Лабораторная работа №7 Влияние АРВ синхронного генератора на характер переходного процесса и его показатели при трёхфазном коротком замыкании

В данной лабораторной работе для анализа переходного процесса при КЗ используются графики изменения во времени действующих значений тока и напряжения синхронного генератора (с учётом и без учёта влияния АРВ), рассчитанные и построенные в программной среде Mathcad. Кроме того, анализируются дополнительные зависимости, построенные по результатам расчётов переходного процесса, выполненных с помощью Mathcad.

Задание на работу

Каждой бригаде выдаётся свой вариант задания (приложение В), в соответствии с которым выполняется работа. Предварительно должны быть выполнены расчёты (приложение Г), в результате которых определяются значение предельной ЭДС генератора и величины внешнего сопротивления и , характеризующего удалённость точки КЗ от генератора.

Кроме того, необходимо выразить активное сопротивление статорной обмотки генератора , заданное в [ ], в относительных единицах по формуле

3.2.1.1 Ввести в программу расчёта исходные данные (заданные и рассчитанные).

П р и м е ч а н и я

Генератор работает на холостом ходу.

2 принять

3.2.1.2 Вводя различные значения и в порядке их возрастания получить распечатки графиков переходного процесса в виде зависимостей и и проанализировать влияние удалённости КЗ на характер изменения периодической составляющей тока короткого замыкания и дейтствующего значения напряжения генератора, для чего:

3.2.1.2.1 Определить значения и , сравнить между собой в каждом случае и сделать выводы;

3.2.1.2.2 Построить зависимость , проанализировать и сделать выаоды;

3.2.1.2.3 Определить критическое время и время , за которое напряжение достигает своего минимального значения ( рисунок 2.2.4), сравнить одноимённые величины при всех значениях и и сделать выводы;

3.2.1.2.4 Построить графические зависимости и , проанализировать и сделать выводы.

Тебования к содержанию отчёта

Отчёт должен содержать:

3.2.2.1 Исходные данные для расчёта в соответствии со своим вариантом задания;

3.2.2.2 Расчёты величин, выполненные в соответствии с заданием на работу;

3.2.2.3 Распечатки графиков, полученных в соответствии с заданием;

3.2.2.4 Графики, построенные дополнительно по результатам расчёта переходного процесса;

3.2.2.5 Результаты анализа и выводы.

Лабораторная работа № 8 Анализ переходного процесса при различных видах несимметричного короткого замыкания в цепи, питающейся от генератора с АРВ

В данной лабораторной работе для анализа переходного процесса при КЗ используются графики изменения во времени действующих значений тока и напряжения прямой последовательности синхронного генератора, а также их фазных значений (с учётом и без учёта влияния АРВ), рассчитанные и построенные в программной среде Mathcad.

Цель работы

Изучить особенности протекания переходного процесса при различных видах несимметричного КЗ в цепи статора синхронного генератора с устройством АРВ с проведением сравнительного анализа.

Исследовать влияние таких факторов, как удалённость КЗ, величина дополнительного сопротивления, характер заземления нейтрали трансформатора на величину и характер изменения тока и напряжения прямой последовательности генератора, а также на соотношение фазных токов.

Особенности выполнения работы

Алгоритм расчёта, реализованный в среде Mathcad, позволяет определить ток и напряжение прямой последовательности синхронного генератора (как при включенном, так и отключенном устройстве АРВ), работающего без нагрузки при любом виде короткого замыкания в его статорной цепи и их фазных значений.

Расчёт состоит из трёх разделов и позволяет выполнить по полученным результатам нижеследующие виды анализа.

3.3.2.1 Анализ зависимистей токов и напряжений прямой последовательности генератора от времени:

3.3.2.1.1 Зависимости действующего значения тока прямой последовательности

3.3.2.1.2 Зависимости действующего значения напряжения прямой последовательности

3.3.2.2 Анализ зависимостей фазных токов в месте короткого замыкания от времени:

3.3.2.2.1 Влияние характера заземления нейтрали трансформаторов на ток КЗ;

- при однофазном КЗ на линии;

- при двухфазном КЗ на землю на линии.

3.3.2.2.2 Влияние удалённости короткого замыкания на ток КЗ в начальный момент времени;

- при однофахном КЗ;

- при двухфазном КЗ;

- при двухфазном КЗ на землю.

3.3.2.3 Анализ соотношений между фазными токами при различных видах короткого замыкания;

- КЗ на шинах генератора;

- КЗ в конце линии.

Прежде, чем начать выполнение расчётов, необходимо ввести исходные данные, часть из которых задана (таблица П2.1), а остальные должны быть предварительно рассчитаны (пункт 3.3.3 «Задание на работу»).

На рисунке 3.1 показан скрин-шот той части окна программы, где осуществляется ввод исходных данных, а в приложении Ж приведена таблица Ж.4.1, в которую предварительно заносятся исходные данные. Все данные разбиты на три группы:

- общие данные;

- данные, зависящие от вида КЗ;

- дополнительные данные.

В гафу «Общие данные» вносятс следующие величины:

- =1- синхронная ЭДС генератора;

- = 1- переходная ЭДС генератора;

- - предельное значение ЭДС генератора, о.е.;

- - синхронная реактивность генератора в продольной оси, о.е.;

- - синхронная реактивность генератора в поперечной оси, о.е.;

- - переходная ЭДС генератора в продольной оси, о.е.;

- X₂ – реактивность обратной последовательности генератора, о.е.;

- X_к2 – суммарное сопротивление схемы замещения обратной последова-тельности, о.е.;

- X_к0 – суммарное сопротивление схемы замещения нулевой последова-тельности, о.е.;

- - постоянная времени нарастания напряжения обмотки возбуждения генератора, с.;

- Т_f(0) – постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутом статоре, с.;

- - базисный ток статорной цепи, кА;

- - базисное напряжение, кВ.

В графу «Данные, зависящие от вида КЗ» вносятся следующие величины:

- - дополнительное сопротивление для различных видов КЗ, о.е.;

- коэффициент пропорциональности для различных видов КЗ.

В графу «Дополнительные данные» вносятся следующие величины:

- - внешнее индуктивное сопротивление прямой последовательности (от шин генератора до места КЗ), о.е.;

- - базисное сопротивление, Ом.

Рисунок 3.1 – Скрин-шот части окна программы

Задание на работу

Каждой бригаде выдаётся свой вариант исходных данных, которые приведены в таблицах Д.1 и Д.2. В соответствии с исходными данными осуществляются предварительные расчёты, результаты которых вносятся в таблицу Ж.1. Работа выполняется в следующем порядке.

3.3.3.1 По заданной расчётной схеме, приведенной на рисунке Д.1, (короткое замыкание в конце линии) составить схему замещения прямой последовательности, определить её параметры. Найти внешнее индуктивное сопротивление прямой последовательности .

3.3.3.2 Рассчитать значение предельной ЭДС генератора по методике, приведенной в приложении Г.

3.3.3.3 Составить схему замещения обратной последовательности (короткое замыкание в конце линии),определить её параметры и суммарное сопротивление X_к2.

3.3.3.4 Составить схему замещения нулевой последовательности (короткое замыкание в конце линии) для различного характера заземления нейтрали трансформатора Т₂ (глухозаземлённая нейтраль, эффективнозаземлённая нейтраль, разземлённая нейтраль), определить её параметры и суммарное сопротивление X_к0.

Для схемы с эффективнозаземлённой нейтралью необходимо рассчитать сопротивление, включенное в нейтраль трансформатора Т₂ по выражению

, (3.1)

где - сопротивление реактора, Ом (из таблицы Д.3.1);

- среднее номинальное напряжение линии W, кВ.

Необходимо помнить, что сопротивление должно быть включено в схему замещения утроенной величиной.

3.3.3.5 При КЗ в конце линии с учётом различного характера заземления нейтрали трансформатора Т₂ и в соответствии с пунктами расчёта из раздела 3.3.2 определить значения дополнительного сопротивления и коэффициента пропорциональности для различных видов короткого замыкания.

3.3.3.6 При КЗ на шинах генератора составить схемы замещения прямой, обратной и нулевой (при глухозаземлённой нейтрали трансформатора Т₂) последовательностей, определить их параметры и суммарные сопротивления.

Найти значения дополнительного сопротивления и коэффициента пропорциональности для различных видов короткого замыкания.

3.3.3.7 Ввести исходные данные в соответствии с рисунком 3.1 при условии, что устройство АРВ генератора отключено ( =1 ) и распечатать графики зависимостей и

Проанализировать влияние АРВ на характер протекания переходного процесса при различных видах КЗ.

3.3.3.8 Включить устройство АРВ, введя рассчитанное ранее значение и произвести сравнительный анализ характера переходного процесса при различных видах КЗ:

3.3.3.8.1 по распечаткам графиков зависимостей и определить значение , а также и для начального момента КЗ.

3.3.3.8.2 проанализировать влияние величины дополнительного сопротивления на длительность восстановления напряжения генератора. Сделать выводы.

3.3.3.8.3 проанализировать влияние характера заземления нейтрали трансформатора Т₂ на величину фазного тока при однофазном КЗ и двухфазном КЗ на землю. Сделать выводы.

3.3.3.8.4 проанализировать влияние удалённости короткого замыкания ( при КЗ в конце линии и на шинах генератора). Сделать выводы.

3.3.3.8.5 проанализировать соотношения между фазными токами при несимметричных КЗ и трёхфазном коротком замыкании (путём сравнения величин коэффициента несимметрии, найденного через отношение токов, полученных в результате расчёта, и рассчитанного по выражению 2.3.14), а также между токами при однофазном КЗ и двухфазном КЗ на землю. Анализ выполнить для сверхпереходного и установившегося режимов короткого замыкания. Сделать выводы.

Тебования к содержанию отчёта

Отчёт должен содержать:

3.3.4.1 Исходные данные для расчёта в соответствии со своим вариантом задания;

3.3.4.2 Расчёты величин, выполненные в соответствии с заданием на работу;

3.3.4.3 Распечатки графиков, полученных в соответствии с заданием;

3.3.4.4 Графики, построенные дополнительно по результатам расчёта переходного процесса;

3.3.4.5 Результаты анализа и выводы.

Приложение А

(рекомендуемое)

Исходные данные для расчётных схем

Таблица А.1 – Питающая система

Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3

Таблица А.2 – Линии элекпередачи

		W1		W2
Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3
		10,5	10,5	10,5	10,5	10,5
			1,5	1,8	0,8
	0,396	0,095	0,077	0,086	0,086	0,09
	0,075	0,089	0,162	0,443	0,443	0,62

Таблица А.3 – Нагрузка

		Н1		Н2
Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3
		10,5	10,5	10,5	10,5	10,5
			1,5	1,8	0,8
	0,396	0,095	0,077	0,086	0,086	0,09

Таблица А.4 – Трансформаторы

	T1	T2	T3	T4
Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3
					1,6				2,5	1,6		1,6
	0,38	0,34	0,058	0,34	0,018	0,058	0,34		0,025	0,015		0,018
	10,5									5,5		5,5
					10,5				10,5	10,5		10,5

Таблица А.5 – Базисные величины

Сх.1	Сх.2	Сх.3	Сх.1	Сх.2	Сх.3
			Принять равным напряжению в месте короткого замыкания

Приложение Б

(рекомендуемое)

Дополнительные исходные данные

Таблица Б.1

Номер схемы и варианта	Номер точки КЗ	Нагрузка
основная	дополнит.
1.1			Н1		хол. ход
1.2			Н2		-85 (ёмк.)
1.3			Н1 и Н2		85 (инд.)
1.4			Н2		5 (акт.)
1.5			Н1 и Н2		-85 (ёмк.)
1.6			Н1		хол. ход
2.1			Н1		85 (инд)
2.2			Н2		5 (акт.)
2.3			Н1		-85 (ёмк.)
2.4			Н2		хол. ход
2.5			Н1 и Н2		85 (инд)
2.6			Н1		5 (акт.)
3.1			Н1		хол. ход
3.2			Н1		-85 (ёмк.)
3.3			Н1 и Н2		85 (инд)
3.4			Н1 и Н2		5 (акт.)
3.5			Н2		хол. ход
3.6			Н2		85 (инд)
П р и м е ч а н и е – Для реализации режима холостого хода необходимо ввести значения мощности заданных нагрузок при любом значении .

Приложение В

(рекомендуемое)

Исходные данные по вариантам

Таблица В.1

№	МВА	кВ	А	А	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	град.	Ом		с	с
		10,5			0,12	1,66	0,22	0,13		0,0022	0,2	6,0	0,3	2,0
		10,5			0,158	1,79	0,28	0,17		0,0011	0,3	6,2	0,5	2,0
		15,8			0,165	1,95	0,27	0,16		0,0012	0,4	6,5	0,02	2,0
					0,17	2,21	0,3	0,18		0,0013	0,5	7,0	0,02	2,0
					0,148	1,7	0,26	0,16		0,0051	0,6	6,0	0,6	2,0
	23,5	10,5			0,145	0,96	0,33	0,65		0,0028	0,7	4,7	0,3	1,97
	26,3	10,5			0,153	0,87	0,32	0,6		0,0045	0,8	6,8	0,4	1,98
		10,5			0,124	1,07	0,27	0,65		0,0004	0,9	4,7	0,5	1,93
		10,5			0,145	1,95	0,31	0,65		0,0033	0,2	4,5	0,6	2,06
		10,5			0,126	1,13	0,3	0,71		0,0033	0,3	5,8	0,3	1,65
		15,8			0,161	0,64	0,31	0,5		0.0043	0,4	4,3	0,4	1,78
	38,8	10,5			0,096	1,14	0,28	0,69		0,096	0,5	10,1	0,5	1,8
		13,8			0,153	0,8	0,31	0,53		0,0031	0,6	7,6	0,6	1,72
	85,3	13,8			0,153	0,87	0,32	0,6		0,0028	0,7	6,8	0,3	1,98
		13,8			0,169	0,89	0,35	0,61		0,0036	0,8	7,2	0,4	1,76
					0,16	1,71	0,3	1,03		0,0024	0,9	5,4	0,5	2,0

Приложение Г

(рекомендуемое)