Контрольные вопросы

1. Где применяется отключение генераторов для повышения предела динамической устойчивости и в чем проявляется неоднозначность данно­го мероприятия?

2. Почему электрическое торможение параллельного типа малоэффек­тивно на ГЭС с капсульными гидрогенераторами?

3. Какие возможны способы реализации электрического торможения параллельного типа?

4. Какое противоаварийное управление: отключение части генерато­ров или разгрузку турбин предпочтительнее выполнять на ТЭС?

Работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

МЕЖСИСТЕМНОЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Цель работы - знание основных факторов, определяющих устойчи­вость взаимного движения роторов генераторов передающей и приемной энергосистем, умение выбрать комплекс противоаварийных управляющих воздействий.

Программа работы

1. Выполнить задание на подготовительную работу.

2. Для исходного режима, отвечающего загрузке Р_ВЛ межсистемной электропередачи на 50% пропускной способности, оценить динамиче­скую устойчивость при отключении одной из параллельных цепей ВЛ (про­стой переход). Определить минимально необходимую дозировку САОН в приемной системе для данного аварийного возмущения.

3. Для исходного режима, отвечающего 20%-ному запасу пропускной способности электропередачи, оценить устойчивость переходного процес­са при двухфазном на землю к.з. с последующим отключением поврежден­ной цени межсистемной ВЛ в цикле трехфазного АПВ.

4. Выбрать комплекс мероприятий в приемной и передающей системах, обеспечивающий оптимальное противоаварийное управление для возмущающего воздействия (п. 3).

5. Составить отчет в соответствии с требованиями к его содержа­нию.

Задание на подготовительную работу

1. Ознакомиться с особенностями протекания электромеханических переходных процессов, определяющихся взаимным движением роторов гене­раторов приемной и передающей энергосистем.

2. Ответить на контрольные вопросы.

3. В соответствии с вариантом задания табл. 2 рассчитать парамет­ры схемы замещения и исходных установившихся режимов, отвечающих загрузке межсистемной электропередачи на 50 и 80% пропускной способности.

Содержание отчета

1. Схема энергосистемы и ее параметры.

2. Результаты расчета установившихся режимов для п. 2 и 3.

3. Графики изменения взаимного угла, отвечающие простому перехо­ду к схеме послеаварийного режима (п.2), при отсутствии и при дейст­вии САОН.

4. Результаты расчетов на ЭВМ (п. З), определяющие дозировку проти­воаварийных управляющих воздействий.

5. Выводы по работе, содержащие анализ особенностей противоаварийного управления, обеспечивающего устойчивость взаимного движения роторов генераторов.

Методические указания

Работа выполняется применительно к схеме энергообъединения (рис.5), содержащего две электрические станции с местной нагрузкой, связанные между собой двухцепной линией электропередачи. Расчетная схема показана на рис. 2.

Приведение параметров схемы замещения к базисным условиям удобно производить, полагая, например, U_δ=U_{ВЛ ном}, S_δ=S_{Г1 ном} .Тогда для генератора Г1 получим:

№ вари анта	SГ1 ном, SТ1 ном, МВА	SГ2 ном, SТ2 ном, МВА	nГ1и nТ1	nГ2 и nТ2	ТJ1 ном, с	Тип эл. ст. 1	ТJ2 ном, с	Тип эл. ст. 2	хВЛ, Ом	РН1, МВт	РН2, МВт	U1, кВ	U2, кВ
1	5000	4000	10	8	10	ГЭС	5	ТЭС	60	3500	3000	230	220
2	5000	6000	10	6	12	ГЭС	6	ТЭС	70	3500	5000	242	230
3	10000	9000	20	20	6	ТЭС	10	ГЭС	70	8000	8000	363	330
4	6000	4000	10	10	6	ТЭС	12	ГЭС	80	3000	4000	525	500
5	4500	3500	15	7	10	ГЭС	5	ТЭС	70	3000	2500	230	220
6	3000	4000	6	10	5	ТЭС	10	ГЭС	60	1000	2500	347	330
7	5000	4500	15	10	15	ГЭС	5	ТЭС	100	2000	4000	500	300
8	12000	10000	20	20	5	ТЭС	10	ГЭС	70	9000	8000	363	330

Таблица 2

Варианты заданий к работе 3

Примечания:

1. Коэффициент мощности нагрузки считать одинаковым для нагрузок Н1 и Н2 (cos φ_н=0,9).

2. Переходное индуктивное сопротивление эквивалентных генераторов Г1 и Г2 считать одинаковым: х΄_d=0.3 (о.е.ном).

3. Индуктивное сопротивление трансформаторов Т1 и Т2 считать одинаковыми: х_Т=0,1 (о.е.ном).

Рис. 11. Расчетная схема замещения энергообъединения.

Для трансформатора Т1, учитывая, что S_{Т1 ном} = S_{Г1 ном}, также получим

для линии электропередачи х_ВЛ(о.е.δ)=х_ВЛ(Ом)/z_δ, где z_δ=U_δ² /S_δ .

Для трансформатора Т2 и генератора Г2 можно записать:

Мощности нагрузок Н1 и Н2 пересчитываются по формулам:

Заданными при расчете параметров установившегося режима считаются также модули напряжений U₁(о.е.δ)=U₁(кВ)/U_δ, U₂(о.е.δ)=U₂(кВ)/U_δ и мощность P_ВЛ(о.е.δ)=Р_ВЛ(МВт)/S_δ, передаваемая по межсистемной BJI в исходном режиме.

Фазовый сдвиг δ_ВЛ между векторами напряжений Ú₁ и Ú₂ определяется выражением

Реактивная мощность в начале линии

Аналогично, в конце линий Р΄_ВЛ=Р_ВЛ,

Мощности генераторов Г1 и Г2 (на шинах высшего напряжения) определяются из баланса мощностей в узлах 1 и 2:

где

Совместив с действительной осью вектор напряжения в одном из узлов (например, полагая δ_U1=0), получим

Индуктивное сопротивление шунта при двухфазном на землю к. з. приближенно можно определить как x_к.з.≈0,7 х_Т1(о.е.σ), так как с, причем х_2Σ >> х_0Σ, х_0Σ ≈ х_Т1.

Исходные данные для расчетов динамической устойчивости на ЭВМ необходимо подготовить в соответствии с описанием программы ДИНАМИКА.

При выполнении работы необходимо рассмотреть комплекс мероприя­тий в приемной и передающей энергосистемах, обеспечивающих сохранение устойчивости взаимного движения роторов генераторов. На тепловых станциях передающей системы, как и в работе 2, возможно экстренное регулирование паровых турбин либо подключение устройств ЭТ. На ГЭС допускается отключение части генераторов, а регулирование мощности турбин производится весьма медленно и на предел динамической устойчи­вости практически не влияет. В приемной энергосистеме возможно дейст­вие САОН; предлагается, что к САОН подключено 20% потребителей.

Естественно, дозировку управляющих воздействий целесообразно подобрать таким образом, чтобы использование САОН было минимальным.

Контрольные вопросы

1. В чем отличие электромеханического переходного процесса в электрообъединении, содержащем две электрические станции, по сравнению с работой электрической станции на мощную энергосистему?

2. Возможно ли сохранение устойчивости взаимного движения, если устойчивость абсолютного движения нарушена?

3. Почему применение САОН нежелательно?

4. Возможно ли обеспечение динамической устойчивости лишь за счет мероприятий в передающей части энергообъединения?

Работа 4

СИНХРОННАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

ОБЪЕДИНЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Цель работы - знание специфики электромеханических переходных процессов в энергообъединении, выбор средств и дозировки управляющих воздействий при аварийных возмущениях.

Программа работы

1. Выполнить задание на подготовительную работу.

2. Оценить устойчивость параллельной работы энергообъединения при аварийных возмущениях на участках BJI (двухфазное на землю к.з, вблизи шин электрической станции с последующим трехфазным АПВ поврежденного участка).

3. Выбрать наиболее эффективный способ противоаварийного управ­ления и дозировку управляющих воздействий при аварийных возмущениях п. 2, приводящих к нарушению динамической устойчивости.

4. Составить отчет по работе в соответствии с требованиями к его содержанию.

Задание на подготовительную работу

1. Ознакомиться с особенностями взаимного движения роторов гене­раторов при аварийных возмущениях в многомашинных схемах.

2. Ответить на контрольные вопросы.

3. В соответствии с вариантом задания табл. 3 и рекомендуемыми базисными условиями рассчитать параметры схемы замещения.

4. Определить параметры исходного установившегося режима, необ­ходимые для расчетов динамической устойчивости на ЭВМ.

5. Рассчитать значения х_к.з. для двухфазных на землю, к.з. вблизи шин электрических станций.

Таблица 3

Параметры схемы замещения и исходного установившегося режима

к работе 4.

№ вари-анта	SГ1 ном, ST1 ном	SГ2 ном, ST2 ном	SГ3 ном, ST3 ном	nГ1 nТ1	nГ2 nТ2	nГ3 nТ3	TJ1	TJ2	TJ3
	МВА						ном. с
1	450	350	350	3	4	3	5	10	5
2	350	300	300	4	3	3	8	5	5
3	500	350	450	5	6	4	6	4	12
4	450	500	350	5	5	5	12	5	5
5	1300	800	700	5	4	5	12	6	6
6	350	300	400	3	6	4	5	6	10
7	1200	1500	1000	6	8	5	5	6	10
8	550	600	350	3	5	2	5	10	5

хВЛ1	хВЛ2	РГ1	РГ2	РН1	РН2	РН3	U1	U2	U3
Ом		МВт					кВ
32	25	80	170	350	0	150	110	115	121
30	20	260	90	0	200	250	115	110	110
80	50	110	300	530	0	210	220	220	242
90	85	380	90	0	570	110	230	230	230
150	100	1000	300	0	900	750	525	525	500
30	35	100	200	400	0	100	110	110	121
160	75	300	1200	1200	0	650	500	500	500
30	40	100	400	400	0	200	110	110	110

Примечания:

1. Коэффициент мощности считать одинаковым для всех нагрузок (cos φ_н=0,9).

2. Переходные индуктивные сопротивления х΄_d одинаковы для всех генераторов (х΄_d=0,3(о.е.ном)).

3. Индуктивные сопротивления трансформаторов х_Т одинаковы (х_Т=0,1(о.е.ном)).

4. Считать, что для ГЭС Т_{J ном}>8 с.

Содержание отчета

1. Расчетная схема, параметры схемы замещения.

2. Результаты расчета параметров исходного установившегося ре­жима.

3. Графики изменения взаимных углов генераторов при аварийных возмущениях (п. 2).

4. Графики изменения взаимных углов, отвечающие оптимальному противоаварийному управлению (п. 3).

Методические указания

Р асчеты динамической устойчивости выполняются применительно к схеме энергообъединения (см. рис. 6) цепочечной структуры, содержащей три электрические станции с местной нагрузкой, связанные двухцепными линиями электропередачи. Схема замещения показана на рис.12.

Рис. 12. Расчетная схема замещения энергообъединения.

Параметры схемы замощения необходимо привести к базисным услови­ям: при этом целесообразно принять S_δ = S_{Гi ном}, взяв, например, наи­более мощную станцию (i=1 либо i=2 либо i=3); U_δ=U_{ВЛ ном}.

Расчет параметров исходного установившегося режима целесообразно выполнять в следующей последовательности:

1. Определить реактивные мощности нагрузок:

2. Рассчитать фазовый сдвиг между векторами напряжений и и реактивную мощность , передаваемую по участку BЛ1:

3. Определить реактивную мощность генератора Г1: .

4. Рассчитать перетоки мощности , , а также фазовые сдвиги между векторами напряжений и :

5. Найти реактивную мощность генератора Г2:

6. Рассчитать режим генератора Г3:

Далее необходимо определить фазовое положение векторов напряже­ний, совместив с действительной осью вектор напряжения в одном из узлов, например, в узле 1 ( = 0). Тогда

Определение шунтов к.з, при двухфазных на землю коротких замыканиях вблизи шин станций можно выполнить приближенно, полагая х_к.з.≈0,7х_Тi (о.е.σ), i=1, 2, 3, поскольку х_2Σ >> х_0Σ, х_0Σ ≈ х_Т, х_к.з.=х_2Σ// х_0Σ.

Данные для расчетов динамической устойчивости на ЭВМ необходимо подготовить в соответствии с требованиями изложенными в инструкции к программе ДИНАМИКА.

Выбор наиболее эффективного способа противоаварийиого управления сводится к оценке возможности обеспечения динамической устойчивости без действия САОН и отключения генераторов электрических станций. Если же при этом устойчивость нарушается, необходимо подобрать управля­ющие воздействия таким образом, чтобы количество отключаемых генера­торов и процент отключаемой мощности нагрузки были минимальными.

Контрольные вопросы

1. Чем определяется синхронная динамическая устойчивость в слож­ном энергообъединении: изменением абсолютных углов генераторов или

их взаимным движением?

2. Достаточно ли для суждения об устойчивости динамического пе­рехода прохождения максимума одним из взаимных углов?

3. Какие противоаварийные мероприятия более эффективны; только вблизи места аварии или одновременно в приемной и передающей частях энергообъединения?

ЛИТЕРАТУРА

Веников В.А, Переходные электромеханические процессы в электрических системах, - М.: Высшая школа, 1985.

Баркан Я.Д., Орехов Л.А. Автоматизация энергосистем. - М,: Высшая школа* 1981.