Устойчивость электрических систем: Практикум для студентов специальности «Электроснабжение», страница 5

Пример 3

Рассмотрим схему электропередачи, в которой генератор работает через трансформатор и двухцепную линию электропередачи на шины приемной системы бесконечной мощности (рис. 2.1). Напряжение приемной станции U можно считать неизменной по абсолютному значению и фазе при любых условиях работы электропередачи.

Рис. 2.1. Схема к примеру 3

Исходные данные:

– генератор: P_ном = 100 МВт; = 0,8; = 0,278; U_ном =
= 10,5 кВ; = 1,907;  = 6,7 с;

– трансформатор Т1: S_ном = 160 МВА; U_ном = 11/230 кВ; U_к = 11 %;

– линия:  = 0,4 Ом/км; L = 300 км;

– трансформатор Т2: S_ном = 200 МВА; U_ном = 230/110 кВ; U_к = 11 %;

– передаваемая мощность Р_с = 80 МВт и Q_с = 30 Мвар.

Определить предел передаваемой мощности и коэффициент запаса статической устойчивости в следующих случаях:

– при отсутствии автоматического регулятора возбуждения (АРВ);

– при АРВ пропорционального типа;

– при АРВ сильного действия.

Расчет будем проводить, используя точное приведение элементов схемы замещения в относительных единицах.

Принимаем базисные условия:

               S_б = 80 МВт,    U_б = 110 кВ.

Напряжение системы в относительных единицах равно:

               = 110/110 = 1.

Передаваемая активная мощность в относительных единицах равна:

               = 80/80 = 1.

Передаваемая реактивная мощность в относительных единицах равна:

               = 30/80 = 0,375.

 Сопротивление генератора в относительных единицах без учета АРВ:

 

     Сопротивление трансформатора Т1 в относительных единицах равно:

.

Сопротивление линии в относительных единицах равно:

              

Сопротивление трансформатора Т2 в относительных единицах равно:

               .

Результирующее сопротивление системы без учета АРВ:

                             .

Синхронная ЭДС генератора:

Предел передаваемой мощности без учета АРВ:

               .          (2.6)

Коэффициент запаса статической устойчивости без учета АРВ:

               .      (2.7)

Сопротивление генератора в относительных единицах при АРВ пропорционального типа равно:

               .

Результирующее сопротивление системы при АРВ пропорционального типа:

 .

Переходная ЭДС генератора:

   

Предел передаваемой мощности при АРВ пропорционального типа:

                .

Коэффициент запаса статической устойчивости при АРВ пропорционального типа:

               .

Результирующее сопротивление системы при АРВ сильного действия:

                                         .

Напряжение генератора:

                  

Предел передаваемой мощности при АРВ пропорционального типа:

                .

Коэффициент запаса статической устойчивости при АРВ сильного действия:

                .

Сопоставляя результаты расчетов можно сделать выводы, что установка автоматических регуляторов возбуждения генераторов приводит к увеличению как предела передаваемой мощности, так и коэффициента запаса статической устойчивости.

Активная мощность, выдаваемая в систему генератором, зависит от ЭДС генератора, напряжения приемной системы, результирующего сопротивления  системы, угла δ между напряжением системы и ЭДС генератора.

При неизменности ЭДС генератора, напряжения системы и результирующего сопротивления изменение передаваемой мощности обусловлено лишь изменением угла δ.

По результатам расчета построим три угловые характеристики и мощность, отдаваемую турбиной (рис. 2.2):

             

             Рис. 2.2. Зависимости активной мощности от угла

Из рисунка видно, что генератор без АРВ будет работать на пределе передаваемой мощности (график 1). Любой возмущающий фактор выведет генератор из синхронизма. График 2 и 3 показывает, что АРВ резко повышают статическую устойчивость данной схемы электропередачи.

Пример 4

Рассмотрим влияние отключения одной цепи линии на предел передаваемой мощности и коэффициент запаса статической устойчивости при АРВ пропорционального типа (рис. 2.3). Построим угловые характеристики.

Рис. 2.3. Схема к примеру 4

Исходные данные:

 – генератор: P_ном = 100 МВт;  = 0,8; = 0,278;

U_ном = 10,5 кВ;  = 6,7 с;

– трансформатор Т1: S_ном = 160 МВА; U_ном = 11/230 кВ; U_к = 11 %;

– линия:  = 0,4 Ом/км; L = 300 км;