Расчет параметров исходного режима

Рисунок 10 – Электрическая схема электроснабжения питающей сети

Напряжение системы :

Рисунок 11 – Электрическая схема замещения (1)

Мощность нагрузки в узле 4, о.е.,

Активная мощность генератора, о.е.,

Реактивная мощность генератора, о.е.,

Мощность нагрузки в узле 6, о.е.,

Расчет программы «ROOR».

В результате расчета программы получены данные:

о.е.,

МВ∙А.

Внутренний угол генератора: .

При выполнении расчетов суммарная нагрузка в схеме в узле 6 замещения представляется неизменными сопротивлениями, ,о.е

При выполнении расчетов нагрузка в узле 4 схеме замещения представляется неизменными сопротивлениями, ,о.е:

Емкостные сопротивления, о.е:

Рисунок 12 – Электрическая схема замещения (2)

Зависимость активной мощности, передаваемой генератором, от полного угла электропередачи имеет вид:

где - собственная и взаимные проводимости;

- дополнительные углы проводимостей.

Эквивалентная ЭДС генератора, о.е.,

,

Внутренний угол генератора:

Внутренний угол генератора: .

Полный угол электропередачи, т.е. угол сдвига вектора по отношению к вектору напряжения шин системы

, (33)

Рисунок 13 – Электрическая схема замещения (3)

Рисунок 14 – Электрическая схема замещения (5)

Следует определить собственные и взаимные проводимости (сопротивления) системы методом единичного тока.

Примем , :

Собственная проводимость генератора, о.е,

, (34)

Взаимная проводимость между генератором и системой, о.е.,

, (35)

Собственные и взаимные углы потерь, о.е.,

,

,

Точно такие же значения получились при выполнении расчетов в программе «TKZ», при использовании схемы замещения на рисунке 16:

Рисунок 15 – Результаты расчета проводимостей без АРВ в «TKZ»

Проверка: при

Предел передаваемой мощности находится как максимум полученной характеристики мощности ,

(36)

Полный угол электропередачи , соответствующий , определяется из соотношения:

(37)

Коэффициент запаса статической устойчивости для системы с генератором без АРВ:

, (38)

.

Характеристика мощности приведена на рисунке 17.

3.1.2 Генератор снабжен АРВ пропорционального типа

Для расчета и нахождения взаимных и собственных проводимостей следует воспользо ваться программой «TKZ», используя схему замещения, приведенную на рисунке 15.

ЭДС генератора с АРВ ПД , о.е.,

, (39)

Внутренний угол генератора:

Полный угол электропередачи (93):

Рисунок 16 – Результаты расчета проводимостей с АРВ ПД в «TKZ»

Собственная проводимость генератора, о.е,

Взаимная проводимость между генератором и системой, о.е.,

Собственные и взаимные углы потерь, о.е.,

,

,

Проверка: при

Предел передаваемой мощности (97):

Полный угол электропередачи (98),

Коэффициент запаса статической устойчивости (99):

.

Характеристика мощности приведена на рисунке 19.

3.1.3 Генератор снабжен АРВ сильного действия

Напряжение на выводах генератора (U₁) при АРВ СД не зависит от тока и остается постоянным, поэтому генератор представляется без сопротивления.

Для расчета и нахождения взаимных и собственных проводимостей следует воспользоваться программой «TKZ», используя схему замещения приведенную на рисунке 15.

Внутренний угол генератора:

Полный угол электропередачи (93)

Рисунок 17 – Результаты расчета проводимостей с АРВ СД в «TKZ»

Собственная проводимость генератора, о.е,

Взаимная проводимость между генератором и системой, о.е.,

Собственные и взаимные углы потерь, о.е.,55

,

,

Проверка: при

Предел передаваемой мощности (97)

Полный угол электропередачи (98),

Коэффициент запаса статической устойчивости (99)

.

Характеристика мощности приведена на рисунке 19.

Рисунок 18 – Характеристика мощности

Вывод: При отсутствии АРВ генератора статическая устойчивость системы обеспечивается, так как полный угол электропередачи меньше предельного и коэффициент запаса больше минимально допустимого , при использовании АРВ ПД и АРВ СД коэффициент запаса еще больше увеличивается, статическая устойчивость системы обеспечивается.

3.2 Определение параметров схемы замещения эквивалентного

асинхронного двигателя

Считается, что трансформатор Т1 в ремонте и вся нагрузка питается через Т2.

Внешняя питающая сеть при учете лишь ее индуктивных сопротивлений может быть представлена в виде (рисунок 19).

Рисунок 19- Схема замещения

Полученная схема замещения приводится к виду рисунка 20.

Рисунок 20- Схема замещения

Эквивалентное внешнее сопротивление

где по схеме рисунка 21: ,

Узел нагрузки состоит из 6 асинхронных двигателей, подключенный к неизменному источнику напряжения через внешнее сопротивление (см. рисунок 22).

Рисунок 21- Схема замещения

Таблица 15 – Исходные данные потребителей

Приемники эл. энергии	Напряжение, кВ	Тип	Р, МВт	, о.е.	, о.е.	Кп, о.е.	Мп, о.е.	bн, о.е.	, т·м2	n, об/мин	nс, об/мин
М1		2АЗМ-4000	4,0	0,92	96,9	6,3	1,3	2.6	117,5
М2	АЗ-1600	1,6	0,91	95,6	5,7	1,1	2.3	40,5
М3	АЗ-1600	1,6	0,91	95,6	5,7	1,1	2.3	40,5
М4	АС-3200	3,2	0,9	95,8	5,5	0,75	2.7
М5	А-13-59-4	1,0	0,91		6,2	1,2	2.5
М6	АЗ-2500	2,5	0,905	96,4		1,1	2.5
М7		-	0,1	0,93	0,94
М8	-	0,1	0,93	0,94
S1		0,3	0,85
S2		0,3	0,85

Двигатели М2, М3 И М4 подключены через реакторы. Предварительно зададимся маркой ректором марки РБ 10-1000-0,35У3, сопротивление реакторов Ом, U_НОМ=10 кВ.

Сопротивление реактора в о.е.,

,

.

Для расчета необходимо исключить сопротивление реакторов из цепей двигателей М2, М3 И М4. Для этого определяются параметры , , , этих двигателей с учетом .

,

,

,

,

,

,

.

Кратность максимального момента приведенного двигателя, о.е.,

,

,

,

Скольжение приведенного АД, о.е.,

,

,

,

.

Реактивная мощность двигателей М2’-М4’ в номинальном режиме составит:

Полная мощность двигателей М2’-М4’ составит:

Группа двигателей заменяется эквивалентным М_экв

Эквивалентирование выполнено в виде таблицы 16.

Активная, реактивная и полная мощности эквивалентного двигателя определяются по выражениям,

Коэффициент мощности эквивалентного двигателя,

;

Таблица 16 - Эквивалентирование двигателей

Параметры	Номер двигателя	Мэкв
М1	М2’	М3’	М4’	М5	М6
Рном, Мвт	4.128	1.674	1.674	3.34	1.064	2.593	14.473
, о.е.	0,92	0,91	0,91	0,9	0,91	0,905	0.91
Qном, Мвар	1.704				0.456	1.175	6.324
, о.е.	2,6				2,5	2,5	2,453
, о.е.	0.005				0.01	0.005	0.00577
, МВА	4.466	1.839	1.839	3.647	1.158	2.847	15.796

Весовые коэффициенты i-го двигателя по активной и полной мощности:

.

Расчеты сведены в таблицу 17.

Таблица 17 – Весовые коэффициенты

Весовые коэффициенты	Двигатель
М1	М2	М3	М4	М5	М6
	0.285	0.116	0.116	0.231	0.074	0.1792
	0.288	0.118	0.118	0.235	0.075	0.183

Кратность максимального момента эквивалентного двигателя определяется в соответствии с выражением:

Номинальное скольжение эквивалентного двигателя:

,

0.005

0.01

0.005

Схема замещения эквивалентного двигателя приведена на рисунке 22.

Рисунок 22 – Схема замещения исследуемой системы

Параметры схемы замещения эквивалентного асинхронного двигателя в приведенных к номинальной мощности двигателя относительных единицах определяются по его эквивалентным параметрам с помощью следующих выражений:

индуктивное сопротивление эквивалентного двигателя, о.е.:

,

индуктивное сопротивление цепи намагничивания, о.е.:

,

активное сопротивление ротора, о.е.:

,

Упростим схему замещения двигателя – перенесем ветвь намагничивания с сопротивлением в точку 1 к месту приложения ЭДС Е. Преобразованная схема замещения представлена на рисунке 23.

Рисунок 23 – Схема замещения сети.

Ветвь намагничивания вынесена к точке приложения ЭДС

Определим значения активной и реактивной мощностей эквивалентного двигателя в относительных единицах, приведенных к базисной мощности МВА

,

, .

Сопротивления элементов электрической схемы были определены в относительных единицах, приведенных к мощности , пересчитаем их к новой базисной мощности ,о.е.,

Эквивалентная ЭДС в исходном режиме:

,

.

Найдем рабочее скольжение эквивалентного двигателя при , решив уравнение относительно скольжения s:

,

где

, ,

.

