Статическая устойчивость электрических систем

Цель занятия

1) углубление физических представлений о влиянии шунтирующих реакторов и зарядной мощности линии на статическую устойчивость;

2) отработка навыков проведения инженерных расчетов статической устойчивости электропередач.

Задание

Для заданной схемы электрической системы и параметров ее элементов (см. рис.1 и табл.1 в практическом занятии №1) для случая представления шин нагрузки шинами системы бесконечной мощности, необходимо:

1) определить, как изменится запас СУ после включения реактора на шины гидростанции для случаев работы генератора без АРВ, с АРВ пропорционального действия и с АРВ сильного действия;

2) определить, как изменится запас СУ при учете влияния зарядной мощности линии и тока намагничивания трансформаторов;

3) дать физическое объяснение влияния факторов, отмеченных в 1 и 2 задания.

Вопроы к аудитории при выдаче задания

1. Какова цель включения реакторов на длинных линиях сверхвысокого напряжения?

2. Как влияет вид АРВ на СУ электропередачи?

3. Как записываются упрощенные выражения для определения предела мощности гидрогенератора для различных видов регулирования напряжения (без учета влияния составляющих, пропорциональных синусу двойного угла вылета ротора)?

4. Какое влияние оказывает реактивная мощность, которую потребляет шунтирующий реактор, на величину ЭДС гидрогенератора?

5. Какое влияние оказывает зарядная мощность линии электропередачи на величину ЭДС гидрогенератора?

6. Какое влияние оказвает шунтирующий реактор на взаимную проводимость между гидрогенератором и шинами постоянного напряжения системы?

Указания к выполнению задания

1. При учете влияния шунтирующего реактора индуктивное сопротивление гидрогенератора следует изменять в соответствии с принятым видом АРВ.

2. При учете влияния ветви намагничивания трансформатора и зарядной мощности линии (отдельно или вместе) П-образную схему замещения линии преобразовать вначале в схему треугольника, а затем в схему звезды, то есть в Т-образную эквивалентную схему замещения линии электропередач, которая учитывает влияние токов намагничивания трансформаторов.

3. Силовые трансформаторы вводить в виде Г-образной схемы замещение.

4. Следует помнить, что характер сопротивлений в схеме замещения электропередачи (емкостный или индуктивный) учитывается их знаками.

5. При рассмотрении п. 2 задания принять:

а) гидрогенератор с АРВ пропорционального действия;

б) сопротивление реактора равняется 12-ти кратному значению синхронного индуктивного сопротивления гидрогенератора;

в) емкостное сопротивление Т-образной схемы замещения линии равняется семикратному, а индуктивное сопротивление намагничивания трансформаторов – 24-х кратному значению указанного параметра гидрогенератора.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

Тема занятия

Практический критерий синхронной динамической устойчивости

Цель занятия

1) закрепление физических представлений о влиянии дополнительных и режимных мероприятий на улучшение устойчивости и качества переходных процессов при больших возмущениях в электрических системах.

2) отрабатывание навыков применения способа площадей для анализа синхронной динамической устойчивости.

Задание

Для заданной схемы электрической системы, которая приведена на рис.2, и временные последовательности работы коммутирующих устройств, которые отмечены в таблице вариантов задания (табл.2), определить максимальный угол вылета ротора при колебаниях, которые вызваны симметричными и несимметричными короткими замыканиями.

Рисунок 2 – Схема электрической системы

Вопросы к аудитории при выдаче задания

1. В условиях каких предположений получено правило площадей?

2. Как формулируется правило площадей?

3. Как определяется знак и характер избыточного момента (ускоряющего и тормозящего) на валу генератора?

4. Может ли происходить изменение относительного угла ротора при достижении равенства нулю относительной скорости в процессе динамического перехода ротора?

5. Как определяется запас устойчивости при анализе СДУ?

6. Чем отличается влияние трехфазного КЗ на СДУ при повреждениях в начале, в середине, в конце одной из линий двухцепной электропередачи?

7. Как определяется критический угол в процессе анализа СДС? При каких условиях происходит достижение этого углового положения ротора и какому физическому состоянию отвечает этот случай с точки зрения энергетических свойств системы?

8. В чем заключаются основные мероприятия, направленные на изменение параметров гидрогенераторов и линий электропередачи.

9. В чем заключаются дополнительные мероприятия режимного характера по улучшению устойчивости?

10. Какое из отмеченных в п. 9 мероприятий влияет только на СДУ?

