Определение предела мощности генератора
1. Определение параметров схемы замещения
Приведем параметры элементов к базисной мощности 
и средней ступени напряжения ЛЭП 
.
Рисунок 1 - Схема замещения сети
Сопротивления генераторов:
Времена инерции генераторов:
Сопротивления трансформаторов:
Сопротивление линии:
Зарядная мощность и проводимость линии:
Напряжение на нагрузке:
Мощность первого генератора:
Мощность нагрузки:
Мощность второго генератора:
Сопротивление нагрузки:
Мощность поступаемая от генератора Г1.
Мощность поступаемая от генератора Г2.
Так как дальнейший расчет будем вести в относительных единицах, то
* можно опустить, для упрощения дальнейшего расчета введем следующие
обозначения.
Определение потоков мощностей и напряжений в узловых точках.
) При условии r = 0; QЗ = 0;
Мощность в конце линии:
Мощность в начале линии:
Мощность за трансформатором:
Напряжение в начале линии:
Мощность перед трансформатором:
Напряжение на шинах генератора.
Поток мощности за переходным сопротивлением первого
генератора:
Переходная ЭДС первого генератора:
Поток мощности от источника ЭДС:
ЭДС генератора:
) При условии r ¹ 0; QЗ = 0;
Мощность в конце линии:
Мощность за трансформатором:
Напряжение в начале линии:
Мощность перед трансформатором:
Напряжение на шинах генератора.
Поток мощности за переходным сопротивлением первого генератора:
Переходная ЭДС первого генератора:
Поток мощности от источника ЭДС:
ЭДС генератора:
3) При условии r = 0; QЗ ¹ 0;
Мощность в конце линии:
Мощность в начале линии:
Мощность за трансформатором:
Напряжение в начале линии:
Мощность перед трансформатором:
Напряжение на шинах генератора.
Поток мощности за переходным сопротивлением первого генератора:
Переходная ЭДС первого генератора:
Поток мощности от источника ЭДС:
ЭДС генератора:
) Напряжения и потоки мощностей в стороне второго генератора:
Напряжение на шинах второго генератора:
Поток мощности второго генератора:
Переходная ЭДС второго генератора:
Поток мощности за переходным сопротивлением второго
генератора:
ЭДС второго генератора:
Мощность второго генератора:
2. Определение идеального предела мощности и коэффициента запаса
статической устойчивости при отключенном АРВ
r = 0; QЗ = 0; U0 = const.
а) точная методика:
Определим идеальный предел мощности:
Определим коэффициент запаса статической устойчивости:
Рисунок 3. Характеристика мощности генератора.
б) упрощенная и точная методики совпадают, т.к. АРВ
отключено.
Определение идеального предела мощности и коэффициента запаса
статической устойчивости при включенном АРВ ПД. r = 0; QЗ = 0; U0 = const.
При включенном АРВ ПД переходная ЭДС генераторов Г1
постоянна.
а) Точная методика:
Проекция вектора 
на ось 
:
Характеристика мощности генератора:
Рисунок 4. Характеристика мощности генератора
Определим максимум полученной зависимости. Для этого найдем первую
частную производную по углу d и
приравняем ее нулю 
Решая данное уравнение на ЭВМ, получим:
б)
Предел мощности:
Погрешность:
Так как 
< 10% то расчет можно проводить по
упрощенной методике.
Определение идеального предела мощности и коэффициента запаса
статической устойчивости при включенном АРВ СД. r = 0; QЗ = 0; U0 = const.
При включенном АРВ ПД напряжение генераторов Г1 постоянно.
а) По точной методике:
Проекция вектора 
на ось :
Характеристика мощности генератора:
Рисунок 4. Характеристика мощности генератора
Определим максимум полученной зависимости. Для этого найдем первую
частную производную по углу d и
приравняем ее нулю 
Решая данное уравнение на ЭВМ, получим:
Коэффициент запаса статической устойчивости:
б) Упрощенная методика:
Предел мощности:
Погрешность:
Так как < 10% то расчет можно проводить по
упрощенной методике.
Погрешности отрицательны, что говорит о том, что при расчете
по упрощенной методике мы получаем результат несколько меньше, чем есть на
самом деле. Т.е. в реальности мы имеем некоторый запас устойчивости. Кроме
того, |D|
< 10%. Все это позволяет сделать вывод, что использование упрощенной
методики в расчете устойчивости вполне допустимо.
По результатам расчета п.п. 2.1. 2.3 построим характеристики
активной мощности генераторов Г1 при различных типах АРВ.
Рисунок 5. Характеристики мощности генератора
Влияние
активного сопротивления линии на предел мощности при включенном АРВ ПД.
