	№	АВС - D	№	АВС - D	№	АВС - D
1	112-11	33	113-6	65	111-2	97	114-7
2	214-7	34	211-11	66	213-19	98	212-15
3	311-19	35	312-20	67	214-3	99	313-2
4	413-2	36	414-9	68	412-6	100	411-10
5	511-14	37	512-18	69	513-14	101	514-4
6	612-9	38	613-4	70	614-4	102	611-14
7	713-6	39	714-2	71	711-18	103	712-7
8	814-8	40	811-7	72	812-13	104	813-17
9	121-1	41	122-13	73	123-5	105	124-6
10	222-13	42	223-9	74	224-1	106	221-9
11	323-10	43	324-3	75	321-9	107	322-1
12	424-4	44	421-19	76	422-8	108	423-16
13	521-17	45	522-1	77	523-17	109	524-8
14	622-3	46	623-16	78	624-7	110	621-4
15	723-15	47	724-14	79	721-11	111	722-11
16	824-11	48	821-17	80	822-15	112	823-13
17	131-18	49	132-3	81	133-13	113	134-3
18	232-12	50	233-12	82	234-3	114	231-19
19	333-16	51	334-8	83	331-12	115	332-16
20	434-2	52	431-5	84	432-14	116	433-5
21	531-19	53	532-18	85	533-10	117	534-10
22	632-20	54	633-10	86	634-18	118	631-2
23	733-12	55	734-17	87	731-16	119	732-12
24	834-5	56	831-11	88	832-5	120	833-11
25	141-13	57	142-15	89	143-1	121	144-20
26	242-3	58	243-2	90	244-7	122	241-18
27	343-18	59	344-13	91	341-9	123	342-3
28	444-8	60	441-18	92	442-2	124	443-9
29	541-1	61	542-1	93	543-20	125	544-1
30	642-9	62	643-15	94	644-4	126	641-13
31	743-7	63	744-9	95	741-8	127	742-17
32	844-16	64	841-14	96	842-6	128	843-8

6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблицы вариантов

А) ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СХЕМЫ.

						Вариант
			1	2	3	4	5	6	7	8
1	Генераторы передающей станции:
	- количество и мощность, МВт		2х200	3х200	2х150	3х80	3х50	2х50	3х30	2х40
	- cosφн		0,850	0,800	0,850	0,800	0,800	0,800	0,800	0,800
2	Трансформаторы	передающей
	станции:
	- количество и мощность, МВт		2х240	3х120	2х180	3х120	3х80	2х80	3х50	2х50
	- Uк, %		7,0	6,0	6,5	6,0	5,5	5,5	5,0	5,0
3	Линия:
	- Uн, кВ		220	220	220	220	110	110	110	110
	- количество цепей		2	2	2	2	2	2	2	2
	- наличие грозозащитного троса		есть	Есть	есть	есть	есть	нет	нет	нет
	- Х0, Ом/км		0,40	0,42	0,44	0,40	0,42	0,44	0,40	0,42
	- полная длина линии, км		200	240	280	320	150	180	210	240
4	Автотрансформаторы	приемной
	системы:
	- количество и мощность, МВА		2х300	2х200	2х200	2х150	2х150	2х150	2х100	2х100
	- Uк, %		6,0	6,0	6,0	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5

В) ПАРАМЕТРЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТАНЦИИ.

				ВАРИАНТ
		1	2		3	4
1	Тип генератора	ГГ	ГГ		ТГ	ГГ
2	Сопративления, о.с.
	- Хd	0,80	0,70		1,20	1,000
	- Xq	0,60	0,50		1,20	1,000
	Xd″	0,200	0,250		0,130	0,110
3	Постоянная инерция, С
	- Тj	8	7		6	5

С) МОЩНОСТЬ К.З. ПРИЕМНОЙ СТАНЦИИ.

				Вариант
		1	2		3	4
1	Мощность к.з. на зажимах прием-	4000	6000		8000	10000
	ной системы, МВА
2	Схема	1	2		3	4
3	Cosφприем	0,85	0,87		0,89	0,91

7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

D) ПАРАМЕТРЫ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ.

											Вариант
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	Кол-во и мощность трансфр-в,	2х40	2х40	2х40	2х40	2х40	2х50	2х50	2х50	2х50	2х50	2х60	2х60	2х60	2х60	2х60	2х30	2х30	2х30	2х30	2х30
	МВА
2	Напряжения, %
	- Uвн	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	11,0	11,0	11,0	11,0	11,0	11,0	11,0	11,0	11,0	11,0
	- Uвс	4,0	4,0	4,0	4,0	4,5	4,5	4,5	4,5	5,0	5,0	5,0	5,0	4,5	4,5	4,5	4,5	4,0	4,0	4,0	4,0
	- Uсн	3,5	3,5	3,5	3,5	4,0	4,0	4,0	4,0	4,5	4,5	4,5	4,5	5,0	5,0	5,0	5,0	5,5	5,5	5,5	5,5
3	Нагрузка на шинах 35кВ,	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
	МВА
4	Протяжность линий 35 кВ, км:
	- воздушные (всего)	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80	75	70	65	60	55	50	45
	- кабельные (всего)	5	4	3	2	1	0	1	2	3	4	5	4	3	2	1	0	1	2	3	4
5	Нагрузка на шинах 10кВА:
	- всего, МВА
	- в т.ч. синхронные двигатели:
	- количество и мощность	3х1	4х1	3х2	4х2	3х1	4х1	3х2	4х2	3х1	4х1	3х2	4х2	3х1	4х1	3х2	4х2	3х1	4х1	3х2	4х2
	- X″d	0,15	0,18	0,20	0,23	0,25	0,23	0,20	0,18	0,15	0,18	0,20	0,23	0,25	0,23	0,20	00,18	0,15	0,18	0,20	0,23
	- трансформаторы 10/0,4кВ
	- мощность, МВА	2х1	2х2	2х3	2х4	2х5	2х6	2х7	2х6	2х5	2х4	2х3	2х2	2х1	2х2	2х3	2х4	2х5	2х6	2х5	2х4
	- Uк, %	6,0	5,5	5,0	5,5	6,0	5,5	5,0	5,5	6,0	5,5	5,0	5,5	6,0	5,5	5,0	5,5	6,0	5,5	5,0	5,5
	- ∆Рк.з., кВт (каждого)	30	50	80	100	120	150	180	1500	120	100	80	50	30	50	80	100	120	150	120	100
	- кабели 10кВ
	- длина, м (каждого)	500	450	400	350	300	250	200	150	100	150	200	250	300	350	400	450	500	450	400	350
	- хо, Ом/км	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08
	- rо, Ом/км	3,50	3,60	3,70	3,80	3,90	4,00	3,90	3,80	3,70	3,60	3,50	3,60	3,7	3,80	3,90	4,00	3,90	3,80	3,70	3,60
	- кабели 0,4кВ
	- длина, м (каждого)	30	35	40	45	50	55	60	55	50	45	40	35	30	35	40	45	50	55	60	35
	- хо, Ом/км	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08
	- rо, Ом/км	1,80	1,85	1,90	1,95	2,00	2,05	2,10	2,15	2,2	2,15	2,10	2,05	2,00	1,95	1,90	1,85	1,80	1,85	1,90	1,95
6	Нагрузка на 0,4 кВ:
	- АD мелкие РΣ кВт	400	600	800	1000	1200	1400	1600	1600	1600	1400	1400	1200	500	400	800	1000	2000	3000	2000	4000
	- cos φср	0,80	0,80	0,80	0,85	0,85	0,85	0,80	0,80	0,80	0,85	0,85	0,85	0,80	0,80	0,80	0,85	0,850	0,85	0,80	0,80
	- обобщенная SнΣ кВА	1000	1000	2000	2000	3000	3000	4000	4000	5000	5000	4000	2000	100	100	2000	4000	5000	6000	7000	3000

8

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

Расчеты устойчивости целесообразно производить с приведением схем к одной ступени напряжения в относительных единицах. Для упрощения, в исходных схемах не учитывают нелинейность характеристик генераторов и трансформаторов, пренебрегают их токами намагничивания, считают фазы симметричными (до точек к. з.). Если в процессе расчета не стремятся выяснить устойчивость нагрузок, то их, как правило, замещают эквивалентными комплексными сопротивлениями ZH. Принимают и другие упрощающие допущения, которые будут оговорены ниже.

За базисную мощность Sб целесообразно принимать номинальную мощность эквивалентного генератора, устойчивость которого исследуется, или любое число, кратное 10 (10, 100, 1000 МВА и т. д.), близкое к установленной мощности генераторов в расчетной схеме. При исследовании устойчивости дальних электропередач удобно принимать в качестве базисной натуральную мощность линии.

Приведение схем обычно осуществляют по средне-номинальным напряжениям, при-

нимая их равными 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15 кВ. Тогда формулы для вычисления параметров эквивалентной схемы замещения имеют вид:

1)	для генераторов								Sб
		x¢¢d(б) = x¢d¢ ×		Sб				x¢¢d(б) = xd ×		(1)
где x′d′ , xd -				SH					SH
		сверхпереходное сопротивление генератора и его синхронное сопротивление по
		продольной оси в относительных единицах (по отношению к номиналу);
	SH -	номинальная мощность генератора, МВА;
2)	для трансформаторов						Sб
		xТ(б) =	ик		×					(2)
							SH
		100

где ик – номинальное напряжение короткого замыкания двухобмоточного трансформатора (%), либо напряжение короткого замыкания стороны трехобмоточного трансформатора), определяемое по формулам

икВ = 0,5(ик В-Н + ик В-С - ик С-Н),

икС = 0,5(ик В-С + ик С-Н - ик В-Н),

икН = 0,5(ик В-Н + ик С-Н - ик В-С),

(3)

SH – номинальная мощность трансформатора (автотрансформатора), МВА;

3)

для токоограничивающего реактора

= xp

×

Sб

xр(б)

(4)

3UHIH

где хр - сопротивление реактора в относительных единицах (по отношению к номиналу),

UН - его средне-номинальное напряжение, кВ,

IH - номинальный ток реактора, кА;

4)

для линии электропередачи (воздушных, кабельных)

Sб

Sб

xл(б) = х

l

×

, rл(б) = r l×

(5)

UH2

UH2

0

0

где х0, r0 - удельные индуктивное и активное сопротивления линии, Ом/км,

l - длина линии, км,

5)

UН - средне-номинальное напряжение линии, кВ,

для нагрузок

Sб

zн(б) =

(6)

SH

где SH = PH - jQH - сопряженный вектор полной мощности нагрузки

∙

∙

= PH + jQH

(7)

SH = UH I

9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com