Название: Электроэнергетическая система - Методические указания (А.П. Долгов)

Жанр: Технические

Просмотров: 1050


4. построение векторной диграммы напряжений

 

4.1. ЭДС, определяемые из векторной диаграммы, используют в дальнейшем в расчетах устойчивости. В то же время диаграмма позволяет судить о взаимном положении векторов, их движении при изменении режимных параметров. При построении диаграммы следует считать неизменным вектор напряжения Uc , его можно направить по вещественной оси. Положение других векторов определяется падением напряжения от потока мощности Sc=Pc+jQc на внешнем сопротивлении и сопротивлении генератора. Для построения векторной диаграммы можно использовать результаты расчета режима сети по курсовой работе (см. п. 5). Из этого расчета потребуются: модули напряжений в точке 1 и 22 (см. рис. 2, курсовая работа), а также угол между этими напряжениями. На диаграмме следует указать векторы: . Рис. 4 иллюстрирует элементарную зависимость: напряжение U2 меньше напряжения U1 на величину падения напряжения  от потока мощности S на сопротивлении Z . Падение напряжения раскладывается на продольную  и поперечную  составляющие. На рис. 4 указан угол между двумя векторами

напряжений.

 

Рис. 4. Векторная диаграмма напряжений простейшей цепи

 

4.2. ПРИМЕР

Построение векторной диаграммы напряжений по рис. 3

 

Для варианта 31 курсовой работы падение напряжения на сопротивлении трансформатора Т4 составляет:

Напряжение на шинах высокого напряжения трансформатора Т4: .

В относительных единицах напряжения при расчете по средненоминальным напряжениям в точках 1,2:

Угол между этими напряжениями (см. рис. 4).

Угол между напряжениями U2, U3:

Угол между напряжениями U3, U26:

Угол между напряжениями U26, U22:

Угол между напряжениями U1, U22, соответствующий падению напряжения в электропередаче или что то же – во внешнем сопротивлении Xвн, определяется суммой отдельных углов: .

В относительных единицах напряжение в точке 22:

Напряжение в точке 22 следует принять за напряжение системы Uc.

ЭДС генератора  определяются падениями напряжений от потока мощности с шин станции (SГ=104.98+j60.62 МВА для варианта 31 курсовой работы) на соответствующих сопротивлениях  ,

а также напряжением U1=Uг. В общем случае :

;

 

Рассчитаем, например ЭДС . Поток мощности SГ при базисной мощности 1000 МВА составляет :

 

 

Примерный вид векторной диаграммы показан на рис. 5.

Рис. 5. Векторная диаграмма напряжений

 
 

Диаграмму следует построить с помощью транспортира и линейки с указанием масштаба. На диаграмме указать положение осей d,q.

 

5. РАСЧЕТ ПРЕДЕЛА МОЩНОСТИ ДЛЯ ВАРИАНТОВ:

ГЕНЕРАТОРЫ БЕЗ АРН, С АРН ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО

И СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

 

5.1. Работа синхронной машины всегда сопровождается малыми возмущениями, которые поступают либо от первичного двигателя (турбины), либо из системы (изменение напряжений в системе), либо со стороны возбудителя (изменение тока возбуждения). Синхронная машина способна противостоять этим возмущениям лишь при соблюдении некоторых условий. Главное условие – угол , характеризующий положение ротора машины относительно вектора Uc, не должен превышать предельной величины. Теоретически величина этого угла равна 90 градусам (генератор не имеет регулятора возбуждения) или несколько больше, предположим 100 градусам (генератор снабжен регулятором возбуждения). Если условия устойчивой работы синхронной машины нарушаются, угол превосходит предельное значение, то машина переходит в так называемый асинхронный режим, при котором с одной стороны возможны повреждения машины, а с другой – качество электрической энергии в системе резко ухудшается, иногда до такой степени, что работа потребителей становится невозможной. Кроме того, в реальной электрической системе асинхронный ход одного генератора может вызвать асинхронный ход других генераторов и нарушение устойчивости всей системы с полной остановкой станций. Регулятор возбуждения должен поддерживать напряжение на шинах генератора неизменным и улучшает устойчивость генератора, его способность противостоять возмущениям. Регулятор пропорционального типа изменяет ток возбуждения пропорционально изменениям напряжения (и тока) на шинах генератора; регулятор сильного действия, помимо того, учитывает производные указанных величин (или других величин, например угла  и лучше обеспечивает постоянство напряжения на шинах генератора.

В простейшем случае (регулятора возбуждения нет, неявнополюсный генератор работает через внешнее индуктивное сопротивление на шины неизменного напряжения) зависимость активной мощности генератора от угла определяется формулой

Из этого следует, что генератор вне зависимости от его номинальной мощности не может передать в систему более предела мощности

 ,

который, в свою очередь, зависит от внешнего сопротивления. При попытке в этих условиях выдать в систему мощность больше максимальной угол  превосходит предельную величину, устойчивость нарушается, начинается асинхронный ход. Наличие предела – основная причина, ограничивающая передачу мощности по межсистемным связям в современных электрических системах и требующая применения все более высоких номинальных напряжений на линиях электропередач. Напомним, что сопротивление линии в относительных единицах  обратно пропорционально квадрату номинального напряжения.

Если неявнополюсные генераторы системы станция – шины снабжены регуляторами пропорционального действия, то передаваемая мощность определяется формулой

 .

Для системы станция – шины с регуляторами возбуждения сильного действия (генераторы без явно выраженных полюсов) передаваемая мощность:

.

 

В двух последних случаях приближенно пределы мощности можно определять только по первым слагаемым.

В контрольном задании необходимо построить характеристики мощности в координатах P(δ) для трех случаев: на станции нет регуляторов возбуждения, имеются регуляторы возбуждения пропорционального и сильного действия. При построении характеристик мощности следует учесть, что в формулах проставлены модули величин, а само построение выполняют по точкам, задаваясь текущими значениями угла δ: 0,10, 20,...180 градусов. В каждом из двух последних случаев на одном графике желательно построить как слагаемые, так и результат их суммирования. Требуется графически определить предел передаваемой мощности и угол δпр, при котором этот предел наступает. Для каждого из трех случаев определить коэффициент запаса статической устойчивости:

Примерный вид характеристики мощности системы станция – шины с регулятором возбуждения изображен на рис. 6.

 

 

Рис.6. Характеристика мощности системы станция – шины

с регулятором возбуждения

 

5.2. ПРИМЕР

Расчет пределов мощности для системы станция – шины

 

Для варианта 31 курсовой работы:

С регуляторами сильного действия:

;

 

С регуляторами пропорционального действия:

;

 

Без регуляторов:

Коэффициент запаса статической устойчивости для этого случая:

,

где  – мощность эквивалентной турбины, соответствующая текущей активной мощности.

По нормативам коэффициент запаса статической устойчивости должен быть не менее 20 \% в нормальном и не менее 8 \% в послеаварийном режиме. При невыполнении этих условий необходимо применение средств повышения устойчивости.