3.3. Методические указания по выполнению разделов курсового проекта

3.3.1. Приведение схемы сложной электрической системы к эквивалентной простейшей и расчёт параметров схемы замещения

На первом этапе проектирования (эквивалентирования) в качестве исходного материала необходимо использовать схему сложной ЭС (рис. 3.1) и результирующие данные КП по дисциплине «Динамика технических систем».

Рис. 3.1. Пример расчетной схемы системы из КП «Расчёт токов короткого замыкания»

Искомая простейшая система (электропередача) в результате эквивалентирования будет имеет вид, представленный на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема замещения простейшей (эквивалентной) электрической системы

Задача первого этапа сводится к расчету эквивалентных параметров УР для электропередачи (рис. 3.2). При этом есть суммарная мощность двух генераторов G1 и G2 в исходной схеме (рис. 3.1).

Первой особенностью эквивалентирования является распределение вращающихся машин относительно шин генераторного напряжения (рис. 3.2) = (рис. 3.1). Слева (рис. 3.2) на шины работает только эквивалентная машина с суммарной мощностью двух генераторов . Слева к шинам генераторного напряжения (рис. 3.1) привязаны остальные эквивалентные вращающиеся машины, включая систему S1, все двигательные и обобщенные нагрузки, в т.ч. и нагрузки, расположенные на шинах генератора U5 (рис. 3.1).

Вторая особенность состоит в необходимости использования для расчета эквивалентных параметров вращающихся машин справочных данных, характеризующих установившийся, а не сверхпереходный режим. При расчетах допускается использовать приближенные соотношения связи для параметров сверхпереходного и установившегося режима:

; (3.1)

; (3.2)

. (3.3)

Напомним, что для пассивных элементов (трансформаторов, линий) исходной схемы параметры (сопротивления) для установившихся и переходных режимов не отличаются: .

Третья особенность связана с необходимостью пересчета эквивалентных параметров для других, по сравнению со схемой рис. 3.1, базисных условий. Для схемы рис. 3.2 такими условиями являются номинальные параметры генераторов:

; (3.4)

. (3.5)

Напомним, что

. (3.6)

В результате расчетов по первому этапу получены значения параметров схемы замещения (рис. 3.2): , , , , , в относительных номинальных единицах. Остальные данные, необходимые для последующих этапов проектирования, нужно взять из табл. 3.1 и 3.2 исходных данных для своего ВИЗ.

3.3.2. Особенности расчёта установившегося режима

Главной особенностью этого этапа расчёта является правильное толкование и использование для вычислений выражений связи активной мощности генератора с параметрами рассматриваемого участка последовательной цепи. В схеме замещения простейшей системы (рис. 3.2) может быть выделено три участка цепи: генератор – шины генератора (рис. 3.3, а); линия шины генератора – шины приемной системы (рис. 3.3, б); система генератор – шины приемной системы (рис. 3.3, в).

а	б	в
Рис. 3.3. Расчётные участки последовательной цепи: а – генератор; б – линия; в – система

Расчет установившегося нормального режима производится для электропередачи, принципиальная схема которой приведена на рис. 3.2. Исходные данные для расчета нормального режима следующие:

– синхронное реактивное сопротивление СГ по продольной оси;

– синхронное реактивное сопротивление СГ по поперечной оси;

– переходное реактивное сопротивление СГ по продольной оси;

– постоянная времени обмотки возбуждения;

– постоянная, характеризующая механическую инерцию СГ;

– индуктивное сопротивление электропередачи;

– напряжение на шинах генератора;

– напряжение на шинах приемной системы;

– активная мощность генератора.

На рис. 3.4 показано взаимное расположение векторов ЭДС и напряжений на электропередаче.

Рис. 3.4. Взаимное расположение векторов ЭДС и напряжений электропередачи

Параметры генератора и электропередачи задаются в относительных единицах, где за базисные величины приняты суммарная номинальная мощность станции и номинальное напряжение генераторов. При принятой базисной мощности численные значения реактивностей генератора и инерционной постоянной для любого количества генераторов на станции совпадают с паспортными данными.

Векторная диаграмма СГ представлена на рис. 2.8.

Как известно, активную мощность СГ рассчитывают по формуле

. (3.7)

Отсюда

; (3.8)

, (3.9)

где – угол между напряжением на шинах генератора и напряжением на шинах приемной системы.

Реактивная мощность СГ

. (3.10)

Синхронная ЭДС генератора

. (3.11)

Как известно,

. (3.12)

Отсюда

; (3.13)

, (3.14)

где – угол между ЭДС генератора и напряжением на шинах приемной системы.

Полное сопротивление СГ

; (3.15)

; (3.16)

. (3.17)

Обозначим отношение полных сопротивлений СГ:

; (3.18)

. (3.19)

Продольная составляющая напряжения генератора

. (3.20)

Поперечная составляющая напряжения генератора

. (3.21)

Поперечная составляющая тока статора

. (3.22)

Полная мощность генератора

. (3.23)

Отсюда

. (3.24)

Полный ток статора

. (3.25)

Продольная составляющая тока статора

. (3.26)

Начальное значение ЭДС

. (3.27)

Поперечная составляющая напряжения шин системы

. (3.28)