Основные показатели работы электроэнергетической системы

• Задание
• 1. Выбор элементов ЭЭС
• 1.1 Выбор силовых трансформаторов и генераторов
• 1.2 Выбор сечений проводов линий электропередачи
• 2. Расчет установившегося режима работы электроэнергетической системы
• 2.1 Расчет параметров схемы замещения
• 2.2 Расчет режима энергосистемы
• 2.3 Выполним расчет режима работы для линии электропередачи, отходящей от генератора Г2, автотрансформатора АТ и нагрузки Н1 при заданной для максимального режима активной мощности и трех значениях реактивной мощности генератора Г2. И построим зависимости напряжения на приемном конце линии ВЛ2, потерь активной мощности на рассматриваемом участке и напряжения на нагрузке Н1 от реактивной мощности отправного конца
• 2.4 Расчет установившегося режима работы сети на компьютере
• 3. Расчет токов несимметричного короткого замыкания
• 3.1 Приведение параметров схемы к базисным условиям
• 3.2 Составление и преобразование комплексной схемы замещения
• 3.3 Определение токов и напряжений в месте К. З.
• 4. Расчет динамической устойчивости
• Список используемой литературы

Задание

Расчетная схема:

Расчетные параметры:

Коэффициент мощности всех нагрузок cosц=0.85

1. Выбор элементов ЭЭС

1.1 Выбор силовых трансформаторов и генераторов

1) Выбор АТ1: выбираем по подводимой мощности Р₂=930 МВт:

Выбираем АТ: 4×3 х АОДЦТН-167 000/5000/2200

Проверка по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:

АТ выбран.

ДРкв=3/2* (ДРкв-с+ ДРкв-н — ДРкс-н) =3/2* (315+105−95) =487,5 кВт ДРкс=3/2* (ДРкв-с+ ДРкс-н — ДРкв-н) =3/2* (315+95−105) =457,5 кВт ДРкн=3/2* (ДРкв-н+ ДРкс-н — ДРкв-н) =3/2* (105+95−315) =0 кВт

Uк%в=½* (Uкв-с+ Uкв-н+ Uкс-н) =½* (11+35−21,5) =12,25%

Uк%с=½* (Uкв-с+ Uкс-н+ Uкв-н) =½* (11+21,5−35) =0%

Uк%н=½* (Uкв-н+ Uкс-н+ Uкв-с) =½* (35+21,5−11) =22,75%

Хат1в= Uк%в*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =12,25*515²/100/4/501=16,25 Ом Хат1с= Uк%с*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =0 Ом Хат1н= Uк%н*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =22,75*515²/100/4/501=30,17 Ом

Rат1в= ДРкв *Uном²/ (nтр*Sном²) =487,5*515²/4/501²=0,128 Ом

Rат1с= ДРкс *Uном²/ (nтр*Sном²) =457,5*515²/4/501²=0,12 Ом

Rат1н= ДРкн *Uном²/ (nтр*Sном²) =0*515²/4/501²=0 Ом

2) Выбор АТ2:

Выбираем по подводимой мощности

Р_max= (930+310+143) *0,4=553,2 МВт:

Выбираем АТ: 2×3 х АОДЦТН-167 000/5000/2200

Проверка по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:

АТ выбран.

ДРкв=3/2* (ДРкв-с+ ДРкв-н — ДРкс-н) =3/2* (315+105−95) =487,5 кВт ДРкс=3/2* (ДРкв-с+ ДРкс-н — ДРкв-н) =3/2* (315+95−105) =457,5 кВт ДРкн=3/2* (ДРкв-н+ ДРкс-н — ДРкв-н) =3/2* (105+95−315) =0 кВт

Uк%в=½* (Uкв-с+ Uкв-н+ Uкс-н) =½* (11+35−21,5) =12,25%

Uк%с=½* (Uкв-с+ Uкс-н+ Uкв-н) =½* (11+21,5−35) =0%

Uк%н=½* (Uкв-н+ Uкс-н+ Uкв-с) =½* (35+21,5−11) =22,75%

Хат2в= Uк%в*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =12,25*515²/100/2/501=32,5 Ом Хат2с= Uк%с*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =0 Ом Хат2н= Uк%н*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =22,75*515²/100/2/501=60,34 Ом

Rат2в= ДРкв *Uном²/ (nтр*Sном²) =487,5*515²/2/501²=0,256 Ом

Rат2с= ДРкс *Uном²/ (nтр*Sном²) =457,5*515²/2/501²=0,24 Ом

Rат2н= ДРкн *Uном²/ (nтр*Sном²) =0*515²/2/501²=0 Ом

3) Выбор Т1:

Выбираем по мощности нагрузки Рн₂=205 МВт:

Выбираем Т1: два ТДЦ-200 000/220

Проверка по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:

Т1 выбран.

