Практический критерий синхронной динамической устойчивости

 

Цель занятия

 

1. Углубление понимания физических явлений, которые происходят при переходном процессе, который обусловлен включением генератора в электрическую систему при заданных начальных условиях.

 

 

2. Отработка навыков решения инженерных задач, которые связаны с обеспечением условий успешного включения синхронного генератора на параллельную работу методом точной синхронизации.

 

Задание

 

Для схемы электрической системы простейшего вида (рис. 4) и параметров ее элементов, которые приняты в соответствии с результатами выполнения практического занятия №1 (этап «Применение метода точного приведения параметров схемы замещения к относительным значениям», нужно определить:

1) допустимые отклонения угловой скорости вращения синхронного генератора при его включении в систему из условия синхронизации в первом цикле колебаний;

2) допустимое значение угла несинхронного включения генератора в систему при выполнении требования непревышения заданного значения периодической составляющей тока в начальный момент переходного процесса;

3) построить векторную диаграмму ЭДС, напряжений и токов электрической системы в момент включения генератора.

Синхронизация проводится в условиях оборудования генератора АРВ

 

Рисунок 4 – Схема электрической системы

 

Варианты задания приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Варианты задания

 

	Условия включения генератора
Номер	Знак относительной	Пределы изменения
варианта	скорости	угла включения,		Iприп, в.о.
	ротора, о.е.	град.
1/5	>0	0…+180		1,0/1,25
2/6	>0	0…-180		1,0/1,25
3/7	<0	0…+180		1,0/1,25
4/8	<0	0…-180		1,0/1,25
9/15	>0	0…+180		1,5/1,75
10/16	>0	0…-180		1,5/1,75
11/17	<0	0…+180		1,5/1,75
12/18	<0	0…-180		1,5/1,75

 

Вопросы к аудитории при выдаче задания

1. Какие условия точной синхронизации синхронных машин?

2. Как формулируется правило площадей?

3. Как определить избыточную кинетическую энергию ротора синхронной машины, которая вращается с относительной скоростью?

4. Как установить характер избыточной кинетической энергии генератора (ускорение или торможение) при изменении углового положения ротора под действием избыточного момента на валу?

5. Как определить изменение кинетической энергии генератора при изменении углового положения ротора под действием избыточного момента на валу?

6. Как записать уравнение баланса кинетических энергий ускорения и торможения ротора генератора?

7. В чем состоит методика построения зависимости относительного ускорения ротора в момент включения генератора в систему от значения угла включения?

8. Как определить величину периодической составляющей тока статора генератора в момент включения на шины постоянного напряжения системы при известных значениях вектора переходной ЭДС и вектора напряжения на шинах генератора?

9. Как построить с использованием метода наложения векторную диаграмму ЭДС, напряжения и тока в начальный момент включения генератора в сеть?

 

 

Методика и план выполнения задания

 

1. Составить схему замещения электрической системы:

генератор- трансформатор – линия – трансформатор - шины постоянного напряжения.

2. Определить значения параметров схемы замещения в системе относительных единиц при Sб=SG; Uб=UGS; принять Tj=5+0.2K,

где К- порядковый номер студента в журнале группы.

3. Определить амплитуду угловой характеристики мощности генератора, включенного в систему.

4. Записать выражения (в общем виде): для избыточной кинетической энергии ротора синхронной машины, которая вращается с относительной скоростью; для избыточной кинетической энергии которая накапливается или расходуется под действием электромагнитного момента генератора.

5. Составить уравнение баланса избыточных кинетических энергий ротора генератора по методу площадей.

6. Определить для ряда углов включения (0, 45, 90, 135, 180) значение относительной скорости ротора.

7. Построить в координатах область успешной синхронизации генератора.

8. Записать выражения для определения по методу наложения периодической составляющей тока в момент включения генератора в сеть.

9. Определить значение угла включения, которое обеспечивает равенство тока включения заданному допустимому току генератора (рис.3).

10. Определить значение относительной скорости, которая удовлетворяет требованию наибольшего тока включения, ровного заданному току генератора.

11.Построить векторную диаграмму ЭДС, напряжения и тока включения генератора при I0=Iзад.

Указания к выполнению задания

 

- при выполнении п.4 методики следует использовать формулу избыточных кинетических энергий которая записана через относительную скорость ротора, и формулы Pмакс sin ' d ',

которые записаны через электромагнитную мощность генератора, что определяются в соответствии с рисунками 1(а, б), 2(в, г).

 

 

Рисунок 1 – Характеристики мощности генератора, включаемого в систему

а - >0, 0^{о< ’}_{вмик<180o}; - >0, -180^{о< ’}_вмик<0o;

 

 

 

Рисунок 2 – Характеристики мощности генератора, который включают

 

в систему

в - <0, 0^{о< ’}_{вмик<180o};

 

г - <0, -180^{о< ’}_вмик<0o.

 

 

Рисунок 3 – Зависимость допустимых значений скольжения в функции углов включения А – область успешной синхронизации;