Определение параметров исходного режима

Электрической системы

 

Под статической устойчивостью электрической системы понимается ее способность возвращаться к установившемуся режиму после его малых возмущений. Малые возмущения могут возникать в результате изменений режимов работы электрической системы, например, отключения части питающих линий, при оперативных переключениях и т.п.

Для расчета и анализа переходных процессов в электрической системе предварительно выполняется расчет исходного установившегося режима ее работы, возмущение этого режима и будет вызывать рассматриваемый переходный процесс.

Расчет исходного установившегося режима выполняется с целью определения его параметров: напряжений в узлах сети, э.д.с. генераторных станций и фазовых углов, потоков мощности по участкам сети.

Расчеты производятся на основании схемы замещения электрической системы. Расчетная схема замещения электрической системы составляется из схем замещения отдельных элементов системы (генераторов, трансформаторов, линий и т.д.), связанных друг с другом так же, как соединены соответствующие элементы рассматриваемой системы.

Расчеты переходных электромеханических процессов удобно выполнять в системе относительных единиц. При этом как параметры элементов схемы замещения системы (сопротивления контуров), так и параметры режима (э.д.с., напряжения, мощности) выражаются в долях от соответствующих величин, принятых за базисные. В качестве таких величин обычно принимают мощность и напряжение на одной из ступеней трансформации. Тогда на этой ступени трансформации базисное сопротивление будет равно:

(2.1)

На других ступенях трансформации базисные напряжения пересчитываются с учетом действительных коэффициентов трансформации трансформаторов к рассматриваемой ступени.

Параметры эквивалентных элементов электрической системы определяются по следующим выражениям:

- сопротивления генераторов

, (2.2)

, (2.3)

где , - синхронное и переходное индуктивные сопротивления генераторов в относительно номинальных единицах;

- номинальная мощность генератора;

- номинальное напряжение генератора;

- число генераторов на станции;

- сопротивления трансформаторов

, (2.4)

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, в %;

- номинальная мощность трансформатора;

- номинальное напряжение трансформатора;

- сопротивления линий

, (2.5)

где - число цепей;

, - погонные сопротивления линии, Ом/км;

- длина линии.

Заданные параметры режима (мощность и напряжение U)в относительных единицах приводятся к базисным условиям следующим образом:

, (2.6)

. (2.7)

Рассмотрим определение параметров исходного режима для простейшей схемы выдачи мощности генераторной станции на шины приемной системы бесконечной мощности (рис. 2.1). В системе имеется промежуточный отбор мощности. Мощность нагрузки .

 

 

Рис. 2.1. Расчетная схема исследуемой системы

 

Схема замещения рассматриваемой системы при отсутствии АРВ генераторов электрической станции представлена на рисунке 2.2.

 

Рис. 2.2. Схема замещения расчетной системы

 

При составлении схемы замещения генераторы без АРВ замещаются э.д.с. , приложенной за синхронным индуктивным сопротивлением , трансформаторы представляются индуктивным сопротивлением , линии электропередачи – П-образной схемой замещения (, , ).

Рассмотрим расчет исходного режима при следующих заданных его параметрах: напряжении на шинах системы и мощности, выдаваемой с шин генераторной станции . Расчет установившегося режима сети в этом случае, как известно, ведется методом последовательных приближений [13]. На первом этапе выполняется расчет мощностей по участкам сети при допущении, что напряжение в узлах сети равно номинальному. На втором этапе по рассчитанным потокам мощности определяются действительные напряжения в узлах сети и фазовые углы.

Предварительно определим расчетную мощность в узле 2:

, (2.8)

где , .

Схема замещения преобразуется к виду:

 

 

Рис. 2.3. Схема замещения исследуемой системы

после преобразования по (2.8)

 

Расчет потоков мощности по участкам сети выполняется от начала электропередачи к ее концу по следующим выражениям:

(2.9)

,

.

На втором этапе при заданном напряжении на шинах приемной системы с учетом потоков мощности, определенных на первом этапе по выражениям (2.9), определяются напряжения в каждой узловой точке сети.

При совмещении вектора с вещественной осью комплексной плоскости напряжение в узле 2 равно:

, (2.10)

где угол - характеризует сдвиг вектора относительно вектора напряже-

ния шин системы .

Совместив вектор с вещественной осью комплексной плоскости, найдем напряжение в узле 1:

, (2.11)

где угол - характеризует сдвиг вектора относительно вектора .

При совмещении вектора с вещественной осью комплексной плоскости напряжение на шинах генераторной станции будет равно:

, (2.12)

где - угол сдвига вектора напряжения на шинах генератора относительно вектора .

Э.д.с. генераторной станции равна:

 

, (2.13)

где - внутренний угол генератора, характеризующий сдвиг вектора э.д.с. относительно вектора напряжения на шинах генератора .

Векторная диаграмма напряжений и э.д.с. генератора представлена на рис. 2.4.

 

 

Рис. 2.4. Векторная диаграмма напряжений и э.д.с.

 

Из рисунка 2.4 видно, что напряжения в узлах и различаются по фазе на внешний угол , равный сумме углов, которые определяют сдвиг по фазе напряжений в начале и в конце каждого из участков С-2, 2-1, 1-Г: .

Полный угол электропередачи , характеризующий сдвиг вектора э.д.с. относительно вектора напряжения шин приемной системы, будет равен сумме внутреннего и внешнего углов:

.