Указания к выполнению задания

1. Анализ СДУ носит качественный характер, потому при выполнении построений с целью определения площадей (избыточных кинетических энергий) ускорения и торможения необходимо обеспечивать соотношение Fторм Fуск.

2. При выполнении задания допускается не учитывать влияние дополнительных углов к аргументам комплексных взаимных сопротивлений схем замещения прямой последовательности электрической системы, которые изменяют угловые характеристики мощности относительно начала координат по оси углов ротора.

3. При определении на валу генератора избыточного момента следует учитывать, что последний всегда находится как разница между механической характеристикой моменту турбины и угловой характеристикой, которая определяет электромагнитный момент по схеме замещения, набор элементов которой зависит от коммутационных переключений, выполненных в предыдущих заданному моменту вренменных интервалах.

4. Влияние АРС турбины при выполнении задания учитывается в виде действия устройства ступенчатой разгрузки турбины на 40% мощности исходного режима (см. символ ЭГП в таблице вариантов задания).

5. Следует считать, что влияние вида АРВ имеет существенное значение для обеспечения эффективности режимного мероприятия, связанного с отключением части генераторов (параллельного энергоблока).

6. Текст, который объясняет выполнение задания, должен содержать обоснование характера изменений амплитуд угловых характеристик мощности, предопределенных каждым коммутационным переключением или развитием аварии.

Таблица 2 – Варианты задания

Вари-					Момент времени, t
ант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	K1(2)	K1(1,1)	S3-	S9-	S10-	S3+	S7-	S5-	S6-	S5+
	K1(1)	K1(3)	S2+	S10-	S9-	S7-	S2-	S8-	S5-	S5+
	K2(1)	K2(1,1)	K2(3)	S9-	S3-	S10-	S7-	S6-	S3+	S42-
	K2(1)	K2(2)	S3-	K2(3)	S1-	S9-	S10-	S3+	S7-	S6-
	K2(2)	S5-	K2(3)	S2+	S9-	S10-	S2-	S7-	S8-	S5+
	K1(1)	S5-	K1(3)	S2+	S9-	S10-	S2-	S5+	S7-	S6-
	K2(2)	K2(1,1)	S10-	S3-	S9-	S42-	S3+	S7-	S8-	S7+
	K1(1)	K1(3)	S1-	S9-	S10-	S1+	S3-	S7-	S6-	S3+
	K2(2)	K2(1,1)	K2(3)	S2+	S9-	S10-	S2-	S3-	S7-	S3+
	K2(1)	S3-	K2(3)	S1-	S9-	S10-	S1+	S3+	S6-	S7-
	K1(3)	S2+	S10-	S9-	S2-	ЭГП	S7-	S5-	S7-	S5+
	K2(1)	S3-	K2(3)	S2+	S9-	S10-	S2-	S3+	ЭГП	S6-
	K3(1,1)	S3-	S5-	K3(3)	S12-	S13-	ЭГП	S5+	S3+	S7-
	K3(2)	S3-	K3(1,1)	S7-	ЭГП	S3+	S12-	S13-	S7-	S6-
	K4(3)	S2+	S12-	S3-	S13-	S2-	S3+	S42-	S6-	S7-
	K4(1,1)	S3-	K4(2)	S12-	S13-	S3+	ЭГП	S7-	S6-	S8-
	K3(3)	S1-	S2-	ЭГП	S12-	S13-	S1+	S2+	S7-	S6-
	K4(1,1)	K4(2)	S3-	S12-	S13-	ЭГП	S42-	S3+	S6-	S7-
	K3(3)	S2+	S12-	S13-	S2-	S42-	S7-	ЭГП	S6-	S3-
	K4(1,1)	S5-	S12-	K4(3)	S13-	ЭГП	S5+	S7-	S8-	S42-
	K3(1)	S3-	S5-	K3(2)	S13-	S12-	S3+	S7-	S5+	S6-
	K4(3)	S1-	S2+	S12-	S13-	S1+	S2-	ЭГП	S7-	S6-
	K3(2)	S5-	K3(1)	S12-	S13-	S5+	S42-	S7-	S6-	ЭГП
	(2)	(1)	(1,1)	-	-	-	-		-	S3+,
	K4	K4	K4	S3	S5	S12	S13	ЭГП	S7	S5+
	K3(3)	S1-	S3-	S12-	S13-	S1+	ЭГП	S7-	S3+	S6-

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Тема занятия