Определение тока в поврежденной фазе; построение векторных диаграмм токов и напряжений в месте короткого замыкания. Расчет доаварийного режима и построение векторной диаграммы генератора. Анализ динамической устойчивости качественным и количественным методами

Министерство образования и науки РФ

НГТУ

Кафедра АЭЭС

Курсовая работа по дисциплине

“Электромагнитные и электромеханические

переходные процессы в электрических системах’’.

Факультет: энергетики.

Группа: Эн 1-42.

Выполнил: Михайловский Г. Г.

Преподаватель: Долгов А. П.

Дата сдачи:

Отметка о защите:

Вариант №12.

г. Новосибирск

2007 г.

Задание на курсовую работу:

1.  При коротком замыкании в точке «К» схемы определить ток в поврежденной фазе и построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте короткого замыкания и векторную диаграмму напряжений в точке «А» для начального момента времени и заданного вида несимметричного короткого замыкания.

2.  Рассчитать доаварийный режим и построить векторную диаграмму генератора.

3.  Рассчитать и построить угловые характеристики мощности генератора и определить пределы по передаваемой активной мощности и коэффициент запаса (генератор без АРВ, с АРВ пропорционального действия, с АРВ сильного действия).

4.  Произвести анализ динамической устойчивости качественным (методом площадей) и количественным (методом последовательных интервалов) методами.

Исходные данные

Рис.1 Принципиальная схема электрической системы

Параметры электротехнического оборудования

Вид короткого замыкания: двухфазное на землю.

1. Расчет токов короткого замыкания и построение ВД в точке К.

Для расчета токов несимметричного режима воспользуемся методом симметричных составляющих. Согласно методу симметричных составляющих, для расчёта несимметричного режима в исходной схеме, переходят к трём симметричным режимам в схемах прямой, обратной и нулевой последовательностей, которые рассматриваются отдельно друг от друга.

В схему замещения прямой последовательности кроме индуктивных сопротивлений входят ЭДС генераторов и ЭДС нагрузки.

1.1 Составление схемы замещения прямой последовательности.

Рис.2 Схема замещения прямой последовательности.

Задаемся базисными величинами.

Базисные напряжения и мощность:

       

Рассчитаем базисный ток:

Тогда базисные напряжения для различных ступеней напряжения системы:

Определяем индуктивные сопротивления схемы замещения в относительных единицах:

ЭДС генератора и нагрузки в относительных номинальных единицах:

где

Определим ток в поврежденной фазе. Для этого произведём следующие преобразования:

Рис.3

Упростим полученную схему:

Рис.4

Рис.5

Рис.6 Эквивалентная схема прямой последовательности

1.2 Составление схемы замещения обратной последовательности.

Рис.7 Схема замещения обратной последовательности

Параметры схемы замещения аналогичны схеме замещения прямой последовательности, за исключением ЭДС,  равных 0, и сопротивлений генераторов.

Эквивалентируем схему к элементарному виду. Для этого произведём следующие преобразования:

Рис.8

Рис.9

Рис.10

Рис.11 Эквивалентная схема обратной последовательности

1.3 Составление схемы замещения нулевой последовательности.

Рис.12 Схема замещения нулевой последовательности

Сопротивление линий:

Упрощаем схему:

Рис.13

Рис.14 Эквивалентная схема нулевой последовательности

1.4 Расчёт токов двухфазного КЗ на землю в точке К.

При однофазном КЗ выполняются условия: .

Рассчитаем токи прямой, обратной и нулевой последовательностей в фазе А:

Определим составляющие напряжения фазы А:

Для двухфазного КЗ на землю:

Тогда токи в фазах определятся:

Рис.15 Векторная диаграмма токов в точке К.

Рис.16 Векторная диаграмма напряжений в точке К.

1.5 Расчёт напряжения в точке А при двухфазном КЗ на землю.

Рассчитаем токи в схемах всех последовательностей для определения напряжения в точке А.

Расчет для прямой последовательности.

Зададим направления токов, и наиболее полно упростим схему.

                          Рис.17

Сначала определим напряжение в точке В.

Параметры схемы, необходимые для расчёта, определены при расчёте токов и напряжений КЗ прямой последовательности в точке К:

Тогда ток в схеме:

Напряжение в точке В:

                         Рис.18

Напряжение в точке А:

Расчет для обратной последовательности.

Зададим направления токов, и наиболее полно упростим схему.

                 Рис.19

Ток в схеме определим по формуле:

Напряжение в точке В:

               Рис.20

Напряжение в точке А:

Расчет для нулевой последовательности.

Зададим направления токов, и наиболее полно упростим схему.

            Рис.21

Ток в схеме:

Напряжение в точке В:

              Рис.22

Напряжение в точке А:

Напряжения фаз:

Рис.23 Векторная диаграмма напряжений в точке А.

2. Расчет доаварийного режима в заданной схеме (определение Q0 из условия UГ=1,05UГном).

Рис.24 Принципиальная схема электрической системы

           

Рис.25 Схема замещения

Базисные параметры те же, что и в первом пункте:

       

В дальнейших расчётах после определения сопротивления генератора будем рассчитывать эквивалентное сопротивление 2-х параллельно работающих генераторов. Это сопротивление будем обозначать, например, не Хdэ, а просто Хd.

Находим Q0 (с учёт того, что она положительна):

Рассчитаем величины, необходимые для построения векторной диаграммы генератора:

Фиктивная ЭДС:

Вектор EQ всегда совпадает с направлением вектора Eq.

Синхронная ЭДС:

Переходная ЭДС:

Напряжение генератора:

Ток в системе:

Рис.26 Векторная диаграмма гидрогенератора.

3. Расчет и построение угловых характеристик мощности генератора и определение пределов по передаваемой активной мощности и коэффициента запаса.

Требуется определить предел вырабатываемой активной мощности и коэффициент запаса статической устойчивости для генераторов G1,G2,G3, работающих параллельно, при отсутствии автоматической регуляции возбуждения (АРВ), а также для случаев с АРВ пропорционального и АРВ сильного действия.

3.1. Без учёта автоматической регуляции возбуждения (АРВ).

                            Рис.27

Параметры схемы:

  

Характеристика мощности:

Рис.27 Характеристика мощности генератора без учёта АРВ.

3.2. С учетом АРВ пропорционального действия.

АРВ пропорционального действия реагирует на изменение напряжения и тока генератора относительно номинальных значений. При этом ток возбуждения генератора изменяется пропорционально изменению данных параметров.

Рис.28 Характеристика мощности генератора с АРВ пропорционального действия.

Рис.29 Характеристика мощности генератора с АРВ сильного действия.

4. Анализ динамической устойчивости.

4.1 Качественный метод определения динамической устойчивости системы станция-шины.

Нормальный режим:

  Рис.30

Где:

Аварийный режим:

     Рис.31

Мощность в систему не передается.

Послеаварийный режим (отключение линии Л2):

Рис.32

Рис.33 Графическое отображение метода площадей

Рис.34 Графическое отображение метода последовательных интервалов

Список литературы:

1. Армеев Д.В., Долгов А.П., Чебан В.М. Переходные процессы в электрических системах. Задания и методические указания по курсовой работе
   и контрольному заданию. Изд-во НГТУ, 2005.
2. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под ред. Л.А.Жукова. – М., Энергия, 1979.
3. Ульянов С.А. Электромагнитные процессы в электрических системах. Учебник для электротехнических и энергетических вузов и факультетов. М., Энергия, 1970.