Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Задача 5.8
Рассчитать предельное время отключения трехфазного короткого замыкания за выключателем Q 1 в электроэнергетической системе, схема электрических соединений которой представлена на рис. 5.22.
Рис. 5.22. Схема электрических соединений ЭЭС
Обозначения на схеме, типы и параметры элементов ЭЭС: G – синхронный генератор, СВ-1070/145-52; S ном = 100 MB·A; U ном = = 13, 8 кВ; = 0, 34; Е′ = const; J = 24000 ; n = 115, 4 об/мин; Т – повышающий трансформатор, ТДЦ-125000/110; хТ = 12, 3 Ом; kТ = = 13, 8/121; W 1, W 2, W 3 – линии электропередачи: xW 1 = xW 2 = xW 3 = 40, 0 Ом; GS – приемная энергосистема, напряжение на шинах приемной энергосистемы UGS = 110 кВ, мощность на входе S 0 = 100, 0 MB·A; cosφ 0 = 0, 8.
Решение
Расчет выполняется в относительных единицах при точном приведении и базисных условиях. Базисная мощность принимается равной S б = 100 MB·A. Базисное напряжение на первой ступени принимается кВ. Базисное напряжение на второй ступени трансформации, кВ
,
где kТ – коэффициент трансформации трансформатора Т. Определим параметры схемы замещения ЭЭС (рис. 5.23) и параметры режима системы. Напряжение на шинах GS
.
Индуктивное сопротивление генератора
,
где – переходное сопротивление генератора, о. е.; – номинальное напряжение генератора, кВ; – номинальная мощность генератора, MB·A. Сопротивление трансформатора
,
где – сопротивление трансформатора, Ом.
Рис. 5.23. Схема замещение ЭЭС
Параметры линий электропередачи
,
где – индуктивное сопротивление линий W 1– W 3. Активная и реактивная мощности, передаваемые в приемную систему GS: ; .
Оценка параметров режима ЭЭС при переходе от одного режима к другому, расчет динамического перехода от начального установившегося режима к новому установившемуся режиму являются задачей анализа переходного процесса при больших возмущениях в электроэнергетической системе. Наиболее общим методом решения таких задач является метод численного интегрирования системы дифференциальных уравнений, в частности, метод последовательных интервалов. При больших возмущениях расчеты в первом приближении можно упрощенно проводить при постоянстве переходной ЭДС , приложенной за сопротивлением . По схеме замещения нормального установившегося режима (см. рис. 5.23) определяются взаимные сопротивления и ЭДС
; .
Угловая характеристика мощности определяется
.
Амплитуда характеристики мощности вычисляется при значении , . По схеме замещения аварийного режима (рис. 5.24) определяется взаимное сопротивление . Так как шунт КЗ, который зависит от сопротивлений обратной и нулевой последовательностей, при трехфазном коротком замыкании равен нулю, , то взаимное сопротивление в аварийном режиме определяется как
Характеристика мощности аварийного режима
,
то есть, при трехфазном коротком замыкании в начале линии W 3 передаваемая по электропередаче мощность уменьшается до нуля. По схеме замещения послеаварийного режима (рис. 5.25), характеризующегося отключением поврежденной ЛЭП, определяется взаимное сопротивление :
.
Рис. 5.24. Схема замещения системы в аварийном режиме
Рис. 5.25. Схема замещения системы в послеаварийном режиме
Характеристика мощности послеаварийного режима
.
Амплитуда характеристики мощности послеаварийного режима
.
Результаты расчета угловой характеристики в разных режимах представлены в табл. 5.1.
Таблица 5.1 Зависимости передаваемых мощностей от угла
Предельный угол отключения трехфазного КЗ определяется из условия равенства площадок ускорения и торможения (рис. 5.26). Косинус этого угла вычисляется:
,
где – активная мощность, передаваемая в систему, о. е.; , – амплитуды характеристик мощности в послеаварийном и аварийном режимах соответственно; – критический угол, град; – угол сдвига векторов E ′ и U, определенный при вычислении ЭДС E ′, град. Критический угол определяется по формуле
.
Тогда предельный угол отключения
.
Чтобы найти предельное время отключения короткого замыкания, необходимо построить зависимость . Последняя может быть определена из уравнения движения ротора
,
где Р 0 – механическая мощность (мощность турбины); – электромагнитная мощность (максимальная), отдаваемая генератором в сеть; – постоянная инерции агрегата. Это уравнение решается методом последовательных интервалов. Длительность расчетных интервалов принимается равной 0, 05 с. Постоянная инерции, с ,
где J – момент инерции, ; n – скорость вращения ротора генератора, об/мин.
Рис. 5.26. Угловые характеристики мощности для нормального, аварийного и послеаварийного режимов
При этом коэффициент k, град
,
где – синхронная частота, Гц. Первый интервал (0–0, 05) с. Избыток мощности в первый момент времени после возникновения короткого замыкания
.
Далее во всех последующих интервалах – вся мощность турбины расходуется на изменение угла . Приращение угла за первый интервал
. Угол к концу первого интервала
.
Второй интервал (0, 05–0, 10) с. Приращение угла на втором интервале
.
Угол к концу второго интервала
.
Далее рассчитывается изменение угла на третьем и последующих интервалах. Результаты расчетов приведены в табл. 5.2 и на рис. 5.27.
Таблица 5.2 Результаты расчета методом последовательных интервалов
Графически определяется предельное время отключения с. Предельное время отключения при трехфазном коротком замыкании на шинах ВН станции может быть найдено по формуле, с
.
Рис. 5.27. Изменение угла во времени
|