Rт1= ДРк *Uном²/ (nтр*Sном²) =580*230²/2/200²=0,38 Ом Хт1= Uк%*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =11*230²/100/2/200=14,56 Ом

4) Выбор Т3:

Выбираем по мощности нагрузки Рн₄=464 МВт:

Выбираем Т3: два ТДЦ-400 000/220

Проверка по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:

Т3 выбран.

Rт3= ДРк *Uном²/ (nтр*Sном²) =880*230²/2/400²=2,42*10^-3 Ом Хт3= Uк%*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =11*230²/100/2/400=7,27 Ом

4) Выбор генераторов и трансформаторов электрических станций:

Первый генератор выберем по Р₁=310 МВт: выберем ТВВ-320−2

Второй генератор выберем по Р₂=930 МВт: выберем ТВВ-1000−2

Каталожные данные турбогенераторов:

Выбор ТГ1:

Выбираем по мощности нагрузки Р₁=310 МВт:

Выбираем ТГ1: два ТДЦ-400 000/220

Проверка по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:

ТГ1 выбран.

Rтг1= ДРк *Uном²/ (nтр*Sном²) =880*230²/2/400²=2,42*10^-3 Ом Хтг1= Uк%*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =11*230²/100/2/400=7,27 Ом Выбор ТГ2: выбираем по мощности нагрузки Р₂=930 МВт:

Выбираем ТГ2: два ТЦ-1 000 000/500

Проверка по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:

ТГ2 выбран.

Rтг2= ДРк *Uном²/ (nтр*Sном²) =2000*230²/2/1000²=0,053 Ом Хтг2= Uк%*Uном²/ (100%*nтр*Sном) =14,5*230²/100/2/1000=3,8 Ом

1.2 Выбор сечений проводов линий электропередачи

1) Выбор сечения проводов для ВЛ 1:

Ток линии в режиме максимальных нагрузок:

413,9 А

Сечение ЛЭП:

Выбираем провод АС сечением 400 мм² и произведем проверку по длительно допустимому току:

Значение допустимого тока: ;

Выбираем провод АС-400/22.

2) Выбор сечения проводов для ВЛ 2:

Ток линии в режиме максимальных нагрузок:

554,6 А Сечение ЛЭП:

Выбираем провод АС сечением 500 мм² и произведем проверку по длительно допустимому току:

Значение допустимого тока:

;

Выбираем провод АС-500/27.

3) Выбор сечения проводов для ВЛ6:

Выбираем провод АС сечением 400 мм² и произведем проверку по длительно допустимому току:

Значение допустимого тока: ;

Выбираем провод АС-400/22.

4) Выбор сечений проводов в кольцевой цепи:

Мощность подводимая к кольцевой цепи со стороны Г1 и Г2:

Определим потоки мощности отходящие от узла 7, при допущении, что все провода одинакового сечения:

Выбираем все провода АС сечением 240 мм²

У сечения 240 мм² максимально допустимый ток равен 610 А Проверим линии, при аварийном режиме (отключение ВЛ5)

Проходит по длительно допустимому току.

Выбираем провод АС-240/32.

Все значения параметров взяты из Ракотян С. С., Шапиро И. М. Справочник по проектированию электроэнергетических систем.

2. Расчет установившегося режима работы электроэнергетической системы

Составление схемы замещения системы:

2.1 Расчет параметров схемы замещения

1) Расчет параметров ВЛ1:

2) Расчет параметров ВЛ2:

3) Расчет параметров ВЛ3:

4) Расчет параметров ВЛ4:

5) Расчет параметров ВЛ5:

6) Расчет параметров ВЛ6:

2.2 Расчет режима энергосистемы

Расчет режима от первого генератора:

Находим реактивную мощность Г₁:

S₁=Р₁+j*Q₁

Находим потери мощности и напряжения на ВЛ₁, а также мощность и напряжение в конце линии:

S_нл1=Р₁+j*Q₁+j*Q_зар1=380+j*192,121+j*2,025=310+j*194,146 МВА

МВА

S₃'=S_нл1-ДS_л1+j*Q_зар1=310+j*194,146−7,082-j*39,834+j*2,025=302,918+j*156,336 МВА

| S₃'|=340,882 МВА

U₃'=U₁-ДU₂₃=230−17,07-j*18,86=212,93-j*18,86

| U₃' |=213,76 кВ

Расчет режима от второго генератора:

Находим потери мощности и напряжения на ВЛ₂, а также мощность и напряжение в конце линии:

S12=P21+j*Q2-ДSл2+j*Qзар2=930+j*576,362−17,373-j*264,066+j*364=912,627+j*676,296 МВА

U₁₂=U₂-ДU_13,12=525−73,834-j*103,312=451,166-j*103,312 кВ; | U₁₂| =462,843 кВ

S_ат1в=S₁₂-ДS_ат1в=912,627+j*676,296−0,771-j*97,873=911,856+j*578,423 МВА

U₀=|U₁₂ |-ДU_ат1в=462,843−23,997-j*31,854=438,847-j*31,854 кВ; | U₀| =440,002 кВ

Расчёт низкой стороны по данным конца:

Пусть U₁₁=515 кВ тогда

S_ат1нач=P_н1+j*Q_н1+ДS_ат1н=480+j*297,477+j*36,275=480+j*333,752 МВА

U₁₁=|U₀| - ДU_ат1н=440,002−22,885-j*32,913=417,117-j*32,913 кВ

|U₁₁|=418,413 кВ

k_ат1=500/11=45,455

U_11р= |U₁₁|/ k_ат1=418,413/45,455=9, 205 кВ

Полученное значение напряжения не удовлетворяет допуску по напряжению (10 кВ 5%). Для достижения необходимого значения можно либо компенсировать реактивную мощность, либо поставить в цепь линейный трансформатор, чтобы уменьшить коэффициент трансформации.

Подбёрем количество отпаек, нужное для поднятия напряжения до уровня 10 кВ

n= (|U_11р|/10−1) /0,021=-3,78

Получаем, что надо использовать — 4 отпайки

k_ат1нов= k_ат1+n*0,021* k_ат1=45,455−4*0,021*45,455=41,64

U_11р= |U₁₁|/ k_ат1нов =418,413/41,64=10,048 кВ

Продолжаем расчёт цепи:

S_ат1с=S_{ат1в -} S_ат1нач=911,856+j*578,423−480-j*333,752=431,856+j*244,671 МВА

S₁₀= S_ат1с — ДS_ат1с=431,856+j*244,671−0,153=431,704+ j*244,671 МВА

U₁₀=|U₀| - ДU_{10, ат1}=440,002−0,118+j*0,067=439,884+j*0,067 кВ

U_10р= |U₁₀|*220/500=439,884*220/500=193,549 кВ

k_ат1=500/220=2,273

Подбёрем количество отпаек, нужное для поднятия напряжения до уровня 220 кВ

n= (|U_10р|/220−1) /0,021=-5,725

Получаем, что надо использовать — 6 отпаек

k_ат1нов= k_ат1+n*0,021* k_ат1=2,273−6*0,021*2,273=1,986

U_10р= |U₁₀|/ k_ат1нов =439,884/1,986=221,452 кВ

S_л6=S₁₀ +j*Q_л6=431,704+j*244,671+j*1,661=431,704+j*246,331 МВА

S₃«=S_{л6 -} ДS_л6 +j*Q_л6=431,704+j*246,331−5,164-j*28,916+j*1,661=426,54+j219,076

| S₃«|=479,511 МВА

U₃«=|U_10р| - ДU_10,3=221,452−8,383-j*10,05=213,069-j*10,05 кВ

|U₃«|=213,306 кВ

Посчитаем погрешность полученных напряжений из расчёта линий от генератора 1 и генератора 2

Д= (|U₃'|-|U₃«|) / |U₃'|*100%=0,281%

U₃= (|U₃'|+|U₃«|) /2=213,533 кВ

Погрешность составила меньше 1%, попадаем в допуск.

Расчёт схемы при подходе к кольцу:

. Пусть U₄=230 кВ

S_3нач=P_н4+j*Q_н4+ДS_т3=464+j*287,68+0,013+j*40,93=464,013+j*328,61 МВА

U₄=|U₃|-ДU_3,4=213,533−11, 19-j*15,79=202,343-j*15,79 кВ

|U₄|=202,96 кВ

k_т3=220/11=20

U_4р= |U₁₁|/ k_т3=202,96/20=10,148 кВ

Полученное значение напряжения удовлетворяет допуску по напряжению (10 кВ 5%)

. Пусть U₆=230 кВ

S_1нач=P_н2+j*Q_н2+ДS_т1=205+j*127,1+0,418+j*16,016=205,418+j*160,432 МВА

Определим мощность, которая втекает в кольцо:

S₃=S₃«+S₃'-S_3нач=426,54+j*219,076+302,918+j*156,336−464,013-j*328,514=265,445+j*45,889 S₃=265,445+j*45,889 МВА

Для расчёта кольцевой сети вынесем зарядные мощности, протекающие по линиям, за пределы кольца:

S_3рас=S₃+j*Q_л3+j*Q_л4=265,445+j*46,889+j9,591+j*13,066=265,445+j*69,556

Схема кольцевой сети:

Разорвём кольцевую сеть в узле № 7, получим:

Определим потоки мощности отходящие от узла 7:

Узел потокораздела — узел № 5.

Разобьём нашу схему на два участка:

Пусть все напряжения в узлах равны 230 кВ.

Должно выполняться условие:

S_1нач=S₃₅+S_7″

S_1нач=205,418+j*160,432 МВА

S₃₅+S_7″=152,57+j*86,038+52,848+j*74,394=205,418+j*160,423 МВА

Условие выполняется.

Участок 2:

S_1нач= S_7″+ДS_5"7″=52,848+j*74,399+1,238+j*4,455=54,086+j*78,849 МВА

Участок 1:

S_2нач= S₃₅+ДS_35'=152,57+j*86,038+3,3+j*11,857=155,87+j*97,895 МВА

U_5'=|U₃|-ДU_3,5'=213,533−13,526-j*12,315=200,09-j*12,315 кВ

|U_5'|=200,388 кВ

S_37'= S_3рас-S_2нач«=265,445+j*69,556−157,87-j*97,895=109,575-j*28,34 МВА

S_7'к= S_37'-ДS_37'=109,575-j*28,34−1,171-j*4,214=108,404-j*32,554 МВА

U_7'=|U₃|-ДU_7'=213,5+0,17-j*8,251=213,705-j*8,251 кВ

|U_7'|=213,865 кВ

Так как 7' и 7^" одна и таже точка, то напряжение в этих точках равны, следовательно U_7″|=213,865 кВ

Участок 2:

U_5″=|U_7″|-ДU_5"7″=213,865−11,615-j*4,709=202,25-j*4,709 кВ

|U_5″|=202,305 кВ

Так как точка 5' и 5^" одна и та же точка, посчитаем погрешность получившихся напряжений

Д= (|U₅«|-|U₅'|) / |U₅«|*100%= (202,305−200,388) /202,305*100%=0,947%

U₅= (|U₅'|+|U₅«|) /2= (202,305+200,388) /2=201,346 кВ

Погрешность в норме.

Проверка кольца (по активной мощности):

Вернёмся к напряжению на нагрузке Р_н2 и рассчитаем его:

U₆=|U₅|-ДU₅₆=201,346−5,804-j*3,762=195,542-j*3,762 кВ

|U₆|=195,578 кВ, k_т1=220/11=20

U_6р= |U₆|/k_т1=195,578/20=9,779 кВ

Подбёрем количество отпаек, нужное для поднятия напряжения до уровня 10 кВ

n= (|U_6р|/10−1) /0,025=-0,884

Получаем, что надо использовать — 1 отпайку

k_т1нов= k_т1+n*0,025* k_т1=20−1*0,025*20=19,5

U_6р= |U₆|/ k_т1нов =195,578/19,5=10,03 кВ

Расчёт сети после кольцевого участка:

Посчитаем мощность, которая вытекает из кольца

S₇=S_7'к-S_1нач+j*Q_л3+ j*Q_л5=108,404-j*32,554−54,086+j*78,849+j*9,591+j*4,309=54,317-j*97,502 S₇ =54,317-j*97,502 МВА

S₈₀= S₇-ДS_ат2с=54,317-j*97,502−0,065=54,252-j*97,502 МВА

U₈₀=|U₇|-ДU_ат2с=213,865−0,061-j*0,109=213,804-j*0,109 кВ

| U₈₀|=213,804 кВ

Расчёт низкой стороны по данным конца:

Пусть U₈=230 кВ тогда

S_8нач=P_н3+j*Q_н3+ДS_ат2н=143+j*88,62+j*32,284=143+j*120,907 МВА

U₈=|U₈₀| - ДU_ат2н=213,804−34,123-j*40,358=179,681-j*40,358 кВ

|U₈|=184,158 кВ

k_ат2=220/11=20

U_8р= |U₈|/ k_ат2=184,158/20=9, 208 кВ

Поставим линейный трансформатор и подбёрем количество отпаек, нужное для поднятия напряжения до уровня 10 кВ

n= (|U_8р|/10−1) /0,021=-3,77

Получаем, что надо использовать — 4 отпайки

k_ат2нов= k_ат2+n*0,021* k_ат2=20−4*0,021*20=18,32

U_8р= |U₈|/ k_ат2нов =184,158/18,32=10,052 кВ

S_ат2в= S_8нач-S₈₀=143+j*120,907−54,252+j*97,502=88,748+j*218,41 МВА

S₉= S_ат2в+ДS_ат2в=88,748+j*218,41+0,311+j*39,515=89,059+j*257,925 МВА

U₉=|U₈₀| + ДU₉₈₀=213,804+33,306+j*13,229=247,11+j*13,229 кВ

| U₉|=247,464 кВ

K_ат2=500/220=2,273

U_9р= |U₉|*k_ат2=247,464*2,273=562,418 кВ

Подбёрем количество отпаек, нужное для снижения напряжения до уровня 500 кВ

n= (|U_9р|/500−1) /0,021=5,945

Получаем, что надо использовать 5 отпаек

K_ат2нов= k_ат2-n*0,021* k_ат2=2,273−5*0,021*2,273=2,034

U_9р= |U₉|*k_ат2нов =247,464*2,034=503,364 кВ

2.3 Выполним расчет режима работы для линии электропередачи, отходящей от генератора Г2, автотрансформатора АТ и нагрузки Н1 при заданной для максимального режима активной мощности и трех значениях реактивной мощности генератора Г2. И построим зависимости напряжения на приемном конце линии ВЛ2, потерь активной мощности на рассматриваемом участке и напряжения на нагрузке Н1 от реактивной мощности отправного конца

1)

Находим потери мощности и напряжения на ВЛ₂, а также мощность и напряжение в конце линии:

S₁₂=P₂₁+j*Q₂-ДS_л2+j*Q_зар2=930+j*697,5−19,612-j*298,106+j*364=910,388+j*763,394 МВА

U₁₂=U₂-ДU_13,12=525−87,863-j*102,389=437,137-j*102,389 кВ; | U₁₂| =448,968 кВ

S_ат1в=S₁₂-ДS_ат1в=910,388+j*763,394−0,896-j*113,796=909,491+j*649,598 МВА

U₀=|U₁₂ |-ДU_ат1в=448,968−27,89-j*32,733=421,078-j*32,733 кВ; | U₀| =422,348 кВ

Расчёт низкой стороны по данным конца:

Пусть U₁₁=515 кВ тогда

S_ат1нач=P_н1+j*Q_н1+ДS_ат1н=480+j*360+j*40,951=480+j*400,951 МВА

U₁₁=|U₀| - ДU_ат1н=422,348−28,641-j*34,288=393,707-j*34,288 кВ

|U₁₁|=395, 197 кВ

k_ат1=500/11=45,455

U_11р= |U₁₁|/ k_ат1=395, 197/45,455=8,694 кВ

2)

Находим потери мощности и напряжения на ВЛ₂, а также мощность и напряжение в конце линии:

S₁₂=P₂₁+j*Q₂-ДS_л2+j*Q_зар2=930+j*450,42−15,496-j*235,541+j*364=914,504+j*578,879 МВА

U₁₂=U₂-ДU_13,12=525−59,249-j*104,271=465,751-j*104,271 кВ; | U₁₂| =477,281 кВ

S_ат1в=S₁₂-ДS_ат1в=914,504+j*578,879−0,658-j*83,564=913,846+j*495,315 МВА

U₀=|U₁₂ |-ДU_ат1в=477,281−19,954-j*30,981=457,326-j*30,981 кВ; | U₀| =458,374 кВ

Расчёт низкой стороны по данным конца:

Пусть U₁₁=515 кВ тогда

S_ат1нач=P_н1+j*Q_н1+ДS_ат1н=480+j*232,475+j*32,356=480+j*264,831 МВА

U₁₁=|U₀| - ДU_ат1н=458,374−17,431-j*36,083=440,943-j*31,593 кВ

|U₁₁|=442,074 кВ

k_ат1=500/11=45,455

U_11р= |U₁₁|/ k_ат1=442,074/45,455=9,726 кВ

Результаты расчета занесем в таблицу:

Построим полученные зависимости:

График зависимости напряжения приемного конца линии от реактивной мощности отправного конца линии:

График зависимости потерь активной мощности на рассматриваемом участке от реактивной мощности отправного конца линии:

График зависимости напряжения на нагрузке Н1 от реактивной мощности отправного конца линии:

Из графиков видно, что при увеличении реактивной мощности, вырабатываемой генератором, увеличиваются потери активной мощности, при этом напряжение на нагрузке и на приемном конце линии уменьшается.