Где 
- собственные и взаимные сопротивления.
Характеристика мощности генератора:
Предел мощности найдем из условия:
Погрешность от неучета активного сопротивления линии по
сравнению с учетом активного сопротивления:
Коэффициент запаса статической устойчивости:
Влияние зарядной мощности линии на предел мощности при
включенном АРВ ПД.
Условиях 
, 
, включен АРВ ПД.
Преобразуем схему замещения ЛЭП:
Рисунок 6 - Преобразование схемы замещения ЛЭП
Рисунок 7 - Схема замещения
Обозначим:
Так как не учитывается активное сопротивление линии, то 
.
Предел мощности:
Погрешность:
Как видно получившееся значение предела мощности меньше чем без
учета зарядной мощности линии, это связано с генерацией ЛЭП реактивной
мощности.
3.
Определение действительного предела мощности генератора
Полагая
сопротивление нагрузки неизменным, определим действительный предел мощности
генераторов Г1 при включенном АРВ ПД без учета активных сопротивлений элементов
системы и зарядной мощности ЛЭП и сравним его с идеальным пределом мощности.
Рисунок 8 - Схема замещения
Где
Предел мощности:
Погрешность по сравнению с идеальным пределом мощности:
Так как ток поступающий от Г2 к генератору Г1 меньше (из-за
шунтирующего влияния нагрузки), то соответственно и предел мощности будет
меньше, что и видно из выше приведенного расчета.
Коэффициент запаса статической устойчивости:
4. Расчет динамической устойчивости электрической
системы при трехфазном и двухфазном на землю коротких замыканий в начале одной
из цепей ЛЭП (определение предельных углов и времен отключения коротких
замыканий) при постоянстве переходных ЭДС генераторов Г1 и Г2. Активными
сопротивлениями элементов электрической системы и зарядной мощностью ЛЭП
пренебречь
Параметры режима r = 0; QЗ = 0; U0 = const, Е/Г1 = const, Е/Г2
= const.
Мощности генераторов в нормальном режиме (за переходным
сопротивлением генератора):
Взаимный угол между векторами переходных ЭДС генераторов:
Параметры аварийного режима при трехфазном коротком замыкании.
Рисунок 10 - Схема замещения в аварийном режиме (n-вид КЗ)
Определим параметры схемы замещения преобразованной схемы.
Найдем собственные и взаимные сопротивления:
Найдем мощности генераторов в аварийном режиме:
Взаимное ускорение генераторов в аварийном режиме:
Послеаварийный режим.
Рисунок 11 - Схема замещения послеаварийного режима
Проведем расчет схемы замещения:
Найдем собственные и взаимные сопротивления:
Мощности генераторов в послеаварийном режиме:
Взаимное ускорение генераторов в послеаварийном режиме:
Построим графики зависимости взаимного ускорения генераторов.
Рисунок 12 - Графики зависимости взаимного ускорения генераторов
Критический угол:
По методу площадей найдем предельный угол отключения:
Предельное время отключения короткого замыкания:
Параметры режима при двухфазном замыкании на землю
а) Сопротивление обратной последовательности.
Рисунок 13- Схема замещения обратной последовательности
Сопротивление обратной последовательности нагрузки:
Суммарное сопротивление обратной последовательности:
Суммарное сопротивление нулевой последовательности:
Добавочное сопротивление точки КЗ:
Преобразуем схему:
Найдем собственные и взаимные сопротивления:
Мощности генераторов в аварийном режиме:
Взаимное ускорение генераторов в аварийном режиме:
Рисунок 14 - Графики зависимости взаимного ускорения генераторов
Критический угол (при отключении КЗ):
По методу площадей найдем предельный угол отключения:
Определим время отключения при помощи метода последовательных
интервалов:
) интервал:
2) интервал:
3) интервал:
4) интервал:
) интервал:
Рисунок 15 - График зависимости
По графику зависимости определяем предельное время отключения 
: 
с. Получается, если двухфазное короткое замыкание не отключить за
0.46 с, то произойдет потеря устойчивости.
Литература
1. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное
проектирование. Общие требования к оформлению. СТП ЮУрГУ. Составители:
Сырейщикова Н.В. Гузеев В.И., Сурков И.В., Винокурова Л.В., - Челябинск: ЮУрГУ,
2001. -49 с.
. Физические основы устойчивости электрических
систем: Учебное пособие / П.Н. Сенигов. - Челябинск: Изд. ЧГТУ, 1996. - 80 с.
. Куликов Ю.А. Переходные процессы в
электрических системах: - Новосибирск: НГТУ, - 2003. - 283 с.