Исследование статической устойчивости одномашинной энергосистемы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра ЭЛСИ

Лабораторная работа №4

Исследование статической устойчивости одномашинной энергосистемы

Выполнил:

студент группы 9А25

Принял:

Томск 2005

Цель работы: Изучить влияние параметров внешней электрической сети и промежуточной нагрузки на статическую устойчивость одномашинной энергосистемы.

Рис.1 Электрическая схема (а) и схема замещения (б) одномашинной энергосистемы

Основные соотношения и задачи расчетов

Статической устойчивостью называют способность электрической системы восстанавливать исходное состояние после малых возмущений. Одномашинной электрической системой называется энергосистема, представленная эквивалентным генератором, объединенным через пассивную электрическую сеть с мощной концентрированной энергосистемой, приемные шины которой принимаются в качестве шин бесконечной мощности. Напряжение и частота на ШБМ считаются неизменными.

Угловые характеристики со стороны генератора P₁ и со стороны шин приемной подстанции P₂ вычисляются по выражениям:

где

Z₁₁, Z₁₂ – модули собственных сопротивлений в начале и конце электропередачи;

Z₁₂ – модуль взаимного сопротивления;

α₁₁, α₂₂, α₁₂ – дополнительные углы сопротивлений.

В комплексной форме собственные и взаимные сопротивления вычисляются по выражениям:

где в соответствии со схемой замещения (Рис.1,б) сопротивления Z₁, Z₂, Z₃ определены как

Z₁ = Z_Г + Z_Т1 + Z_Л1

Z₂ = Z_Т2 + Z_Л2

Z₃ = Z_Н1

 

Дополняющие углы:

α₁₁ = 90° - ψ₁₁

α₂₂ = 90° - ψ₂₂

α₁₂ = 90° - ψ₁₂

Предельная мощность по статической устойчивости:

 

Предельные по статической устойчивости углы:

δ_пр = 90° + α₁₂

Коэффициент запаса статической устойчивости:

Исходные данные:

E` = 12,5 B Ra = 3,72·10-4 о.е. RT1 = 0,284 Ом RT2 = 0,114 Ом RЛ1 = 10,78 Ом          RЛ2 = 10,5 Ом PH = 50 МВт QКБ = 120 МВАр

QP = 70 МВАр UC = 118 кВ Sб = 1000 МВА XT1 = 10,32 Ом XT2 = 5,82 Ом XЛ1 = 47,19 Ом XЛ2 = 58,8 Ом

РЕЗУЛЬТАТЫ   РАСЧЕТОВ                   ТАБЛИЦА 1

	1		2		3		4
угол,°	P1(б)	P2(б)	P1(б)	P2(б)	P1(б)	P2(б)	P1(б)	P2(б)
0	0.0	0.0	10.4	9.0	0.0	0.0	0.0	0.0
15	114.8	114.8	124.9	119.1	109.6	109.6	150.7	150.7
30	221.8	221.8	236.1	217.2	211.7	211.7	291.0	291.0
45	313.7	313.7	336.3	296.7	299.4	299.4	411.6	411.6
60	384.2	384.2	418.7	352.2	366.7	366.7	504.1	504.1
75	428.5	428.5	477.7	379.9	409.1	409.1	562.3	562.3
90	443.6	443.6	509.3	377.8	423.5	423.5	582.1	582.1
105	428.5	428.5	511.4	346.2	409.1	409.1	562.3	562.3
120	384.2	384.2	483.7	287.2	366.7	366.7	504.1	504.1
135	313.7	313.7	428.3	204.7	299.4	299.4	411.6	411.6
150	221.8	221.8	348.7	104.5	211.7	211.7	291.0	291.0
165	114.8	114.8	250.6	-6.6	109.6	109.6	150.7	150.7
180	-0.0	-0.0	140.5	-121.1	-0.0	-0.0	-0.0	-0.0
195	-114.8	-114.8	26.0	-231.2	-109.6	-109.6	-150.7	-150.7

ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛ. 1

	5		6		7
угол,°	P1(б)	P2(б)	P1(б)	P2(б)	P1(б)	P2(б)
0	29.0	-31.3	36.5	-20.1	76.0	-54.6
15	143.2	83.9	145.2	85.1	224.3	91.4
30	248.5	192.3	250.1	179.7	364.6	225.3
45	337.9	286.4	343.8	257.2	487.5	337.8
60	405.2	360.0	420.2	312.3	584.7	421.4
75	445.8	407.8	473.8	341.2	649.3	470.3
90	457.1	426.8	501.2	342.0	677.1	481.2
105	438.1	415.6	500.4	314.6	666.2	453.4
120	390.2	375.0	471.4	261.0	617.3	388.7
135	316.6	307.7	416.4	184.6	533.7	291.6
150	222.5	218.3	338.9	90.9	421.2	168.7
165	114.1	112.9	244.3	-14.0	287.4	28.3
180	-1.1	-1.2	139.0	-122.7	141.3	-119.9
195	-115.3	-116.4	30.3	-228.0	-6.9	-265.9

Рис.2, Угловые характеристики эквивалентного генератора,

1 – Идеализированная модель, 2 – Уточненная модель

Рис.3, Угловые характеристики эквивалентного генератора,

1 – Идеализированная модель, 3 – Идеализированная модель при подключении реактора,

4 – Идеализированная модель при подключении конденсаторной батареи

Рис.4, Угловые характеристики эквивалентного генератора, 1 – Идеализированная модель, 5 – Идеализированная модель при подключении активной нагрузки

Рис.5, Угловые характеристики эквивалентного генератора, 1 – Идеализированная модель, 6 – Уточненная модель при подключении активно-индуктивной нагрузки

Рис.6, Угловые характеристики эквивалентного генератора, 1 – Идеализированная модель, 7 – Уточненная модель при подключении активно-емкостной нагрузки

Результаты расчета:

Передаваемую мощность в нормальном режиме энергосистемы определим из выражения

 отсюда

, где коэффициент запаса статической устойчивости К_ст = 25%, P_1ПР = 443,6 МВт

Определяю К_ст для экспериментов 2…7

Эксперимент 2:

Эксперимент 3:

Эксперимент 4:

Эксперимент 5:

Эксперимент 6:

Эксперимент 7:

Ответы на вопросы:

1. Под статической устойчивостью понимается способность системы самостоятельно восстанавливать исходный режим работы при малых кратковременных возмущениях. Статическая устойчивость определяется по следующему критерию: положительное значение , т.е. приращение мощности и угла генератора должны иметь один и тот же знак.

, таким образом >0 при δ<90°. В этой области возможны устойчивые установившиеся режимы работы системы.

2. Предел статической устойчивости характеризуется коэффициентом запаса статической устойчивости. , где

Р_m – максимум передаваемой мощности,

Р_о - значение передаваемой мощности в установившемся режиме.

При подключении шунтирующего реактора предел статической устойчивости уменьшается вследствие того, что включение реактора приводит к уменьшению Р_m. Это объясняется увеличением Х₁₂

Х₁₂ = Х₁ + Х₂ – без реактора

Х₁₂ = Х₁ + Х₂ + Х₁Х₂/Х₃ – с реактором.

3. При подключении конденсаторной батареи предел статической устойчивости повышается из-за снижения суммарного магнитного сопротивления.

Х₃ – емкостное сопротивление.

4. В идеализированной модели энергосистемы взаимные сопротивления равны, поэтому угловые характеристики генератора и системы совпадают. В случае уточненной модели энергосистемы взаимные сопротивления не равны, поэтому угловые характеристики генератора и системы не совпадают.

5. Дополняющий угол α₁₂ может принимать как «+» так и «-» значения, т.к. кривые угловых характеристик могут смещаться как влево, так и вправо. Это связано с характером схемы электропередачи. Если активное сопротивление в схеме подключено последовательно, то Z = R + jX. Здесь все собственные и взаимные сопротивления и проводимости ветвей одинаковы, следовательно одинаковы и их углы.

В случае подключения активного сопротивления || (в виде промежуточной нагрузки), взаимное сопротивление . Вещественная часть «-», следовательно угол < 0.

6. Собственные сопротивления ветвей схем определяются как отношение