課程設(shè)計內(nèi)容
2.1 設(shè)計課題及電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念的簡要闡述:
本課程設(shè)計是學(xué)****電力系統(tǒng)分析》課程并熟悉了該課程的基礎(chǔ)理論和基本知識后,進(jìn)行的一次的綜合訓(xùn)練,其目的在于加深對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)理論和基本知識的理解,掌握靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的判定方法以及系統(tǒng)接線對穩(wěn)定性的影響,在設(shè)計過程中相關(guān)電路圖須在計算機(jī)上繪制,并利用進(jìn)行課程設(shè)計說明書的編輯。
電力系統(tǒng)是一個用常微分方程描述的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的理想運(yùn)行情況是,在任何時刻系統(tǒng)都能以恒定的電壓和頻率連續(xù)不斷地向負(fù)荷供電。然而在實(shí)際系統(tǒng)中,負(fù)荷的規(guī)律性和隨機(jī)性變化以及相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)時刻存在,一些大的變化也時有發(fā)生,稱之為干擾或者擾動。出于穩(wěn)定運(yùn)行下的電力系統(tǒng)在遭受干擾后,原來的平衡狀態(tài)將被打破,從而使系統(tǒng)經(jīng)歷一個動態(tài)過程。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題就是研究這些動態(tài)過程的結(jié)局如何,是否會危及系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
一類不穩(wěn)定現(xiàn)象主要表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)之間失去同步,造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間角度的單調(diào)增加或增幅振蕩,由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度****慣上稱為功角,因此這類穩(wěn)定性問題常稱為功角穩(wěn)定性。
功角穩(wěn)定性一般按電力系統(tǒng)承受干擾的大小分為靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定兩大類。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后,不發(fā)生非同期性的失步,自動恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力;電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后,各同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力。
2.2 具體設(shè)計內(nèi)容:
1.輸電系統(tǒng)的接線圖及等值電路圖如圖2.2.1所示:
網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)計算:
對于變壓器來說,變壓器參數(shù)是指其等效電路中的電阻R、電抗X、電導(dǎo)G和電納B。這四個參數(shù)可以從出廠銘牌上代表電氣特性的四個數(shù)據(jù)短路損耗P,短路電壓U%,空載損耗P,空載電流I%計算得到。其中R和X由短路實(shí)驗(yàn)得到;G和B由空載實(shí)驗(yàn)得到。對于線路參數(shù)來說,輸電線路的參數(shù)有四個:電阻反映線路通過電流時產(chǎn)生有功功率損失效應(yīng);電感反映載流導(dǎo)線產(chǎn)生磁場效應(yīng);電導(dǎo)反映線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄露電流及導(dǎo)線附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損失;電容反映帶電導(dǎo)線周圍電場效應(yīng)。輸電線路的這些參數(shù)通常可以認(rèn)為是沿全長均勻分布的,每單位長度的參數(shù)為電阻r
,電感l(wèi),電導(dǎo)g,電容c。
取,保證變壓器為基準(zhǔn)變比,則各段基準(zhǔn)電壓為:
線路段:
各元件參數(shù)歸并后的標(biāo)幺值(注:標(biāo)幺值均舍去*號)為:
圖2.2.1 輸電系統(tǒng)的接線圖及等值電路圖
2. 系統(tǒng)功率特性分析:
①忽略對地支路和電阻,系統(tǒng)的等值電路如圖2.2.2所示:
圖2.2.2 忽略對地支路和電阻,系統(tǒng)的等值電路圖
則系統(tǒng)總電抗為:
運(yùn)行參數(shù):
對于單機(jī)——無限大系統(tǒng)來說發(fā)電機(jī)電勢Eq點(diǎn)的功率為:
而發(fā)電機(jī)輸送到系統(tǒng)的功率為:
當(dāng)電勢Eq及電壓U恒定時,可以作出包含隱極式發(fā)電機(jī)的簡單電力系統(tǒng)的功率特性曲線如圖2.2.3所示
P
PEqm PV=PEq
90 δ
圖2.2.3 包含隱極式發(fā)電機(jī)的簡單電力系統(tǒng)的功率特性曲線
發(fā)電機(jī)無勵磁調(diào)節(jié)時,電勢Eq=常數(shù),從功率公式可見,功率極限為:
與此對應(yīng)的功角
②輸電系統(tǒng)的接線情況,計及輸電回路電阻時:
電機(jī)為無勵磁調(diào)節(jié)的隱極機(jī),則
計及規(guī)定的正方向,發(fā)電機(jī)送到系統(tǒng)中去的功率為:
功率特性如圖2.2.4所示,
PEq
PV
圖2.2.4計及輸電回路電阻(串聯(lián)電阻)的功率特性曲線
3. 改變系統(tǒng)參數(shù)的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定性分析
在發(fā)電機(jī)母線串聯(lián)電阻對系統(tǒng)功率特性的影響:
等值電路如圖2.2.5所示:
圖2.2.5 在發(fā)電機(jī)母線串聯(lián)電阻時系統(tǒng)的等值電路
由2.②與2.①的比較(即由圖2.2.4)可知:由于串聯(lián)電阻的存在,發(fā)電機(jī)的功率特性與無電阻時的相比,向上移動了,向右移動了角,而系統(tǒng)的功率特性
正好相反,向下移動了,向左移動了角,和的差,就是串聯(lián)電阻上的有功損耗。即:
在范圍內(nèi)電力系統(tǒng)分析與設(shè)計pdf,隨著和U之間的角度的增大,通過線路的電流也增大,因而電阻上的有功損耗也增大。
由功率特性圖2.2.4可以看出來,,則系統(tǒng)的穩(wěn)定儲備系數(shù)增加了,因此系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性提高了。
②在發(fā)電機(jī)母線并聯(lián)電抗X=0.5Ω對系統(tǒng)功率特性的影響:
接入電抗后,等值電路如圖2.2.6所示:
圖2.2.6 在發(fā)電機(jī)母線并聯(lián)電抗的等值電路圖
發(fā)電機(jī)的功率特性為
功率與功角仍為正弦關(guān)系,功率極限為:
正常潮流計算:
電抗接入點(diǎn)的電壓:
功率特性如圖2.2.7所示:
圖2.2.7:并聯(lián)電抗時的功率特性圖
與未接電抗器時的極限相比,由于,所以在電勢和電壓U與并聯(lián)電抗接入前相同時,接入并聯(lián)電抗將使功率極限減小電力系統(tǒng)分析與設(shè)計pdf,減小的程度與轉(zhuǎn)移電抗增大的程度成比例,轉(zhuǎn)移電抗增加部分為
,愈小,增加愈大功率