2.4 Расчет установившегося режима работы сети на компьютере

Для выполнения расчета установившегося режима работы энергосистемы используется программа «Ratsr». При выполнении расчета установившегося режима в качестве балансирующего узла принимаем ЭЭС. В результате выполнения расчета на компьютере мы должны определить реактивные мощности, необходимые для поддержания заданного модуля напряжения в узлах нагрузки. После выполнения расчета максимального режима следует выполнить расчет минимальных нагрузок. Для этого необходимо уменьшить на 40% мощности нагрузок и генераторов. По результатам расчета минимальных нагрузок следует уточнить значения коэффициентов трансформации.

Схемы для режима максимальных нагрузок и минимальных нагрузок:

Исходные данные и результаты расчетов запишем в таблицу:

1) Для режима максимальных нагрузок:

2) Режим минимальных нагрузок:

3. Расчет токов несимметричного короткого замыкания

3.1 Приведение параметров схемы к базисным условиям

Базисные условия:

S_баз=1000 МВА

U_баз=230 кВ

Генератор Г₁:

E_1г=

Генератор Г₂:

E_2г=

Трансформатор электрической станции ТГ₁:

Трансформатор электрической станции ТГ₂:

Трансформатор Т₁:

Трансформатор Т₃:

Автотрансформатор АТ₁:

Автотрансформатор АТ₂:

Система:

Е_с=1 о. е.

Значение I_кз=20 кА берём из курсового проекта по электрическим станциям

S_кз=

Х_с=S_баз/S_кз=1000/17 840=0,056 о. е.

ВЛ₁:

ВЛ₂:

ВЛ₃:

ВЛ₄:

ВЛ₅:

ВЛ₆:

Нагрузка:

В данном случае рассматривается обобщённая нагрузка в узлах, состав которой неизвестен, поэтому приведение нагрузок к базисным условиям имеет следующий вид.

ЭДС источников: Е_н1= Е_н2= Е_н3= Е_н4=0,9 о. е.

Сопротивления прямой последовательности:

х"_1н1= х"_1н2= х"_1н3= х"_1н4=0,34 о. е.

Сопротивления обратной последовательности:

х"_2н1= х"_2н2= х"_3н3= х"_4н4=0,36 о. е

Н₁:

Х"_1н1=х"_1н1*S_баз/Q_н1=0,34*1000/297,6=0,833 о. е.

Х"_2н1=х"_2н1*S_баз/Q_н1=0,36*1000/297,6=0,882 о. е.

Н₂:

Х"_1н2=х"_1н2*S_баз/Q_н2=0,34*1000/127,1=1,95 о. е.

Х"_2н2=х"_2н2*S_баз/Q_н2=0,36*1000/127,1=2,07 о. е.

Н₃:

Х"_1н3=х"_1н3*S_баз/Q_н3=0,34*1000/88,66=2,797 о. е.

Х"_2н3=х"_2н3*S_баз/Q_н3=0,36*1000/88,66=2,96 о. е.

Н₄:

Х"_1н4=х"_1н4*S_баз/Q_н4=0,34*1000/287,68=0,862 о. е.

Х"_2н4=х"_2н4*S_баз/Q_н4=0,36*1000/287,68=0,913 о. е.

3.2 Составление и преобразование комплексной схемы замещения

Комплексная схема замещения для К ^(2):

Схема:

Для расчета кольцевой сети, заменим соединение треугольник в звезду:

Окончательный вид схемы:

1) Расчет прямой последовательности:

Х_э1=Х_ат1в+Х_л2+Х_тг2+Х_г2=0,061+0,229+0,073+0,24=0,603 о. е.

Х_э2=Х_н1+Х_ат1н=0,833+0,114=0,947 о. е.

Х_э3= Х_э1* Х_э2/ (Х_э1+ Х_э2) + Х_л6+ Х_ат1с=0,603*0,947/ (0,603+0,947) +0,109+0=0,477 о. е.

Х_э4=Х_л1+Х_тг1+Х_г1=0,298+0,138+0,46=0,896 о. е.

Х_э5=Х_н3+Х_ат2н=2,797+0,228=3,025 о. е.

Х_э6=Х_с+Х_ат2в=0,056+0,122=0,178 о. е.

Х_э7= Х_э6* Х_э5/ (Х_э6+ Х_э5) =0,178*3,025/ (0,178+3,025) =0,168 о. е.

Х_э8=Х_э7+Х_ат2с+Х₃₅=0,168+0+0,123=0,291 о. е.

Х_э9=Х_н2+Х_т1+Х₄₅=1,95+0,275+0,167=2,392 о. е.

Х_э10= Х_э8* Х_э8/ (Х_э8+ Х_э9) +Х₃₄=0,291*2,392/ (0,291+2,392) +0,093=0,253 о. е.

Х_э11=Х_н4+Х_т3=0,862+0,138=1 о. е.

Рассчитаем Е_экв:

2) Расчет обратной последовательности:

Производим аналогично без учёта всех ЭДС (меняются значения сопротивлений нагрузок и генераторов):

Х_э1=Х_ат1в+Х_л2+Х_тг2+Х_г2=0,061+0,229+0,073+0,3=0,663 о. е.

Х_э2=Х_н1+Х_ат1н=0,882+0,114=0,996 о. е.

Х_э3= Х_э1* Х_э2/ (Х_э1+ Х_э2) + Х_л6+ Х_ат1с=0,603*0,996/ (0,603+0,996) +0,109+0=0,507 о. е.

Х_э4=Х_л1+Х_тг1+Х_г1=0,298+0,138+0,56=0,996 о. е.

Х_э5=Х_н3+Х_ат2н=2,96+0,228=3,188 о. е.

Х_э6=Х_с+Х_ат2в=0,056+0,122=0,178 о. е.

Х_э7= Х_э6* Х_э5/ (Х_э6+ Х_э5) =0,178*3,188/ (0,178+3,188) =0,169 о. е.

Х_э8=Х_э7+Х_ат2с+Х₃₅=0,169+0+0,123=0,292 о. е.

Х_э9=Х_н2+Х_т1+Х₄₅=2,07+0,275+0,167=2,512 о. е.

Х_э10= Х_э8* Х_э8/ (Х_э8+ Х_э9) +Х₃₄=0,292*2,5122/ (0,292+2,5122) +0,093=0,355 о. е.

Х_э11=Х_н4+Х_т3=0,862+0,138=1 о. е.

3.3 Определение токов и напряжений в месте К.З.

1) Определение токов К. З.

Дополнительное сопротивление К.З. для К ⁽²⁾ определяется как:

Х_Д2=Х_экв2=0,148 о. е.

Ток прямой последовательности:

Ток обратной последовательности:

Ток фазы, А при К ^(2):

Составляющие тока в фазе В и ток фазы:

Составляющие тока в фазе С и ток фазы:

Векторная диаграмма токов:

Фазные токи не симметричного короткого замыкания в именованных единицах:

2) Определение напряжений в месте К. З.:

Напряжение прямой последовательности:

Напряжение обратной последовательности:

Напряжение фазы А:

Составляющие напряжения в фазе В и напряжение фазы:

Составляющие напряжения в фазе С и напряжение фазы:

Векторная диаграмма напряжений:

Фазные напряжения не симметричного короткого замыкания в именованных единицах:

4. Расчет динамической устойчивости

Расчет динамической устойчивости энергосистемы будем производить на компьютере с помощью программы «Dymola» .

1) Для моделирования генераторов в программе «Dymola» , нам необходимо перевести следующие параметры к базисным условиям:

Первый генератор выберем по Р₁=310 МВт: выберем 2хТВВ-200−2

Второй генератор выберем по Р₂=930 МВт: выберем ТВВ-1000−4

Генератор Г₁: 2хТВВ-200−2:

Р_ном=200 МВт, cosц=0,85, x_d=1,869, x_q=1,869, x_s=0, 194, x'_d=0,3016, x"_d=0,2337, x"_q=0,2445, r_f=0,904, r_rd=0,005, r_rq=0,3 688, T_j=7 c

Продольное синхронное индуктивное сопротивление:

Продольное переходное индуктивное сопротивление:

Продольное сверхпереходное индуктивное сопротивление:

Индуктивное сопротивление рассеивания:

Поперечное синхронное индуктивное сопротивление:

Сверхпереходное индуктивное сопротивление:

Активное сопротивление обмотки возбуждения:

Активное сопротивление демпферного контура в продольной оси:

Активное сопротивление демпферного контура в поперечной оси:

Инерционная постоянная генератора:

Генератор Г₂: ТВВ-160−2:

