Электромеханические переходные процессы (стр. 2 из 4)
Рисунок 2 - Векторная диаграмма неявнополюсного генератора
2. Расчёт статической устойчивости
При выполнении расчётов предполагается, что устройства АРВ безынерционны и обеспечивают отсутствие самораскачивания. Предел передаваемой мощности определяется максимумом статической угловой характеристики мощности
. Учёт действия устройств АРВ производится путём введения соответствующих ЭДС ЕГ = const, приложенных за соответствующими сопротивлениями ХГ.Коэффициент запаса статической устойчивости по мощности определяется как
(14)1) При расчёте запаса статической устойчивости при отсутствии АРВ генератор представляется в схеме замещения синхронным индуктивным сопротивлением по продольной оси Xd и приложенной за ним синхронной ЭДС Eq.
Угловая характеристика мощности при этом имеет вид
(15)где PmEq – идеальный предел мощности нерегулируемой передачи;
, (16)где
, 
.Предел передаваемой мощности определяется при значении угла:
,где
. (17)2) Идеальный предел передаваемой мощности при наличии АРВ ПД определяется приближённо и без учёта явнополюсности при Е'q= const и Х Г = Х'd.
(18) 
(19) 
.3) При наличии АРВ СД (UГ = const; ХГ = 0)
(20) 
Вывод: наличие АРВ разных видов увеличивает запас статической устойчивости рассматриваемой электропередачи; наибольший запас статической устойчивости имеет место при наличии АРВ СД.
Рисунок 3 - Характеристики мощностей
3. Расчёт динамической устойчивости
3.1 Общие положения
Исследования динамической устойчивости (ДУ) основываются на методах численного решения дифференциального уравнения относительного движения ротора генератора.
При выполнении упрощённых расчётов принимаются следующие основные допущения:
- мощность турбины считается неизменной в течении всего переходного режима;
- мощность, вырабатываемая генератором, считается изменяющейся мгновенно при изменении в схеме электропередачи в следствии КЗ или коммутации;
- апериодические моменты, обусловленные потерями мощности, не учитываются.
С учётом указанных допущений, для простейшей схемы электропередачи, дифференциальное уравнение относительного движения ротора может быть записано в виде:
, (21)где Тj (c) – постоянная инерции ротора генератора; t (c) – время; f0 =50 Гц;
d (эл. град); Р0=РН – мощность турбины.
Электрическая мощность генератора Р без учёта явнополюсности определяется по угловой характеристике мощности
(22)где
– взаимное сопротивление между точкой приложения ЭДС Е' и шинами системы UH для состояния «n» схемы.Величина
представляет собой ускорение рассматриваемого генератора.В курсовой работе выполняются два расчёта динамической устойчивости электропередачи: без учёта (приближённый расчёт по правилу площадей и методом последовательных интервалов) и с учётом реакции якоря генератора и действия АРВ (уточнённый расчет методом последовательных интервалов).
3.2 Расчёт ДУ по правилу площадей
нагрузка генератор электропередача мощность
При выполнении приближённого расчёта по формуле (22) строятся угловые характеристики мощности при Е'=const. Генератор вводится в схему замещения своим переходным сопротивлением X'd. Взаимное сопротивление
определяется с учётом сопротивления аварийного шунта DХ(n), зависящего от вида КЗ.1) Нормальный режим
Рисунок 4 - Нормальный режим
(23) 
(24)2) Аварийный режим
Рисунок 5 – Аварийный режим
(25) 
3) Аварийный режим (Q2 – отключен)
Рисунок 6 - Аварийный режим (Q2 – отключен)
(26) 
(27) 
(28)4) Послеаварийный режим
Рисунок 7 - Послеаварийный режим
По результатам вычислений строим характеристики нормального PI, аварийного PII и послеаварийного PIII режимов.
Рисунок 8 - Характеристики мощностей
Площадка торможения даже без перехода на послеаварийную характеристику намного превышает площадку ускорения.
(29) 
(30) 
(31)По отношению площадки возможного торможения к площадке фактического ускорения оценивается запас динамической устойчивости:
(32)3.3 Приближённый расчет ДУ методом последовательных интервалов
При приближённом расчёте метод последовательных интервалов используется для численного интегрирования дифференциального уравнения. В результате определяются зависимости d=f(t) и a=f(t). При этом переходный процесс разбивается на малые отрезки времени (Dt=0,05 c), на протяжении которых ускорение а считается неизменным.
Порядок расчёта следующий:
1. Для начала переходного процесса по разности мощностей турбины и генератора DР(0) находится изменение угла за первый расчётный интервал
, (33)где
, 
Определяется значение угла в конце первого интервала:
(34)2. При новом значении угла d(1) вычисляется разность мощностей в начале второго интервала:
(35)и определяется приращение угла за второй интервал времени:
(36)3. Приращение угла во всех последующих интервалах определяется по формуле
. (37)При отключении выключателей, когда разность мощностей внезапно изменяется от
до 
(от 
до ), приращение угла в n+1 интервале определяется по выражению: