3.Расчет устойчивости динамического перехода
После вывода в ремонт цепи с двухфазным КЗ на землю, рассмотренным в предыдущем разделе, на оставшейся в работе цепи ВЛ происходит однофазное КЗ, которое ликвидируется отключением поврежденной фазы. С некоторой выдержкой времени происходит успешное повторное включение этой фазы и схема возвращается в исходное состояние. Необходимо исследовать станцию "А" на динамическую устойчивость в этих условиях. Для нахождения соотношения площадей ускорения и возможного торможения определим сопротивление связи для каждого из режимов, переходную ЭДС и построим характеристики электромагнитной мощности.
Известен интервал времени, по истечении которого с момента КЗ отключается поврежденная фаза, и время паузы ОАПВ:
Ремонтный (исходный) режим
Схема данного режима совпадает со схемой послеаварийного режима по условиям предыдущего раздела, поэтому значение сопротивления связи будет одним и тем же Хс(I)=2,88(о.е.).
Значение переходной ЭДС необходимо пересчитать с учетом имеющегося сопротивления связи:
Считаем ЭДС постоянной во всех режимах и равной переходной.
Характеристика электромагнитной мощности:
Проверка по исходному режиму:
Расчет сделан верно.
Аварийный режим (K(1))
На расстоянии LK от шин станции «А» на одной из цепей линии происходит однофазное КЗ (K(1)). В этом случае схема замещения представляет собой схему замещения ремонтного (исходного) режима, в которой между точкой КЗ и землей подключен шунт.
Рисунок 19 - Схема замещения одномашинной системы в аварийном режиме
В случае K(1):
.
Для определения добавочного сопротивления необходимо найти суммарные сопротивления обратной и нулевой последовательностей, для этого построим схемы замещения соответствующих последовательностей.
Рисунок 20 - Схема замещения обратной последовательности
Суммарное сопротивление схемы обратной последовательности:
В схеме замещения нулевой последовательности для одноцепной ЛЭП следует принять ХЛ(0)=3,5ХЛ, где ХЛ – сопротивление прямой последовательности.
Рисунок 21 - Схема замещения нулевой последовательности
Суммарное сопротивление схемы нулевой последовательности:
Определим сопротивление шунта в схеме и рассчитаем сопротивление связи в аварийном режиме:
Характеристика электромагнитной
мощности определится как:
Послеаварийный (неполнофазный) режим
В схеме замещения неполнофазного режима по месту разрыва фазы (между ХЛ и ХТ4, либо между ХЛ и ХТ1,2) включается добавочное сопротивление
,
где
– результирующие сопротивления схем
обратной и нулевой последовательностей.
Указанные сопротивления не равны
аналогичным сопротивлениям при КЗ.
Рисунок 22- Схема замещения послеаварийного (неполнофазного) режима
Для определения добавочного сопротивления необходимо найти суммарные сопротивления обратной и нулевой последовательностей, для этого построим схемы замещения соответствующих последовательностей.
В схеме замещения обратной последовательности отсутствуют ЭДС источников, а в месте разрыва помещено напряжение обратной последовательности, и сопротивление эквивалентного генератора изменено на сопротивление обратной последовательности.
Рисунок 23 - Схема замещения обратной последовательности
при продольной несимметрии
Суммарное сопротивление схемы обратной последовательности:
В схеме замещения нулевой последовательности отсутствуют ЭДС источников и сопротивления за обмоткой эквивалентного трансформатора, соединенной в треугольник, в месте разрыва помещено напряжение нулевой последовательности, сопротивление цепи ЛЭП пересчитано с учетом влияния грозозащитного троса.
Рисунок 24 - Схема замещения нулевой последовательности
при продольной несимметрии
Суммарное сопротивление схемы нулевой последовательности:
Сопротивление связи в послеаварийном (неполнофазном) режиме и добавочное сопротивление:
Характеристика электромагнитной мощности:
Рисунок 25 - Угловые характеристики мощности генератора для нормального, аварийного и послеаварийного режимов.
Расчет углов коммутации
Таких углов три. Первый угол δ0, при котором в момент КЗ (t=0) происходит переход работы генераторов с характеристики нормального режима (I) на характеристику аварийного режима (II). Этот угол известен и берется из расчета вектора переходной ЭДС для нормального режима.
На протяжении времени Δtкз происходит изменение электромагнитной мощности по характеристике аварийного режима с последующим переходом (при угле отключения δот.кз) на характеристику неполнофазного режима. Этот угол находится из зависимости δ=f(t), рассчитываемой методом последовательных интервалов по характеристике аварийного режима.
С момента t=Δtкз и угла δот.кз на интервале времени ΔtАПВ электромагнитная мощность определяется по характеристике неполнофазного режима. По истечении этого времени происходит переход на характеристику нормального режима при угле δАПВ. Этот угол находится из продолжения зависимости δ=f(t), построенной для неполнофазного режима.
Максимальным (критическим) с точки зрения сохранения динамической устойчивости системы при движении по характеристике I является угол δкр=180о-δ0.
Первый интервал времени
Определяется избыток мощности, действующий в начале интервала
,
.
Определяются значения угла и времени в начале интервала
,
Второй интервал времени
,
,
,
Третий интервал времени
,
,
,
Четвертый интервал времени
,
,
Таблица 11
t, с |
ΔP, о.е. |
Δδ, град. |
δ, град. |
t, с |
ΔP, о.е. |
Δδ, град. |
δ, град. |
0,05 |
0,0977 |
0,4055 |
44,68 |
0,35 |
0,0997 |
6,218 |
66,452 |
0,1 |
0,0952 |
1,1955 |
45,87 |
0,4 |
0,0837 |
7,045 |
73,5 |
0,15 |
0,0878 |
1,924 |
47,8 |
0,45 |
0,0725 |
7,74 |
81,237 |
0,2 |
0,121 |
3,094 |
50,894 |
0,5 |
0,068 |
8,34 |
89,58 |
0,25 |
0,137 |
4,102 |
54,996 |
0,55 |
0,072 |
8,9 |
98,48 |
0,3 |
0,118 |
5,237 |
60,234 |
0,6 |
0,086 |
9,51 |
107,99 |
Рисунок 26 - График зависимости δ(t).
Тогда, опираясь на данные из таблицы 4 и рис.26, для заданных моментов коммутации получим углы. После АПВ поврежденной фазы движение роторов генераторов происходит по характеристике нормального режима. Поэтому максимальный угол с точки зрения динамической устойчивости, обусловленный пересечением характеристики с мощностью турбины (после его прохождения роторы снова начнут ускоряться), найдется из выражения:
