Ćwiczenie 7. Zasady przygotowania schematów zastępczych do analizy stanów ustalonych obliczenia indywidualne

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Ćwiczenie 7. Zasady przygotowania schematów zastępczych do analizy stanów ustalonych obliczenia indywidualne"

Sebastian Nowakowski
5 lat temu
Przeglądów:

1 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 Ćwiczenie 7 Zasay przygotowania schematów zastępczych o analizy stanów ustalonych obliczenia inywiualne Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest przeprowazenie obliczeń o wyznaczania stanu ustalonego w ukłazie generator - sieć sztywna poprzezającego stan nieustalony oraz weryfikacja uzyskanych wyników. chemat i ane ukłau generator sieć sztywna P m P g Q g G Linia PQ ystem el.-en. TB T Rys. 1. chemat ieowy ukłau generator sieć sztywna Transformator T w GPZ (Głównym Punkcie Zasilającym) Moc znamionowa N = 5 MVA Napięcie znamionowe górne NH = % Przełącznik zaczepów posiaa +/-1 stopni regulacji po obciążeniem Napięcie znamionowe wtórne NL = 16.5kV kła połączeń uzwojeń: YN5 Napięcie zwarcia u k = % traty w uzwojeniu P Cu = kw traty jałowe P Fe = 16.6 kw Prą stanu jałowego 0 = 0.11 %. Transformator blokowy TB Moc znamionowa N =0MVA Napięcie znamionowe górne NH =1510% Przełącznik zaczepów posiaa +/-6 stopni ręcznej regulacji po obciążeniem Napięcie znamionowe wtórne NL = 10.5 kv kła połączeń uzwojeń: Y5 Napięcie zwarcia u k = 7.5 % traty w uzwojeniu P Cu = 10 kw traty jałowe P Fe =0 kw Prą stanu jałowego 0 =0.8 %. Linia R = (0.6+a/100) Ω X = (0.5+a/100) Ω

2 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 Generator synchroniczny G Tab. 1. Parametry turbogeneratora synchronicznego Parametr Ozn. Jen. Wartość Moc znamionowa n MVA (15+a/10) Znamionowy współczynnik mocy cos n Napięcie znamionowe n kv 105 Reaktancja synchroniczna w osi X p.u. 9 Reaktancja przejściowa w osi Reaktancja poprzejściowa w osi X p.u. 054 X p.u Reaktancja synchroniczna w osi X p.u. 885 Reaktancja przejściowa w osi Reaktancja poprzejściowa w osi X p.u. 054 X p.u Rezystancja uzwojeń stojana R s 0044 Rezystancja uzwojeń wirnika R f 0316 Mechaniczna stała czasowa turbozespołu T m s 47 ystem elektroenergetyczny Napięcie systemu stałe (sztywne): =11 kv czyli 11 N Moc czynna opływająca o systemu: P = 15 MW Moc bierna opływająca o systemu: Q = 5 Mvar Wzory i przebieg obliczeń Gałąź łącząca generator z systemem skłaa się z transformatora blokowego linii kablowej oraz transformatora w GPZ łączących generator z systemem 110 kv. W analizie stanów nieustalonych można pominąć parametry poprzeczne. Po przeliczeniu parametrów zastępczych transformatorów i linii na poziom napięcia generatora otrzymuje się impeancję zastępczą gałęzi łączącej generator z systemem: Z = (R TB + R L + R T ) + j(x TB + X L + X T ) (1) gzie: impeancja transformator w GPZ: PCu NTL R T NT NT NTBH impeancja linii: R L RL NTBH impeancja transformatora blokowego: PCu RTB NTB NTB uk NTL X 100 T NT NTBH X L X L NTBH X u k TB. 100 NTB

3 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 Napięcie systemu przeliczone na poziom napięcia generatora: NTL kv. () NTH NTBH Przyłączenie generatora o sieci wymaga przeliczenia rezystancji i reaktancji gałęzi na jenostki wzglęne oniesione o znamionowej mocy i napięcia generatora. Oznacza to pozielenie impeancji przeliczonych na poziom napięcia generatora przez impeancję znamionową generatora: Z. (3) mpeancję gałęzi łączącej generator z systemem w jenostkach wzglęnych oblicza się ze wzoru: Z Z. (4) Z W jenostkach wzglęnych należy także wyrazić napięcia i moce. Przyjmując że napięcie bazowe jest równe napięciu znamionowemu generatora a moc bazowa równa jest jego mocy znamionowej uzyskuje się: napięcie systemu: kv (5) moce opływające o systemu: PMW QM var P Q. (6) Napięcie na zaciskach generatora wynika z napięcia sztywnego systemu oraz wartości mocy czynnej i biernej opływającej o systemu: PR QX) / ( PX QR) / (7) traty przesyłu mocy wynoszą: ( ( PX QR) / arctg (8) ( PR QX) / cos j sin. (9) P Q str str R (10) ( P Q ) / X. (11) ( P Q ) / Moc czynna i bierna generatora wytwarzana przez generator wynosi: P P Q Q Q. (1) g P str g str Zespolony prą generatora wynosi: P jq ) / *. (13) (* oznacza sprzężenie liczby zespolonej). ( g g Amitancja gałęzi łączącej generator z systemem: 1 1 Y G jb. (14) Z R j X 3

4 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 Prą płynący o generatora o systemu: Y( ). (15) Kąt wirnika jest kątem (argumentem) fikcyjnej zespolonej EM E Q : = arg (E Q ) (16) gzie: E Q = + jx. EM przejściowa za reaktancją przejściową moelują generator synchroniczny w metozie równych pól. Można ją obliczyć z wzoru: E j X. (17) kłaowe prąu generatora w ukłazie ( ): lub w innym zapisie: cos sin ab sin cos a b (18) T. (19) gzie: = a +j b a = Re( ) b = m( ). Macierz cos sin T (0) sin cos jest macierzą transformacji zięki której możliwe jest znalezienie reprezentacji napięć i prąów w ukłazie (a b) przez opowienie napięcia i prąy w ukłazie ( ). Napięcia generatora i sieci transformują się o ukłau ( ) zgonie z zależnościami: cos sin cos sin gzie: = a +j b = + j0. sin cos sin cos a b 0 (1) () EM synchroniczna generatora jest równa: E R j X j X. (3) Po uwzglęnieniu że = + j otrzymuje się: E j E j R j X j X. (4) Po rozzieleniu części rzeczywistej i urojonej oraz stosując zapis macierzowy otrzymuje się: E R X (5) E X R Dla generatorów z biegunami niejawnymi zachozi X X i EM E Q jest równa EM wzbuzenia E f. W poobny sposób oblicza się EM opowienio posynchroniczą i przejściową: E R X (6) E X R 4

5 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 E E R X X R. (7) W praktycznych obliczeniach zwykle pomija się rezystancję generatora (R = 0). waga: wszystkie napięcia prąy rezystancje i reaktancje powinny być wyrażone w jenostkach wzglęnych oniesionych o parametrów generatora. Równania ukłau generator sieć sztywna W baaniu stabilności systemu elektroenergetycznego przyatna jest znajomość zależności łączącej EM generatora z jego prąem oraz napięciem sieci sztywnej. chemat zastępczy ukłau generator sieć sztywna przestawia rys.. g Y Rys.. chemat zastępczy ukłau generator sieć sztywna Macierzowe równanie węzłowe mają postać: Y Y g Y Y g (8) gzie: zespolone prąy węzłowe generatora i sieci zespolone napięcia węzłowe generatora i sieci Y = Y = Y amitancje własne węzłów generatora i sieci sztywnej Y g = Y g = Y amitancje własne węzłów generatora i sieci sztywnej (Y jest amitancją wyrażoną wzorem (14)); w moelu pominięto amitancje poprzeczne. Prą węzłowy w węźle z przyłączonym generatorem jest równy: Y Y. (9) Konieczne jest wyrażenie napięć i prąów w ukłazie fazowym (a b) w napięcia i prąy w ukłazie związanym z generatorem ( ). W tym celu należy okonać transformacji napięć i prąów polegającej na obrocie o kąt. Przyjmując T = e j oraz wykorzystując zależność T T * = 1 (* oznacza sprzężenie liczby zespolonej) uzyskuje się: T TY TY g TY * g T T TY Zastosowanie postaci algebraicznej aje w rezultacie: j G jb j g T * T Y Y G jb j g g g. (30). (31) Jako napięcie oniesienia przyjmuje się zwykle napięcie sieci sztywnej. W takim przypaku argument tego napięcia jest zerowy co aje: j T j0 cos jsin cos j sin. (3) Część rzeczywista i urojona prąu generatora w równaniu () jest równa opowienio: G B G B (33) Powyższe wzory w notacji macierzowej przyjmują postać: g g g B G B G. (34) g 5

6 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 lub w innym zapisie G B B G Gg B B G g g g g (35) Y Y. (36) Zależność mięzy napięciem generatora i EM poprzejściową jest następująca: E R j X j X. (37) Po postawieniu = + j otrzymuje się: j E je R j X j X. (38) Postać macierzowa powyższego równania po rozzieleniu części rzeczywistej i urojonej jest następująca: E R X (39) E X R lub w innym zapisie E X. (40) Postawiając (40) o równania (36) prą generatora bęzie równy: Y E X Y. (41) g Po przekształceniu powyższego równania zależność prąu generatora w stanie poprzejściowym o EM poprzejściowej i napięcia sieci przyjmie postać: 1 1 Y X Y E Y Pomijając rezystancje generatora oraz uwzglęniając że Y = Y = Y gs i g. (4) X X skłaowe ( ) prąu generatora w stanie poprzejściowym można wyliczyć z zależności: 1 ( 1 Y X ) Y ( E ) (43) gzie: cos E E sin E 0 X G B 1 0 X Y X 0 B G (macierz jenostkowa) Przebieg ćwiczenia 1. Korzystając z inywiualnych anych oraz wzorów poanych w instrukcji należy wyliczyć: rezystancję i reaktancję zastępczą gałęzi łączącej generator z systemem w jenostkach mianowanych (Ω) przeliczoną na poziom napięcia generatora rezystancję i reaktancję zastępczą gałęzi łączącej generator z systemem w jenostkach wzglęnych; jako wielkości bazowe należy przyjąć znamionowe napięcie i moc generatora mouł i kąt napięcia na zaciskach generatora straty przesyłowe mocy czynnej i biernej moc czynną i bierną generatora prą zespolony generatora oraz prą generatora w ukłazie ( ) 6

7 Laboratorium Pracy ystemów Elektroenergetycznych stuia T 017/18 EM synchroniczną przejściową i poprzejściową generatora w ukłazie ( ) Zweryfikować obliczenia skłaowych prąu generatora za pomocą zależności (43).. Na postawie z otrzymanych wyników sporzązić wykres wektorowy napięcia i prąu generatora napięcia sieci sztywnej EM synchronicznej przejściowej i poprzejściowej w ukłazie ( ). Jako wektor oniesienia przyjąć wektor reprezentujący napięcie sieci sztywnej. prawozanie prawozanie powinno zawierać zestawienie tabelaryczne (tab. ) wyników obliczeń wielkości wyszczególnionych w Przebiegu ćwiczenia oraz wykres wektorowy. Tab.. Zestawienie wyników obliczeń parametrów systemu schematu zastępczego systemu Parametr: symbol (opis) Jen. Wartość R (rezystancja zastępcza gałęzi łączącej generator z systemem) Ω X (reaktancja zastępcza gałęzi łączącej generator z systemem) Ω 7

Podobne dokumenty

Ćwiczenie 9. Zasady przygotowania schematów zastępczych do analizy układu generator sieć sztywna obliczenia indywidualne

Ćwiczenie 9. Zasady przygotowania schematów zastępczych do analizy układu generator sieć sztywna obliczenia indywidualne Ćwiczenie 9 Zasay przygotowania schematów zastępczych o analizy ukłau generator sieć sztywna obliczenia inywiualne Cel ćwiczenia Przeprowazenie obliczeń parametrów ukłau generator - sieć sztywna weryfikacja