Бугров В.Г. Электромеханические переходные процессы в системах электроснабжения

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 9.25. Зависимости параметров режима от сопротивления электропередачи

(задача 3)

Задача 3

Пользуясь результатами, полученными в двух предыдущих примерах,

оценить изменения статической устойчивости узлов нагрузки в зависимо-

сти от параметров электропередачи.

Решение. Зависимости параметров режима от сопротивления элек-

тропередачи на основе выполненных в предыдущих примерах расчетов

описываются уравнениями:

для узла нагрузки с асинхронными двигателями

()

,399,0104,01

ВНВНcO

ххU

∗∗∗

++=

,264,132,0

. ВНкрс

хU

∗∗

для узла нагрузки с синхронным двигателем

()

,413,0312,01

ВНВНcO

ххU

∗∗∗

++=

.399,0519,0

. ВНкрс

хU

∗∗

Результаты расчета этих зависимостей отражены на рис. 9.25. Видно,

что узел нагрузки с синхронным двигателем сохраняет более высокие зна-

чения предельных параметров режима по статической устойчивости при

увеличении сопротивления электропередачи, чем узел нагрузки с асин-

хронными двигателями.

Задача 4

Оценить условия статической устойчивости нагрузки распределенно-

го пункта с напряжением 6 кВ, который подключен к ГПП завода посред-

ством КЛ и питает шесть асинхронных двигателей типа АЗ-13-62-8, а так-

же четыре синхронных двигателя типа СДЗ-13-34-6А (рис. 9.26,а). Исход-

ные данные для расчета на рисунке.

Рис. 9.26. К задаче 4.

Решение. Составляем схему замещения сети (рис. 9.26,б) и определя-

ем параметры ее элементов в относительных единицах, используя точное

приведение к базисным условиям U

=6 кВ и мощности.

8,6

9,093,0

45,04

87,0935,0

63,06

....

⋅

=+=

номдвсномдваб

SSS .АМВ ⋅

Сопротивление связи ГПП с питающей электрической системой

= S

/ S

= 6,8 / 500 = 0,136.

Сопротивления трансформатора

*тр

= Z

* тр

= u

/ (100 S

тр.ном

) = 10,5 · 6,8 / (100 · 10) = 0,0714;

ΔP

/ S

тр.ном

= 0,048 ·6,8 / 10

= 0,0026;

*тр =

0,0713.

Сопротивления КЛ

*л

= r

l S

/ U

= 0,129 ·8·6,8 / 6

= 0,195;

*л

= x

l S

/ U

= 0,071 ·8 ·6,8 / 6

= 0,107.

Результирующие сопротивления питающей

сети

*вн

= 0,00326 + 0,195 = 0,1983;

вн

= 0,0136 + 0,713 + 0,107 = 0,1919.

Таблица 9.4. Результаты расчета параметров режима работы двигателей

Параметры эквивалентного асинхронного двигателя:

для номинального режима

*а.дв.ном.

= (Р

а.дв.ном.

/ η cosφ

ном.

) / S

;

*а дв.ном

= (6· 0,63 / 0,87) / 6,8 = 0,684;

* а.дв ном

= P

а.ди.ном

/ ( η S

) = 6 ·0,63 / (0,935 · 6,8) = 0,595;

*а.дв.ном

= P

а.дв.ном

tg φ

ном

= 0,595 tg (arcos 0,87) = 0,337;

для исходного режима (U

= 1)

Параметры эквивалентного синхронного двигателя для номинального

режима могут быть вычислены следующим образом:

*с.дв.ном

= (4·0,45 / (0,93 · 0,9)) / 6,8 = 0,316;

*с.дв.ном

= P

*с.дв.ном

/(η S

) = 4 ·0,45 / (0,93 · 6,8) = 0,285;

Таблица 9.5. Результаты расчета составляющих баланса реактивной

мощности в узле нагрузки

Таблица 9.5 (продолжение)

____________________________

Параметры для исходного режима

= 1) определяться так:

Мощность, которая поступает в узел нагрузки от ГПП,

*с

= P

*а.дв

+ P

*с.дв

= 0,535 + 0,242 = 0,777;

*с

= Q

*а.дв

– Q

*с,дв

= 0,307 – 0,263 = 0,0437.

Напряжение на шинах ГПП в исходном режиме (U

*c0

= const) :

Изменение напряжения в узле нагрузки приводит к нарушению баланса

реактивной мощности. Найдем составляющие реактивной мощности в узле

нагрузки:

реактивная мощность, поступающая от ГПП, согласно уравнению

= ( -- U

– Р

вн

+ √ U

– Р

вн

) x

вн

реактивная мощность

эквивалентного асинхронного двигателя согласно

а.дв

= Q

а. дв.ном

[c U

+ m/ (( m

max

/ m + √ m

max

/ m

– 1) tgֶֶφ )]

реактивная мощность эквивалентного синхронного двигателя согласно

с. дв

/ S

с дв ном

= [ √ ( k

/ k

в.х.

)

-- ( x

с.дв

/ S

с . дв. ном.

)

- U

] / x

Результаты расчета этих составляющих сведены в табл. 9.5. Из их гра-

фического анализа по критерию dΔQ/dU

=0, показанного на рис. 9.26,в,

следует, что критическое напряжение в узле нагрузки U

*кр

= 0,73.

Запас статической устойчивости U

*кр

= 100(1-0,73)/1 = 27%.

Задача 5

Установить изменение условий статической устойчивости по напря-

жению узла нагрузки с девятью асинхронными двигателями

(рис 9.27, а)

при включении конденсаторной батареи, которая имеет в исходном режи-

ме мощность, равную компенсирующей способности синхронных двигате-

лей из предыдущего примера. Исходные данные для расчета указаны

на

рисунке; активная мощность, потребляемая узлом нагрузки, и параметры

внешней сети в именованных единицах соответствуют данным, приведен-

ным в предыдущем примере.

Решение. За базисные принимаем условия для шин узла нагрузки:

*б

= U /U

= 6 / 6 = 1; S

= P

а.дв.ном

/ (η cos φ

ном

) =

= 9 · 0,63 / (0,935 · 0,89) = 6,8 МВА.

Так как численные значения базисных величин совпадают с приняты-

ми в задаче 4, то

*вн

= 0,1983 + j0,1919.

Рис. 9.27. К задаче 5

Параметры эквивалентного асинхронного двигателя:

для номинального режима

*а.дв.ном

= Р

а.дв.ном

/ (η S

) = 9· 0,63 / (0,935 · 6,8) = 0,892;

*а.дв.ном

= Р

*а.дв.ном

tg φ

ном

= 0.892 tg (arcos 0,89) = 0,457;

для исходного режима

*а.дв

= m P

*a.дв1.ном

=0,87·0,892 = 0,777;

*а.дв

= Q

*а.дв.1 ном

[c + m /((m

max

/m + )1/

max

−mm tg φ

ном

)],

где

Активная мощность, которая поступает в узел нагрузки от ГПП,

*с

= Р

*а.дв

= 0,777,

а реактивная мощность (при отсутствии компенсации

ее в узле нагрузки)

= Q

*а.дв

= 0,399.

Реактивная мощность при подключении конденсаторной батареи к уз-

лу нагрузки

*c2

*а.дв

– Q

*к.б

= 0,399 – 0,263 = 0,136.

Напряжение на шинах ГПП в исходном режиме:

при отсутствии компенсации реактивной мощности

при подключении конденсаторной батареи

Реактивная мощность, поступающая от ГПП,

Реактивная мощность эквивалентного асинхронного двигателя

Реактивная мощность, вырабатываемая конденсаторной батареей,

*к.б

( U

) = Q

*к,б.ном

= 0,263 U

Результаты расчета составляющих баланса реактивной мощности при

различных напряжениях в узле нагрузки сведены в табл.9.6 и отражены на

рис. 9.27.

Из уравнений Δ Q

*c1

= Q

*c1

– Q

* а.дв

; ΔQ

*c2

= Q

*c2

+ Q

*к.б

– Q

*а.дв

находим значения критического напряжения: при отсутствии компенсации

*кр1

= 0,745; при включении конденсаторной батареи U

*кр2

= 0,76.

Таким образом, включение конденсаторной батареи снижает требова-

ния к уровню напряжения на шинах ГПП, но ухудшает условия статиче-

ской устойчивости узла нагрузки: запас устойчивости снижается с К

3U1

100 (1 — 0,745) = 25,5 % до К

3U2

= 100 (1 — 0,76) = 24 %.

Сравнение этих результатов с результатами, полученными в преды-

дущем примере, показывает, что замена части асинхронных двигателей

синхронными более предпочтительна для снижения требований к уровню

напряжения на шинах ГПП и обеспечения достаточного запаса статиче-

ской устойчивости узла нагрузки.

100

Таблица 9.6.Результаты расчета составляющих баланса реактивной

мощности при различных значениях напряжения в узле нагрузки

9.4. Устойчивость узлов нагрузки при сильных возмущениях.

Задача 1

Определить предельный угол снятия наброса нагрузки на синхронный

электродвигатель при периодически меняющейся нагрузке от холостого

хода до максимальной, график которой изображен на рис.9.28.а. При

момент

00,

ст

Решение: Предельный угол снятия наброса нагрузки при

180=

со-

гласно формуле

(

)

(

)

ст.0

ст.

cosδ

кр.

cosδ

max

ст0

ст.

откл.

−

−⋅−⋅−⋅

;

max

2М

откл.

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

= .

101

Рис.9.28.Угловые характеристики мощности

синхронного при увеличении момента сопртивления

Следовательно, при

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

max

М предельный угол 2

откл.

δ = рад, или

144

1802

откл.

δ =

⋅

Если

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

max

М2

М , то угол 1

откл.

рад, или

1801

откл.

δ =

⋅

(рис. 9.28,б).

Задача 2

Промышленное предприятие снабжается электрической энергией от

энергетической системы по двум ЛЭП через трансформаторы Т1 и Т2

(рис.9.29.а). К каждой секции шин, соединенных между собой нормально

разомкнутым включателем Q1, присоединены синхронные двигатели при-

вода турбокомпрессоров номинальной мощностью 6 и 2 по 3,5 МВт. На-

грузка остальных электроприемников одной секции равна 10 МВА при

0,8cos =

. Кратности моментов сопротивления

турбокомпрессоров,

асинхронных моментов

и пусковых токов

i двигателей в зависимости

от скольжения s приведены в табл. 9.4. Маховые моменты турбо-

компрессоров равны 0,5 и 0,356

мт

⋅

для двигателей мощностью 3,5

МВт, 1 и 1,3

мт

⋅ для 6 кВт. Мощность энергетической системы состав-

ляет 670 МВА. Схема замещения узла нагрузки представлена на рис.9.29.б.

Проверить возможность группового самозапуска трех двигателей с

турбокомпрессорами при отключении одной секции шин и автоматиче-