Решая квадратное уравнение, получаем два корня

, .

Второе решение является искомым ,т.е. нормальным скольжением эквивалентного двигателя в исходном режиме.

.

Критическое скольжение эквивалентного двигателя равно, о.е.,

,

.

Максимальная мощность, которую двигатель развивает при скольжении равна

,

.

При наибольшее значение мощности равно мощности двигателя в номинальном режиме . Величина критической ЭДС равна:

,

.

Для построения зависимости найдем значения активной мощности эквивалентного двигателя при различных значениях скольжения:

.

Результаты расчета приведены в таблице 19.

Таблица 19 – Значения для построения характеристики

s, о.е			0.0202	0.055	0.275	0.55
Р, о.е			1.885	1.22	0.275	0.138	0.076

Характеристика изображена на рисунке 24.

Определим коэффициенты запаса устойчивости в соответствии с выражениями:

,

.

,

,

Рисунок 24 - Характеристика

Вывод: статическая устойчивость группы АД, представленных эквивалентным асинхронным двигателем обеспечена.

3.3 Расчет пуска асинхронного двигателя М1

При расчете считается, что секции шин работают раздельно (секционный выключатель Q6 отключен). Расчетная схема замещения для пуска двигателя М1 представлена на рисунке 25.

Рисунок 25 – Расчетная схема замещения

Нагрузка второй секции, МВА,

,

Сопротивление второй секции, о.е.,

,

.

Сопротивления двигателей в нормальном режиме работы, о,е.

,

.

Сопротивление нагрузки первой секции, Ом,

,

.

Сопротивление нагрузки первой секции, о.е.,

.

Нагрузка первой секции, МВА,

,

Нагрузка первой секции, о.е.,

.

Суммарные мощности всего узла составят, МВ∙А,

,

Суммарные мощности всего узла составят, о.е.

Сопротивление пускаемого двигателя М1, о.е.,

,

.

Величину ЭДС Е₀ допускается принять по предыдущему расчету. Небольшая погрешность будет обусловлена неучтенной нагрузкой на стороне 0,4 кВ. Также из предыдущего расчета внешнее сопротивление (без учета сопротивления Т2)

.

ЭДС системы найдется, исходя из условий обеспечения нормального напряжения на шинах первой секции шин в нормальном режиме.

,

.

Напряжение на шинах 3 узла 1 секции в момент пуска двигателя М1 определяются, используя данные схемы замещения (26) по программе TKZ-3 на ПЭВМ.

Рисунок 26 – Расчет напряжения на шинах двигателя с помощью «TKZ»

о.е.

Допустимым считается напряжение (при запуске мощных двигателей) не ниже 85% от номинального, т.е

о.е.

В расчетном случае:

Следовательно, пуск двигателя М1 не приведёт к недопустимому снижению напряжения на первой секции шин.

Время пуска определяется графоаналитическим способом.

Вращающий момент асинхронного двигателя с параметрами обмотки ротора, зависящими от скольжения из-за проявления действия эффекта вытеснения тока может быть определен по выражению:

где кратность пускового момента;

– относительное напряжение на зажимах двигателя при пуске, о.е.

Критическое скольжение, о.е.:

,

.

Механическая характеристика ,о.е.,

,

где начальный момент сопротивления, определяемый силами трения (принимается 0,1);

- номинальный момент сопротивления (принимается 1) ;

коэффициент загрузки механизма (принимается 0.9); ;

р - показатель степени, зависящий от характера производственного механизма. В данной работе примем, что нагрузка имеет вентиляторный характер р=2;

,

.

Расчет выполняется для скольжений от s=1 до s=0. Определяется избыточный момент М_изб=f(s)

.

Результаты в таблице 20

Таблица 20 – Результаты расчета

Кривые пуска двигателя М1 показаны на рисунке 26.

Рисунок 28 – Кривые пуска двигателя М1.

Установившееся значение скольжения S_УСТ определяется по графикам на рисунке 27.

S_УСТ=0,005087

Время пуска, с,

,

Механическая постоянная времени пускового двигателя совместно с приводимым механизмом:

,

где - момент инерции, ,

;

,

По условиям курсовой маховый момент механизма составляет 80% от махового момента электродвигателя.

;

с.

Время пуска рассчитывается c помощью программе Excel , с,

.

Допустимое время пуска из холодного и горячего состояний, соответственно, с,

,

где А/мм² – плотность тока в обмотках двигателя;

- допустимое превышение температуры при пуске из холодного состояния;

- допустимое превышение температуры при пуске из горячего состояния.

,

.

.

Следовательно, пуск двигателя произойдет и отвечает всем условиям.

Поиск по сайту: