Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

Несимметричные режимы электрических сетей.

Динамические и статические параметры

электроэнергетических систем

 

Методические указания к выполнению курсовой работы для магистрантов специальности 6М0718-Электроэнергетика 

 

 

Алматы 2010 

СОСТАВИТЕЛЬ: Н.Н. Арыстанов. Несимметричные режимы электрических сетей. Динамические и статические параметры электроэнергетических систем. Методические указания к выполнению курсовой работы для магистрантов специальности 6М0718-Электроэнергетика. – Алматы: АИЭС, 2010. - 11 с. 

Методические указания соответствуют курсу «Несимметричные режимы электрических сетей. Динамические и статические параметры электроэнергетических систем», включают задание на выполнение курсовой работы, исходные данные, указания и перечень рекомендуемой литературы.

Содержание

1       Задание на курсовую работу                                                                   4

2.      Методические указания                                                                           6

2.1.   Расчет статических характеристик мощности                                        6

2.1.1. Асинхронные двигатели                                                                          6

2.1.2. Синхронные двигатели                                                                            8

2.1.3. Нагрузка прочих электроприемников                                                     8

2.1.4. Узел нагрузки                                                                                          9

2.2.   Построение зависимостей Еэ=f(U)                                                          9

2.3.   Определение коэффициентов запаса статической устойчивости          10

Список литературы                                                                                 11

Расчет статической устойчивости узла нагрузки

 

1. Задание на курсовую работу

 

         В курсовой работе необходимо выполнить следующее:

         1) рассчитать и построить статические характеристики мощности отдельных видов нагрузки (асинхронной, синхронной и прочих электроприемников) и узла нагрузки в целом;

         2) определить коэффициент запаса статической устойчивости узла нагрузки:

         а) при питании ГПП по ВЛ 110 кВ;

         б) при питании ГПП по ВЛ-35 кВ;

         в) при питании ГПП по ВЛ-35 кВ и полной компенсации реактивной мощности узла нагрузки батареями статических конденсаторов;

         г) при питании ГПП по ВЛ-35 кВ и отсутствии синхронных двигателей.

         Исходная схема показана на рисунке 1. Исходные данные выбираются из таблиц 1-5.

         Количество и мощность асинхронных двигателей определяется следующим образом.

         Определяется суммарная мощность асинхронных двигателей

РSАД=Sном.тр.*b1 (МВт)

где Sном.тр – мощность трансформатора ГПП (МВА).

         Количество асинхронных двигателей

NАД= РSАД/Рном.ад.

где Рном.ад. – мощность асинхронного двигателя (МВт). Число NАД округляется до ближайшего целого.

Количество и мощность синхронных двигателей определяется аналогично.

         Определяется суммарная мощность синхронных двигателей

РSСД=Sном.тр.*b2 (МВт).

         Количество синхронных двигателей

МСД= РSСД/Рном.сд.

где Рном.сд. – мощность синхронного двигателя (МВт). Число МСД округляется до ближайшего целого.

 

         Мощность электроприемников прочей нагрузки

Sнагр.=b3*Sном.тр. (МВА),

коэффициент мощности прочей нагрузки следует принимать cosj=0,8.

         Для случая, когда синхронные двигатели отсутствуют, суммарная мощность и количество асинхронных двигателей пересчитываются

РSАД=Sном.тр.*(b1+b2) (МВт).

 

Рисунок 1 – Схема питания узла нагрузки

 

Таблица 1

Первая буква фамилии

А,

Д

В,Г,

Я

Б,Е

Ж,З,

И,Л

К,Щ

М,О

Н,П

Р,Т,

У,Ф

С,Ч

Х,Ц,Ш,Э,Ю

Длина ВЛ, км

20

60

25

55

30

50

35

45

40

15

Доля АД, β1, %

40

50

45

70

55

40

50

60

65

70

Доля СД, β2, %

20

15

15

10

10

10

20

20

15

15

 Доля прочих электроприемников, β3, %

40

35

40

20

35

50

30

30

30

15

 

Таблица 2

Предпоследняя цифра зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Мощность трансформатора ГПП, МВА

40

32

10

16

25

40

16

32

25

10

Мощность АД, кВт

2000

500

400

320

630

1600

800

1250

1000

250

Механический момент АД, Мад, о.е.

0,75

0,95

0,9

0,85

0,8

0,8

0,85

0,9

0,95

0,75

 

Таблица 3

Последняя цифра

зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Мощность СД, кВт

700

575

1250

1000

450

500

800

630

320

360

Механический момент СД, Мсд, о.е.

1,0

0,75

0,8

0,85

09

0,85

0,8

0,75

1,0

0,9

  

Таблица 4

Тип

Рном, кВт

Uном, В

sНОМ, %

η, %

Cos φНОМ

Iпуск

Iном

Ммакс

Мном

А-12-52-10

250

6000

1,66

91,0

0,82

5,9

2,5

А-12-52-8

320

6000

1,33

92,0

0,86

5,2

2,2

А-12-49-6

400

6000

1,5

92,5

0,89

5,7

2,4

А-13-52-8

500

6000

2,0

93,0

0,865

5,0

2,0

АН-15-51-16

630

6000

2,67

93,2

0,76

4,8

2,0

А-13-46-4

800

6000

1,0

94,0

0,91

5,4

2,1

А-13-59-4

1000

6000

0,66

94,0

0,91

6,2

2,5

АН-15-44-8

1250

6000

1,33

94,4

0,87

5,2

2,0

АН-16-44-10

1600

6000

1,66

94,5

0,87

5,1

2,0

АТД-2000

2000

6000

0,66

95,8

0,9

5,5

2,5

 

Таблица 5

Тип

Рном,

кВт

Sном,

кВА

Uном,

В

η,

%

Ммакс

Мном

Iном,

А

Iпуск

Iном

СД-12-46-8А

320

383

6000

92,5

1,9

36,8

5,6

СД-12-46-6А

360

428

6000

93,0

1,8

41,3

7,2

СД-13-52-10А

450

535

6000

93,0

1,9

51,6

6,6

СДН-14-44-12

500

590

6000

93,6

2,1

57,5

5,5

СД-13-52-8А

575

680

6000

94,0

1,9

65,5

6,6

СД-14-44-10

630

745

6000

93,8

2,05

71,5

5,4

СД-13-52-6А

700

822

6000

94,5

1,8

79,0

7,1

СДН-17-31-24

800

960

6000

93,5

2,04

92,5

4,5

СД-17-39-24

1000

1190

6000

93,5

2,14

115,0

5,0

СДН-18-44-32

1250

1490

6000

93,6

2,22

144,0

4,8

 

2 Методические указания

 

2.1. Расчет статических характеристик мощности

 

2.1.1. Асинхронные двигатели

 

         Определяется величина критического скольжения:

где Ммакс – это отношение Ммакс/Мном из таблицы 4.

         Критическое напряжение, при котором наступает опрокидывание двигателя:

где Ммех - механический момент АД (Мад в таблице 2).

         Определяются значения скольжения двигателя при различном уровне подведенного напряжения:

где U* - напряжение подводимое к двигателю [о.е.]; принимается от Uкр до 1,1; берется несколько точек для построения графика.

         Реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети, состоит из двух составляющих: реактивной мощности рассеяния Qs и реактивной мощности намагничивания Qμ:

QАД=Qs+Qm.

         Определяется мощность рассеяния:

.

         Мощность намагничивания при номинальном напряжении:

.

         Реактивное сопротивление цепи намагничивания (без учета насыщения магнитной системы):

=const.

         Определяется реактивная мощность намагничивания при различном уровне подведенного напряжения:

.

         Результаты расчета s, Qs, Qмн, QАД заносятся в таблицу.

         Принимается базисная мощность SБ равная номинальной мощности трансформатора ГПП.

         Значения активной и реактивной мощности асинхронных двигателей приводятся к базисной.

         Активная мощность (без учета изменения потерь мощности в двигателях при изменении напряжения):

.

         Реактивная мощность:

.

         Результаты расчетов также заносятся в таблицу.

         По данным таблицы строятся характеристики РΣАД(Б), QΣАД(Б), s, Qs, Qмн, QАД.

 

2.1.2. Синхронные двигатели

 

         Определяется величина синхронного индуктивного сопротивления в продольной оси:

где Ммакс – это отношение Ммакс/Мном из таблицы 5.

         Полагая, что насыщение магнитной системы отсутствует, сопротивление принимается неизменной:

Xd=const.

         Определяются значения sinδ и cosδ при различном уровне подведенного напряжения на зажимах двигателя:

,       

где Ммех - механический момент СД (Мсд из таблицы 3).

         Определяются значения реактивной мощности, которую генерирует синхронный двигатель при изменении напряжения:

.

         Значения активной и реактивной мощности синхронных двигателей приводятся к базисной мощности:

,     .

         Результаты расчетов sinδ, cosδ, Qсд, РΣСД(Б), QΣСД(Б) заносятся в таблицу и по ним строятся характеристики.

 

2.1.3. Нагрузка прочих электроприемников

 

         Активная и реактивная мощности, потребляемые нагрузкой при различном уровне подведенного напряжения:

,  .

         Результаты расчетов заносятся в таблицу и по ним строятся характеристики.

  

2.1.4. Узел нагрузки

 

         Статические характеристики мощности узла нагрузки получаются суммированием соответствующих значений мощности отдельных видов потребителей:

РУЗ(Б)(U)=РАДΣ(Б)(U)+РСДΣ(Б)(U)+РНАГР(Б)(U),

QУЗ(Б)(U)=QАДΣ(Б)(U)+QСДΣ(Б)(U)+QНАГР(Б)(U).

         Результаты расчетов заносятся в таблицу и по ним строятся характеристики.

 

2.2. Построение зависимостей Еэ=f(U)

 

         Эквивалентная схема замещения показана на рисунке 2.

         Сопротивление трансформатора ГПП:

.

         Сопротивление воздушной линии 110(35) кВ:

,

где Хо=0,4 Ом/км – удельное сопротивление линии; Uср=115(37) кВ - среднее напряжение линии.

         Эквивалентное сопротивление от шин питающей системы до шин 6 кВ ГПП:

Хвн=Хтр+Хл.

 

Рисунок 2

 

         Задаваясь рядом значений U*, при соответствующих значениях РУЗ(Б) и QУЗ(Б), определяются значения эквивалентных ЭДС питающей системы:

.

         Рассчитываются и строятся зависимости Еэ=f(U) для случаев питания ГПП по ВЛ-110 и ВЛ-35 – Е110Э и Е35Э соответственно.

         Для случая питания ГПП по ВЛ-35 и полной компенсации реактивной мощности узла (cosφ=1) сначала рассчитывается мощность конденсаторной батареи, она равна реактивной мощности узла при значении подведенного напряжения U*=1:

Qк=QУЗ(Б)/U=1.

         Мощность конденсаторной батареи при различном уровне подведенного напряжения:

.

         Реактивная мощность узла нагрузки при наличии батареи:

.

         Значения Qкu,  и  заносятся в таблицу и по ним строятся характеристики.

         Для случая питания ГПП по ВЛ-35 и отсутствии в узле нагрузки синхронных двигателей сначала пересчитывается количество асинхронных двигателей:

РSАД=Sном.тр.*(b1+b2),        NАД= РSАД/Рном.ад.

         Затем пересчитываются активная и реактивная мощности асинхронных двигателей:

,   .

         Пересчитываются активная и реактивная мощности узла нагрузки:

РУЗ(Б)(U)=РАДΣ(Б)(U)+РНАГР(Б)(U),

QУЗ(Б)(U)=QАДΣ(Б)(U)+QНАГР(Б)(U).

         По пересчитанным значениям мощностей вычисляется . Результаты вычислений заносятся в таблицу и по ним строят характеристики.

 

2.3. Определение коэффициентов запаса статической устойчивости

 

         Запас статической устойчивости может быть определен как превышение фактического значения напряжения над его критическим значением, то есть значением при котором .

         Эквивалентное ЭДС Еэ должно иметь наименьшее значение при критическом значении напряжения Uкр. Однако в рассматриваемых условиях (Хвн≠0) изменение напряжения на шинах нагрузки не характеризует устойчивости, так как напряжение не является независимой переменной и поэтому не может выявить влияния величины внешнего сопротивления и батарей статических конденсаторов на устойчивость. В связи с вышесказанным запас устойчивости нагрузки определяется по исходному Еэ.о и критическому значению Еэ.мин эквивалентной ЭДС питающей системы:

.

         За исходное Еэ.о можно взять значение при U*=1.

         Необходимо определить Кз для всех рассмотренных случаев, сравнить их и сделать выводы о влиянии параметров электрической сети и нагрузки на статическую устойчивость узла нагрузки.

 

Список литературы

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: «Высшая школа», 1985.

2. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Круповича В.И., Барыбина Ю.Г., Самовера И.Л. – М.: Энергия, 1980.