48608

РОЗРАХУНОК СТІЙКОСТІ ГЕНЕРАТОРІВ, ДВИГУНІВ І ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Робота з пакетом прикладних програм проводиться у діалоговому режимі, оскільки результати розрахунків, отримані за допомогою одних програм, служать вхідною інформацією для інших

Украинкский

2013-12-22

984.5 KB

12 чел.

ЗМІСТ

Вступ

4

1 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ……………………………………………………...

5

1.1 Розрахунок надперехідного струму КЗ………………

5

1.2 Розрахунок струмів несиметричного КЗ методом розрахункових кривих......................................................................

11

1.3 Розрахунок струмів КЗ в низьковольтній розподільній мережі..........................................................................

14

1.4 Розрахунок надперехідногоструму КЗ з врахуванням підживлення від високовольтних електродвигунів

16

2 РОЗРАХУНОК СТІЙКОСТІ ГЕНЕРАТОРІВ, ДВИГУНІВ І ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ....................................

21

2.1 Розрахунок статичної стійкості генераторів...............

21

2.2 Визначення граничного кута і часу вимкнення КЗ….

23

2.3 Розрахунок статичної стійкості вузла навантаження за критеріями dЕ/dU>0  та dQнб/dU<0..........................................

26

2.4 Самозапуск еквівалентного асинхронного двигуна...............................................................................................

31

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА……………………..

34

ДОДАТОК А

35

ДОДАТОК Б

41

ВСТУП

Активне впровадженні технічних та програмних засобів в навчальний процес для студентів вищої школи - безумовно, актуальна задача, яка має важливе народногосподарське значення. З цією метою, а також для закріплення теоретичних знань і набуття практичних навиків розрахунків струмів короткого замикання та стійкості електричних систем, студенти виконують курсову роботу з використанням пакету прикладних програм для ЕОМ.

Пакет містить п'ять програм, які написані на мові BASIC і реалі: на ЕОМ:

EKAF 10 - розрахунок струмів короткого замикання методом вузлових потенціалів з використанням розрахункових кривих;

EKAF 24 - розрахунок надперехідних та ударних струмів короткого замикання у вузлі навантаження з електродвигунами;

EKAF   4   - розрахунок статичної стійкості вузла навантаження за критеріями  >0 та <0;

EKAF 8 - розрахунок динамічної стійкості синхронного генератора;

EKAF 15 - розрахунок самозапуску еквівалентного асинхронного двигуна.

Робота з пакетом прикладних програм проводиться у діалоговому режимі, оскільки результати розрахунків, отримані за допомогою одних програм, служать вхідною інформацією для інших.

Завдання на курсову роботу видається керівником курсової роботи протягом двох перших тижнів після початку семестру. Вихідні дані приведені в додатку А.

Курсову роботу студенти оформлюють у вигляді пояснювальної записки обсягом 30-40 сторінок формату А-4 згідно з вимогами стандарту університету [1].

Варіант завдання визначається десятизначним шифром, який конкретизує вихідні дані завдання у відповідності з таблицею 2. Наприклад, шифр починається з набору цифр 54315 . . . Перша цифра шифру 5 визначає тип генераторів - турбогенератори Г-І та Г-3 і гідрогенератори Г-2; Друга цифра 4 визначає місце короткого замикання у точці К-6; третя цифра 3 - вид несиметричного КЗ - двофазне і т. д

Студенти заочної форми навчання виконують розрахунки на ЕОМ у дисплейному класі факультету автоматизації та електрифікації ІФНТУНГ під час сесійного контролю.

Роздруковані результати розрахунків з вказаним прізвищем студенти наводять в додатку пояснювальної записки.

1 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

1.1 Розрахунок надперехідного струму  КЗ

Розрахунок несиметричного струму КЗ методом перетворення для схеми, приведеної на рисунку 1.1, рекомендується проводити у відносних одиницях, використовуючи наближене приведення параметрів її елементів до базових величин – базової потужності Sб і базової напруги Uб, причому за Uб слід прийняти середню номінальну напругу основного ступеня для точки КЗ.

Схема заміщання приведена на рисунку 1.2. Оскільки дольова участь джерел в струмі КЗ через вимикач В обернемо пропорційна реактивним звязкам  кожного джерела з місцем КЗ, то всі джерела необхідно враховувати окремо.

Синхронні генератори (СГ) вводять в схему заміщення над перехідними ЕРС Е" та опорами x"d, а навантаження -  у вигляді еквівалентної вітки і параметрами Е"н=0,9; x"н=0,35. Опори елементів схеми розраховують за формулами:

- для генераторів  

х *б = х"d ;

((1.1)

- для трансформаторів

х *б =;

((1.2)

- для ліній

х *б =;

((1.3)

- для навантаження

хб =х"н;

((1.4)

де х"d - надперехідний опір СГ (у відносних номінальних одиницях);

Uк% - напруга КЗ трансформатора;

X0, l, Uср.ном - відповідно питомий опір, довжина та номінальна напруга (за шкалою середніх номінальних напруг) лінії;

Sном - номінальна потужність.

При розрахунку ЕРС СГ слід прийняти, що генератори в доаварійному режимі працювали з номінальними параметрами. При цьому ЕРС генераторів визначають за формулою:

            (1.5)

Напруга системи       

Після згортання схеми,  шляхом еквівалентних перетворень, наприклад, відносно точки К-5, вона набуває вигляду багатопроменевої зірки (рисунок 1.3).

Надперехідні струми КЗ віл окремих джерел знаходять за формулами

                                                                         (1.6)

                                                                         (1.7)

                                                                         (1.8)

де   - базовий струм.

Рисунок 1.1 – Розрахункова схема електричної мережі

Рисунок 1.2 – Схема заміщення

Рисунок 1.3 – Схема заміщення після перетворення

Надперехідний струм у місці КЗ визначають як суму струмів джерел

I" = I"г1 +  I"г2 + I"г3 + Iгс + I"н.

Складові струму КЗ, що протікають від джерел через вимикач В, обернено пропорційні відповідним опорам зв'язку з точкою КЗ їх визначають з врахуванням напрямку проходження струму. Наприклад, надперехідні струми через вимикач від джерел Г-1 та Г-3 при КЗ у точні К-5 будуть (див. рисунок 1.2):

 (1.9)

 

(1.10)

(1.11)

Сумарний струм через вимикач В

IB= IBC +  IВГЗ + IВН IВГ1.

Ударне та найбільше діюче значення струмів КЗ розраховуємо за формулами:

                                                                        (1.12)

                                                       (1.13)

де кy - ударний коефіцієнт (орієнтовно можна прийняти ky=1,8).        

При визначенні надперехідного струму КЗ методом розрахункових кривих за вихідну приймають схему заміщення, зображену на рисунку 1.3, причому однотипні генератори Г-1 та Г-3 можна еквівалентувати одним джерелом сумарної потужності Г1.3Г1Г3) та опором зв'язку x1.3=x1/2. Навантаження не вводимо в схему заміщення, оскільки воно враховане при побудові розрахункових кривих (крім короткого замикання в точці КЗ на шинах навантаження).

Для генераторних віток визначаємо розрахункові опори у відносних номінальних одиницях     

                                                            (1.14)

Для кожної вітки в залежності від типу СГ (турбо- або гідрогенератори) за розрахунковими кривими (рисунки Б.1, Б.2 додатку Б) дав заданого моменту часу t=0 визначають відносні номінальні значення періодичних складових струму КЗ  та розраховують їх значення в іменованих одиницях

                                                            (1.15)

Струм КЗ від системи визначають за формулою (1.7). Після розрахунку результуючого струму КЗ визначають його складові і сумарний струм, що протікає через вимикач В.

Для розрахунку струмів K3 методом вузлових потенціалів вихідну схему заміщення (рисунок 1.2) приводять до наступного вигляду (рисунок 1.4), причому вузли в схемі нумерують у довільному порядку. Коротке замикання у точці К-5 моделюють введенням в схему фіктивної генераторної вітки з ЕРС E5=0 та опором X5, рівним за значенням додатковому опору х . Для трифазного КЗ х=0. У приведеній на рисунку 1.4 схемі заміщення опори вимикача В (Z1), а також шин, на яких виникло КЗ (Z4) приймають рівними нулю.

Рисунок 1.4 - Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ методом вузлових потенціалів

Вихідними даними для розрахунків є:

- матриця-стовпчик ЕРС джерел  ׀Е׀=(Е1, Е2, Е3, Е4, Е5)t;

- діагональна матриця опорів віток джерел

 ׀xдж׀ = diag (X1, X2, X3, X4, X5,);

  •  діагональна матриця опорів міжвузлових віток

 ׀xмв׀ = diag (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5). 

Схему описують першою матрицею інциденцій (з'єднань) П - форми, яку формують таким чином:

- елемент матриці ij дорівнює +1, якщо струм Iмв  у i-ій  міжвузловій вітці направлений від вузла j;

- елемент  ij дорівнює -1, якщо струм 1мв направлений до вузла j;

- елемент ij дорівнює нулю , якщо вітка і безпосередньо не зв'язана з вузлом j.

Для схеми (рисунок 1.4) матриця П-форми буде

           1      2       3      4       5       міжвузлові вітки і

вузли  j

На ЕОМ розраховують струми КЗ у міжвузлових вітках за формулою

   |ІМВ| = {|Хмв| + |П|tдж||П|}-1|П|t |E|                             (1.16)

а струми у вітках джерел

                  |ІДЖ| =|П||ІМВ|                                                    (1 17)

Дані необхідні для вводу в ЕОМ (програма ЕКАF 10):

- кількість вузлів у схемі N (без врахування вузла землі);

- кількість міжвузлових віток у схемі М;

- спосіб розрахунку: метод вузлових потенціалів або метод розрахункових кривих;

- матриця П - форми  |П| (послідовно вводяться елементи матриці, починаючи з першого рядка);

- матриця ЕРС джерел  |E|;

- матриця опорів віток джерел |х| (вводяться тільки діагональні елементи матриці);

- матриця міжвузлових  опорів віток мв| (вводяться тільки діагональні елементи матриці);

- базовий струм Іб кА ;

- коефіцієнт m(n) (див. таблицю 1.2).

При використанні методу розрахункових кривих додатково слід ввести інформацію про тип джерела (турбогенератор, гідрогенератор, система навантаження точка КЗ) та еквівалентну потужність турбо - і гідрогенераторів.

1.2 Розрахунок струмів несиметричного КЗ методом розрахункових кривих

Для заданого виду і місця КЗ складаємо схеми заміщення прямої, зворотної та нульової (при замиканнях на землю) послідовностей.

Схему заміщення прямої послідовності складають аналогічно як при розрахунку трифазного КЗ та згортають відносно точки замикання до вигляду "багатопроменевої зірки" (див. рисунок 1.3). при цьому навантаження в схему захищення не вводять, крім випадку КЗ безпосередньо на шинах навантаження. Далі визначають результуючий опір та результуючу ЕРС схеми заміщення прямої послідовності у відносних одиницях

                          (1.18)

                 (1.19)

Схема заміщення зворотної послідовності структурно аналогічна схемі заміщення прямої послідовності, однак синхронні машини моделюють у схемі джерелом з ЕРС Е2=0 та опором зворотної послідовності х2СГ. Джерелом струму зворотної послідовності є напруга зворотної послідовності U2 в місці КЗ. Опори оберненої послідовності всіх інших елементів схеми відповідно дорівнюють опорам прямої послідовності. При застосуванні методу розрахункових кривих результуючий опір зворотної послідовності xІІрез можна наближено прийняти рівним опору прямої послідовності xІрез і схему заміщення зворотної послідовності не складати [2].

Формування схеми заміщення нульової послідовності розпочинають від точки КЗ і проводять з врахуванням схем з'єднань обмоток трансформаторів (§6.3 [1]). Джерелом струмів нульової послідовності є напруга нульової послідовності U0 у точці КЗ, ЕРС генераторів при цьому прирівнюють нулю.

Схема заміщення нульової послідовності при КЗ у точці К-5 зображена на рисунку 1.5. Згортаючи дану схему, відносно точки КЗ, знаходять результуючий опір нульової послідовності xOрез.

Для двофазного КЗ схему заміщення нульової послідовності не складають, оскільки струми та напруги нульової послідовності у цьому випадку відсутні.

Згідно з правилом еквівалентності прямої послідовності [3] несиметричне можна розглядати як симетричне у точці, віддаленій від дійсної точки КЗ на додатковий опір x(n), який залежить від виду КЗ (таблиця 1.1). Тому для визначення струмів прямої послідовності несиметричного КЗ в точці К-5 складаємо схему заміщення, приведену на рисунку 1.б. Дану схему методом перетворення багатопроменевої зірки в багатокутник із зв'язками, або методом коефіцієнтів розподілу, приводять до вигляду аналогічного рисунку 1.3 (поперечні зв'язки між джерелами не враховують), знаходять розрахункові опори генераторних віток, і по відповідних розрахункових кривих визначають струми прямої послідовності для моментів часу t=0; 0,1; 1 c у відносних номінальних одиницях (див.п.1), після чого за формулою (1.15) розраховують їх значення в іменованих одиницях.

Рисунок 1.5 - Схема заміщення нульової послідовності

Таблиця 1.1 - Значення параметрів x(n) та m(n)

Параметр

Вид КЗ

Трифазне

Однофазне

Двофазне

Двофазне на землю

x(n)

0

хІІ0

хІІ

(хІІ х0)/( хІІ0)

т(n)

1

3

Струм  несиметричного  КЗ  пропорційний  модулю  струму прямої послідовності

Ikt(n) = m(n) 

де m(n) - коефіцієнт пропорційності, який залежить від виду КЗ (див. таблиця 1.1).

Розрахунок струмів несиметричного КЗ методом вузлових потенціалів проводиться аналогічно, як для симетричного КЗ при цьому опір фіктивної вітки КЗ Хбб слід прийняти рівним x(n) згідно з таблицею 1.1. Знайдені струми прямої послідовності домножуються на коефіцієнт m(n), розрахункове значення якого попередньо вводиться в ЕОМ у відповідності з таблицею 1.2.

Векторні діаграми струмів та напруг будують для моменту часу t=0. Спочатку розраховують струми прямої послідовності I(n)AI особливої фази А за формулою

I(n)AI =

після чого за виразами, приведеними в таблиці 8.9 [2], визначають всі інші струми та напруги.

Рисунок 1.6 - Схема заміщення для розрахунку струмів несиметричного КЗ

1.3 Розрахунок струмів КЗ в низьковольтній розподільній мережі

Розрахунок струмів КЗ в низьковольтній мережі проводиться з врахуванням наступних особливостей:

- систему вводять в схему заміщення як джерело постійної ЕРС з нульовим 

  внутрішнім опором;

  - поряд з індуктивними опорами враховують також активні опори трансформаторів,   

     ліній, шинопроводів, комутаційних апаратів;

     - в схему заміщення вводять додатково перехідний опір контактних  з'єднань rn 20мОм [2];

     - враховують тепловий нагрів провідників струмами КЗ;

     - розрахунок проводиться в іменованих одиницях.

Для трифазного КЗ у точці К-5 (рисунок 1.7) схема заміщення зображена на рисунку 1.8 .

Рисунок 1.7 – Розрахункова схема низьковольтної електричної мережі

Початкове (без врахування нагріву провідників) значення періодичної складової струму КЗ

                                               (1.21)

де - середня номінальна напруга системи, приведена до шин 0.38 кВ (= 400В);

причому опори rm m  потрібно привести до напруги основного ступеня (400В)

    (1.22)

Рисунок 1.8 - Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ в низьковольтній мережі

Активний опір кабельної лінії з врахуванням нагріву провідників при КЗ

                                     (1.23)

де F - поперечний переріз жил кабеля лінії, мм2;

т - коефіцієнт, рівний для міді 22, для алюмінію 5;

Q0 - початкова температура нагріву провідника до виникнення КЗ, °С;

t - тривалість КЗ, с;

 - початковий струм КЗ, кА.

При розрахунку орієнтовно приймаємо Q0 =30°С, t= 3 с.

Значення струму КЗ для заданого моменту  часу визначають врахуванням опору  кл  за формулою (1.21).

Підживлення точки КЗ струмами від електродвигунів враховують лише при КЗ безпосередньо на затискачах електродвигунів (§ 5.6 [2]).

1.4 Розрахунок надперехідного струму КЗ з врахуванням підживлення високовольтних електродвигунів

Результуючий струм трифазного КЗ в точці К-8 (рисунок 1.1) визначають як суму струмів КЗ від системи, М високовольтних синхронних   та N асинхронних двигунів

                                                          (1.24)

Роль системи відіграють шини навантаження напругоюUH та потужністю SC, наближено рівною сумарній потужності силових трансформаторів генераторних віток.

                                              (1.25)

Для прикладу розглянемо схему заміщення у випадку підживлення точки КЗ одним СД (M=1) і одним АД (N=1), що зображена на рисунку 1.9.

Здаємося новими базовими величинами Sб та Uб =Uсрш1.  Напруга системи, приведена до напруги основного ступеня (10.5 кВ)  Uс*б =1, опір системи відносних номінальних одиницях

                                                       (1.26)

Струм на шинах  приймають рівним сумарному струму КЗ, розрахованому в п.1.1 для заданої точки КЗ (= ).

Індуктивний опір зв'язку між точкою КЗ та системою у відносних базових одиницях

                                    (1.27)

де опори лінії Л - 5 і трансформатора Т-5 розраховують за формулами (1.2) та (1.3).

Ударний струм КЗ від системи визначаємо за формулою (1.12): 

Надперехідний струм КЗ від СД розраховуємо наступним чином:

          (1.28)

де надперехідну  ЕРС   розраховують  через  номінальні  параметри доаварійного режиму за формулою

                  (1.29)

в якій перед складовою  приймають знак "+".

Рисунок 1.9 - Схема заміщення для розрахунку надперехідних струмів КЗ і врахуванням електродвигунів

Зовнішні опори зв'язку СД з точкою КЗ

                                                 (1.30)

                                                 (1.31)

Ударний струм КЗ від СД визначаємо як

                                                                 (1.32)

 де                                                (1.33)

 причому

                                         (1.34)

Надперехідний струм КЗ від АД   розраховують як від СД за формулами, аналогічними (1.28)-(1.31), враховуючи, що

                                                              (1.35)

при цьому у формулі (1.29) перед останньою складовою слід прийняти знак “-”.

Ударний струм КЗ від АД визначають за формулою (1.32), в якій ударний коефіцієнт   

                                                   (1.36)

де Ta  і Tp - постійні часу загасання відповідно аперіодичної та періодичної складових струму статора АД, які визначають за формулами (1.34) і (1.37)

             .                            (1.37)

Дані, необхідні для вводу в ЕОМ (програма EKAF 24)

  •  кількість систем, що живлять точку К-8 К (приймається К=1)
  •  кількість СД M;
  •  кількість АД N ;
  •  балом потужність Sб , MBА;
  •  базова напруга Uб, кВА;
  •  потужність системи S, MBА;
  •  коефіцієнт потужності (приймається  =0,9);
  •  опір системи ;
  •  індуктивний опір зв'язку з системою ;
  •  активний опір зв'язку  (приймається =0);
  •  номінальна потужність СД РСД, МВт;
  •  номінальна напруга СД UСД, кВ;
  •  коефіцієнт потужності СД cos ;
  •  надперехідний опір СД ;  
  •  постійна часу ТaСД, с;
  •  зовнішній індуктивний опір СД , Ом;
  •  зовнішній активний опір СД , Ом;
  •  номінальна потужність АД  , Мвт;
  •  номінальне напруга АД , кВ;
  •  кратність пускового струму ; 
  •  коефіцієнт потужності АД ;
  •  постійна часу ТaAД, с ;
  •  постійна часу ТpAД, с ;  
  •  зовнішній індуктивний опір АД , Ом; 
  •  зовнішній активний опір АД  ,Ом.

 

2 розрахунок стійкості генераторів,

двигунів і вузлів навантаження

2.1 Розрахунок статичної стійкості генераторів

При розрахунку статичної стійкості генераторів використаємо розрахункову схему, приведену на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Розрахункова схема для аналізу статичної стійкості генераторів

Складаємо схему заміщення нормального режиму (рисунок 2.1), в яку генератори Г1,3 введені синхронною ЕРС Еq та синхронним індуктивним опором xd по повздовжній осі (регулювання збудження відсутнє). Приймаємо ,

Рисунок 2.2 - Схема заміщення

Розрахунок виконаємо у відносних одиницях, де за базову напругу рекомендується прийняти значення середньої номінальної напруги на шинах навантаження  Потужності, що передаються від системи до навантаження, визначимо за балансом потужностей:

             ;                                     (2.1)

                    Q,                                   (2.2)

                           = P,                                      (2.3)

             = P                                        (2.4)

Повна потужність, що передається від системи,

            S                              (2.5)

Визначимо опори звязку генератора Г () та системи () з шинами навантаження:

     = ;                       (2.6)

                  =.                                           (2.7)

Фактичне значення напруги на шинах навантаження розраховуємо за формулою:

                            (2.8)

Еквівалентну ЕРС синхронних генераторів Г знайдемо як

 Е                (2.9)

Визначимо граничне значення потужності Р генераторів та коефіцієнт запасу статичної стійкості К і побудуємо кутову характеристику генераторів Pf (δ),     суміщену з характеристикою   турбіни f (δ), використовуючи формули:

                                                     (2.10)

                     K                               (2.11)

              P                                      (2.12)

  Р                                       (2.13)

Змінюючи опір зв'язку генераторів з шинами навантаження в межах (50+200)% від його розрахункового значення та cos0 в межах від 0 до 1, повторимо розрахунок за формулами (2.1-2.13) і побудуємо графіки залежностей  та К.

2.2 Визначення граничного кута і часу вимкнення КЗ

У схемі заміщення (див. рисунок 2.2) синхронні генератори Г1,3 враховують перехідними параметрами  та , значення яких приводять до базових умов. Розрахувавши опір , за методикою, приведеною вище, побудуємо кутову характеристику еквівалентного генератора Г1,3  для нормального доаварійного режиму P1=f(δ) при розрахованому фактичному значенні напруги . Аналогічно, з врахуванням вимкнення однієї з ліній Л-2, побудуємо кутову характеристику PIII=f(δ)  для післяаварійного режиму за умови =const (регулювання збудження генераторів відсутнє).

При розрахунку кутової характеристики PII=f(δ) для режиму КЗ в місці замикання вводимо індуктивний опір , значення якого визначимо за таблицею 1.1, при цьому результуючі опори схем заміщення зворотної та нульової послідовностей розрахуємо для схеми, зображеної на рисунку 2.1, а опір зв'язку генераторів з шинами навантаження (див. рисунок 2.2) визначимо за формулою перетворення зірки опорів в еквівалентний трикутник :

 (2.14)

У випадку трифазного КЗ приймають PII,=0 оскільки =0 і =. Суміщені кутові характеристики P=f(δ)  для нормального, аварійного та післяаварійного режимів показані на рисунку 2.3.

Граничний кут вимкнення КЗ за умовою збереження динамічної стійкості генераторів визначають за формулою       ,      (2.15)

де , - критичний і початковий кути, виражені в градусах,

      = ,                              (2.16)

              =                           (2.17)

Граничний час вимкнених  визначають шляхом розв'язку диференційного рівняння механічної рівноваги ротора синхронного генератора

       (2.18)

Аналітичний розв'язок рівняння (2.18) можна отримати лише для випадку трифазного КЗ ():

а – для трифазного КЗ; б – для несиметричного КЗ ( існує); в – для несиметричного КЗ ( не існує)

Рисунок 2.3 – Суміщені кутові характеристики синхронного генератора

                                              (2.19)

де кути   ,    виражені в градусах;  - постійна інерції ротора агрегата, с.

У випадку несиметричного КЗ площа гальмування Fr, може бути більшою від площі прискорення Fn  навіть без переходу їм характеристику післяаварійного режиму   (рисунок 2.3, в).  Це означає, то динамічна стійкість забезпечується без вимкнення КЗ (кута , не існує).

Для визначення граничного кута і часу вимкнення КЗ використовують програму EKAF-8. У випадку несиметричного КЗ рівняння (2.18) розв'язується на ЕОМ чисельним методом інтегрування Рунге-Кутта.

Дані, необхідні для вводу в ЕОМ (програма ЕК АР В) :

- базова потужність Sб, МBА;

- опір зв'язку генераторів з шинами навантаження в доаварійному режимі, ;

- опір зв'язку генераторів з шинами навантаження в післяаварійному режимі, ;

- потужність генераторів , МВт;

- коефіцієнт потужності ;

- дійсне значення напруги на шинах навантаження ,в.о

- постійна інерції ротора агрегати   , с;

- вид КЗ (трифазне, несиметричне) L.

У випадку несиметричного КЗ в ЕОМ слід ввести додатково опір звязку між генераторами і шинами навантаження в аварійному режимі.

2.3 Розрахунок статичної стійоксті вузла навантаження за допомогою критеріїв

та  

За вихідну  приймаємо схему заміщення  (рисунок 2.2) еквівалентні параметри якої , ,  визначені при розрахунку статичної стійкості генераторів (п. 2.1).  Навантаження задаємо статичними характеристиками і приводимо до базових умов:

                                         

де Кв - коефіцієнт приведення до базових умов

Значення  коефіцієнтів  для  різних номінальних напруг мережі приведені в твблнш 2.1. 

Таблиця 2.1 – Значення коефіцієнтів статичних характеристик навантаження

Uн, кВ

110

 0,47

-0,3

0,83

4,3

-7,0

3,7

220

 0,47

-0,3

0,83

5,757

-7,952

3,195

330

  0,47

-0,3

0,83

5,757

-7,952

3,195

Схему зміщення (рисунок 2.1) зводимо до еквівалентної схеми (рисунок 2.4),

                                       (2.23)

Рисунок 2.4 - Еквівалентна схема заміщення

Задаючись різними значеннями напруги  на шинах навантаження в інтервалі 0.1 <<1.1 з кроком =0.1, визначаємо ,  за формулами (2.20),(2.21).  Для кожного значення розраховуємо також результуючу ЕРС за формулою (2.9) ,  в якій приймаються  ,, визначаємо значення кута між ЕРС  Ерез  та  Uн ,  та реактивну потужність джерела з врахуванням втрат в лінії ае небаланс реактивної потужності :

                                     (2.24)

               (2.25)

                              (2.26)

де , - відповідно реактивна потужність навантаження та еквіваленти ЕРС, визначені при= 1 , згідно з формулами (2.21) і (2.9). У випадку відсутності компенсації реактивної потужності навантаження

                                                                 (2.27)

                  (2.28)

На основі проведених розрахунків побудуємо суміщені графіки залежностей  та (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 - Аналіз статичної стійкості генераторів за критеріями

та  

Мінімальному значенню та максимальному значенню  відповідають критичні напруги і . Коефіцієнти  запасу статичної стійкості навантаження визначаються за формулою

                 ,                                  (2.29)

Де  дійсне значення напруги у вузлі навантаження, розраховане в п 2 І.

У випадку наявності у вузлі компенсуючих пристроїв (конденсаторних батарей БК), які забезпечують у нормальному режимі (= 1) степінь компенсації

                ,                                      (2.30)

від еквівалентного джерела  у  вузол  навантаження повинна передаватися реактивна потужність

                    (2.31)

або у відносних одиницях     

 (2.32)

При 100% степені компенсації реактивного навантаження

                                                                (2.33)

                                     (2.34)

Необхідно провести розрахунок стійкості вузла навантаження  на  ЕОМ з побудовою залежностей та  та  для двох випадків: при відсутності компенсації реактивної потужності (Кс=0%)  і при повній компенсації реактивної потужності (Кс=100%).

Дані, необхідні для вводу в ЕОМ (програма EKAF 4):

-  середня номінальна напруга вузла навантаження , кВ;

-  діясна напруга вузла навантаження Um, кВ;

-  активна потужність навантаження Рн,  МВт;

-  коефіцієнт потужності навантаження  ;

-  базова потужність  Sб,   МВА;

-  коефіцієнти    апроксимації    статичної    характеристики реактивного навантаження ,,  (коефіцієнти ,,             задані програмно);

-  опір зв'язку між генераторами та шинами навантаження

-  опір зв'язку між системою та шинами навантаження

-  степінь компенсації реактивної потужності Кс, %.

2.4 Самозапуск еквівалентного асинхронного двигуна

Самозапуском називається відновлення нормальної роботи електро-приводу без втручання персоналу при короткочасному порушенні електропостачання.   Самозапуск вважають успішним, якщо після відновлення напруги агрегати розігналися до номінальної, або близької до неї, частоти обертання, без порушення умови теплового нагріву ізоляції та допустимих за умовами технології параметрів робочого режиму.

Перевірку умов самозапуску еквівалентного асинхронного двигуна (АД)  здійснюємо відносно шин напругою Um1 (рисунок 1.1).  Однолінійна схема  заміщення приведена на рисунку 2.6.

Рисунок 2.6  -  Схема заміщення для розрахунку самозапуску АД.

Якщо знехтувати активним опором обмотки статора АД, то активна потужність, яку споживає АД,  буде дорівнювати його електромагнітній потужності. Включимо втрати АД в потужність привідного механізму.  Рівняння механічної рівноваги ротора агрегата (в системі відносних одиниць, де за базові прийняті номінальні параметри АД) матиме вигляд:

                                                      (2.35)

де Mе -електромагнітний момент АД,

 

                                         (2.36)

Мс -  момент опору привідного механізму,

                                       (2.37)

 - механічна постійна часу (інерції ротора агрегата),

  - напруга на шинах еквівалентного АД;

-  число пар полюсів АД;

 s - поточне ковзання АД.

Момент Ме можна виразити через  напругу шин високої напруги Uш

                                  (2.38)

де

                                             (2.39)

= - зовнішній опір;        

хщ  -  індуктивний опір шунта, яким моделюється паралельно приєднане до АД електричне навантаження ЕН (хщ>0), конденсаторна батарея БК (хщ <0), відсутнє ЕН (хщ = )  або режим КЗ на шинах навантаження (хщ =0).

Параметри  АД  для  Г-подібної схеми  заміщення АД визначають з врахуванням їх зміни в залежності від ковзання за методикою, описаною в п.12.1 [1].

За результатами розрахунку самозапуску шляхом розв'язку диференційного рівняння (2.35) чисельним методові Рунге-Кутта будують графік залежності зміни ковзання  S в часі (рисунок 2.7).  Розрахунок виконують на ЕОМ (програма EKAF 15).

  1.  самозапуск  успішний;  2 – самозапуск  неуспішний

Рисунок 2.7 - Зміна ковзання АД в часі

У випадку успішного самозапуску (кри.а 1) ковзання s,  досягнувши за час аварії , максимального зачення Sтаx, повертається до свого номінального, або близького до нього, значення за час < де допустимий за умовою

технологічного режиму та нагріву АД час самозапуску   згідно з завданням

приймається рівням =2,5 с.

В іншому випадку самозапуск АД буде неуспішним.

Дані, необхідні для вводу в ЕОМ (програма ЕКАF 15):

- постійна часу агрегата ,с;

- крок інтегрування (прийняти 0,01 с);

- параметри доаварійного режиму:

а) напруга мережі в доаварійному режимі  (прийняти 10 кВ);

б) опір шунта в.о.;

- параметри аварійного режиму      ,,;

- параметри  післяаварійного  режиму  ,=;

- допустимий час самозапуску    (прийняти 2,5 с).

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. СТП 02070855-03-99. Стандарт підприємства. Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення. ІФДТУНГ, І999-72 с.

2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходима процессы M: Энергия, 1970.-519c.

3. Буковий H.B. Розрахунок струмів короткого замикання електро-енергетичних систем - Львів: Видавництво при Львівському державному університеті, ВО "Вища школа", 1988.- 248 с.

4. Переходные процессы а системах электроснабжения /Винославський В.Н, Пивняк Г.Г., Нессен Л.И и др. Под. ред. В,Н. Винославського –К.: Вища школа, 1989.-424 с.

5. Федоров ФФ, Каменева В.В. Основы промышленнных предприятий, -М. Энергоиздат,  1984. - 472 с.

Додаток А

ЗАВДАННЯ З КУРСОВОЇ РОБОТИ

А.1 Розрахунок струиіп короткого замиканим (КЗ)

1. Для заданої точки КЗ розрахункової схеми, зображеної на рисунку 1.1, і вихідних даних таблиць А.1 і А.2 необхідно визначити сумарний надперехідний струм трифазного КЗ та його складову, що протікає через вимикач В:

- методом послідовного "згортання" та "розгортаній" схеми заміщення відносно точки КЗ; .

- методом розрахункових кривих для моменту часу t =0;

- методом вузлових потенціалів за допомогою EOM ( програма EKAF 10). Порівняти отримані результати, вказавши відносну похибку розрахунку у  порівнянні з отриманими нa ЕОМ значеннями, і визначити ударне та найбільше діюче значення струмів КЗ через вимикач В.

2. Для заданого виду несиметричного КЗ визначити сумарний струм КЗ у місці пошкодження для моментів часу t =0; 0,1; 1 с:  

- методом розрахункових кривих;

- методом вузлових потенціалів за допомогою ЕОМ (програма ЕКАF 10 для моментів часу ) 0; 0,1; 1 с.

Порівняти отримані результати та побудувати векторні діаграми струмів і напруг В точці несиметричного КЗ(для t=0).

3. Для розрахункової схеми (рисунок 1.7) і заданого згідно з завданням місця КЗ    визначити початкове та усталене  значення струмів трифазного КЗ у низковольтні мережі 0.38 кВ з врахуванням теплового нагріву провідників  (для t=3c),

4. Визначити надперехідний та ударний струми трифазного КЗ, що виникло на шинах живлення електродвигунів напругою 10 кВ (точка К-8 рисунок 1.1):

-аналітично;

- за допомогою ЕОМ (програма ЕКАF 24).

Струм трифазного КЗ на шинах системи (шинах навантаження) прийняти рівним значенню сумарного струму трифазного КЗ, визначеному в п. 1.  Кількість асинхронних (М) та синхронних (N) двигунів у вузлі прийняти рівною відповідно першій та другій цифрі шифру завдання.

А.2 Розрахунок стійкості генераторів, двигунів та вузлів навантаження.

1. Побудувати кугову характеристику та визначити коефіцієнт запасу К3 статичної стійкості генераторів Г-1, Г-3 при їх паралельній роботі з системою I відсутності регулювання збудження.  Оцінити вплив на К3, опору зв'язку генераторів з системою  (шинами Uвн )та  (розрахувати 5, 6 точок та побудувати відповідні графіки).

2. За допомоіою методу площ визначити граничний кут вимкнення трифазного та несиметричного КЗ на початку однієї з ліній Л-2  (точка К-2, рисунок 1.1). Знайти граничний час вимкнення трифазного КЗ.

Аналогычны розрахунки з додатковим визначенням граничного часу вимкнення несиметричного КЗ виконати на ЕОМ (EKAF 8).

Порівняти отримані результати, побудувати суміщені кутові характеристики доаварійного, аварійного та післяаварійного режимів дл трифазного і несиметричного КЗ з позначення площ прискорення та гальмування.

3. За критеріями  та  , визначити критичну напругу та коефіцієнт запасу  статичної стійкості вузла навантаження, заданого статичними характеристиками. Побудувати залежності  та . Порівняти результати розрахунку з даними, отриманими з допомогою ЕОМ ( програма EKAF 4). Виконати додатково розрахунок статичної стійкості на ЕОМ з побцдовою вказаних графіків при повній компенсації (Кс=100%) реактивної потужності вузла навантаження.

4. За результатами розрахунків, виконаних на ЕОМ (EKAF 15), оцінити успішність самозапуску еквівалентного асинхронного двигуна АДекв, який має постійний момент опору Мс на валі при аварвйному зниженні напргуи Uш1 на шинах 10кВ. Допустимий за умовою технологічного процесу та нагріву ізоляції АДекв час запуску прийняти рівним  =2,5с.

Питомий реактивний опір повітряних ліній  прийняти рівним 0,4 Ом/км. Опір зворотної послідовності елементів розрахункової схеми прийняти рівним опору прямої послідовності.

PAGE  36


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60371. Report 35 KB
  The purpose of the report is to comment on... and to make recommendations for possible improvements. Although conditions are generally good, there are...
60376. Учить учащихся делать записи 1.28 MB
  В конспекте с помощью букв знаков дан материал нескольких параграфов составляющий блок изучаемой темы. Распространены оригинальные подходы к записи учебного материала в которых отображаются...