Р_ном=1000 МВт, cosц=0,9, x_d=2,35, x_q=2,24, x_s=0,32, x'_d=0,4536, x"_d=0,4016, x"_q=0,44, r_f=0,132, r_rd=0,0173, r_rq=0,0231, T_j=6,5 c

Продольное синхронное индуктивное сопротивление:

Продольное переходное индуктивное сопротивление:

Продольное сверхпереходное индуктивное сопротивление:

Индуктивное сопротивление рассеивания:

Поперечное синхронное индуктивное сопротивление:

Сверхпереходное индуктивное сопротивление:

Активное сопротивление обмотки возбуждения:

Активное сопротивление демпферного контура в продольной оси:

Активное сопротивление демпферного контура в поперечной оси:

Инерционная постоянная генератора:

ЭЭС в программе мы моделируем генератором, трансформатором и нагрузкой мощностью приблизительно равной мощности короткого замыкания (17 840МВА):

Возьмем 17 генераторов: ТВВ-1000−4

Выбор автотрансформаторов:

Выбираем 108х АОДЦТН-167 000/500/220:

Продольное синхронное индуктивное сопротивление:

Продольное переходное индуктивное сопротивление:

Продольное сверхпереходное индуктивное сопротивление:

Индуктивное сопротивление рассеивания:

Поперечное синхронное индуктивное сопротивление:

Сверхпереходное индуктивное сопротивление:

Активное сопротивление обмотки возбуждения:

Активное сопротивление демпферного контура в продольной оси:

Активное сопротивление демпферного контура в поперечной оси:

Инерционная постоянная генератора:

Сопротивления автотрансформатора:

Rат2в= ДРкв *Uном²/ (nтр*Sном²) *S_баз/S_ном =487,5*515²/36/500²*1000/500=0,0286 Ом

Rат2с= ДРкс *Uном²/ (nтр*Sном²) *S_баз/S_ном =457,5*515²/36/500²*1000/500=0,0268 Ом

Rат2н= ДРкн *Uном²/ (nтр*Sном²) *S_баз/S_ном =0*515²/36/500²*1000/500=0 Ом Активные сопротивления трансформаторов:

Параметры линий:

Нагрузку в программе задаем в виде постоянной проводимости:

Шунт короткого замыкания:

Эквивалентная схема для расчетов в программе «Dymola»

При расчете на компьютере удалось определить длительность короткого замыкания, при которой теряется устойчивая работа системы (Дt_кз=0,08 сек) Синий — время 0,04 сек Красный — время 0,06 сек Зелёный — время 0,08 сек

График взаимного угла д_23.

График взаимного угла д_13.

График взаимного угла д_12.

Далее будут приведены графики только для Дt_кз=0,06 сек График механического и электромагнитного момента генератора Г₁:

График механического и электромагнитного момента генератора Г₂:

График механического и электромагнитного момента генератора Г₃:

График напряжения в точке К. З.

График высокого напряжения на шинах станций:

График скольжения генератора Г₁.

График скольжения генератора Г₂.

электроэнергетическая короткое замыкание напряжение

График скольжения генератора Г₃.

Таким образом, в данной курсовой работе мы выполнили:

· Расчет установившегося режима работы электроэнергетической системы в «ручную» и на компьютере в программе «Rastr». Также был выполнен расчет режима для линии электропередачи, отходящей от генератора Г₂, АТ₁ и Н₁ при трех значениях реактивной мощности генератора. В результате этого расчета были получены зависимости напряжения на приемном конце линии ВЛ2, потерь активной мощности на рассматриваемом участке и напряжения на нагрузке Н1 от реактивной мощности отправного конца.

· Расчет токов несимметричного короткого замыкания, в результате расчета были определены токи и напряжения в месте К.З., а также построены векторные диаграммы токов и напряжений в месте К. З.

· Расчет динамической устойчивости энергосистемы на компьютере. В результате расчета были приведены графики иллюстрирующие изменения взаимных углов д₁₂, д₁₃ и д₂₃, электромагнитных мощностей генераторов, скольжения генераторов, а также напряжения в точке К.З. и на шинах высокого напряжения электростанций. Также в результате расчета была получена величина предельного времени отключения К.З. (0,08 сек.).

Список используемой литературы

1. Беляев А. Н., Герасимов С. Е., Окороков Р. В., Першиков Г. А., Смоловик С. В., Чудный В. С. Основы переходных процессов в электроэнергетических системах: Методические указания по курсовому проектированию — СПб.: СПБГПУ, 2007. — 36 с.

2. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. «Энергия», М., 1970. — 520 с.

3. Ракотян С. С., Шапиро И. М. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1985 — 352 с.