Реферат-Евтушенко Сергей Юрьевич-Разработка электронного методического пособоия "Электромагнитные переходные процессы в электрических системах"

Содержание 1. ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
  АКТУАЛЬНОСТЬ
  ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
  ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
3. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
  ВЫВОДЫ
  ЛИТЕРАТУРА

АКТУАЛЬНОСТЬ.

Курс «Переходные процессы в электрических системах» является одним из профилирующих для электроэнергетических специальностей и специализаций.

Переходные процессы возникают в электрических системах как при нормальной эксплуатации (включение и отключение нагрузок, источников питания, отдельных цепей и т.д), так и аварийных условиях (обрыв нагруженой цепи или отдельной ее фазы, короткое замыкание, выпадение машины из синхронизма и т.д.). Их изучение, резумеется не может быть самоцелью. Оно необходимо преждеде всего для ясного представления причин возникновения и физической сущности этих процессов, а также для разработки практических критериев и методов их колличественной оценки, с тем чтобы можно было предвидеть и заранее предотвратить опасные последствия таких процессов. Короче говоря, важно понимать переходные процессы, но еще важнее уметь сознательно управлять ими.

При любом переходном процессе происходит в той или иной мере изменение электромагнитного состояния элементов системы и нарушение баланса между моментом на валу каждой вращающейся машины и электромагнитным моментом.

В результате этого нарушения соответственно изменяются скорости вращения машин, т.е. некоторые машины испытывают торможение, в то время как другие – ускорение. Такое положение существует до тех пор, пока регулирующие устройства не восстановят нормальное состояние, если это вообще осуществимо при изменившихся условиях.

Из сказанного следует, что переходный процесс характеризуется совокупностью электромагнитных и электромеханических изменений в системе.

С помощью этой дипломной работы можно продемонстрировать эффективность использования компьютерных технологий при изучении свойств переходных процессов, а также убедиться, что использование ПЕОМ и програмного пакета MathCAD, разрешает уменьшить затраты врамени на расчеты и повысить их точность.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

Под расчетом электромагнитного переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных условиях. В зависимости от назначения такого расчета находят указанные величины для заданного момента времени или находят его изменение в течение всего переходного процесса. При этом решение обычно проводится для одной или нескольких ветвей и точек схемы.

К числу задач, для практического решения которых производят такие расчеты, относятся:

- сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений как отдельных установок (станций, подстанций), так и системы в целом;

- выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

- выбор аппаратов и проводников и их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;

- проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматизации;

- определение условий несинхронного включения синхронных машин и включение их способом самосинхронизации;

- конструктивные решение элементов распределительных устройств и, в частности, шинопроводов на большие рабочие токи;

- определение числа заземленных нейтралей и их размещение в системе;

- выбор числа и мощности компенсирующих дугогасящих устройств;

- определение влияния линий электропередачи на провода связи и сигнализации;

- проектирование и проверка защитных заземлений;

- подбор характеристик разрядников для защиты от перенапряжений (включая защиту конденсаторов, установок продольной компенсации);

- проведение различных испытаний;

- анализ происшедших аварий.

Автоматическое регулирование возбуждения в настоящее время, как правило, применяется на всех электростанциях (генераторах), присоединенным к электрическим системам. Пересчитываем основные задачи (что относятся к статическим свойствам системы и что рассматриваются с помощью метода малых колебаний), решаемые с помощью регулирования возбуждения:

- повышение границы передающей мощности за счет управления величиной ЭДС генератора и устранения факторов, способных вызвать самораскачивание системы без границ устойчивости;

- улучшения качества режима системы за счет поддержки напряжения в начале передачи и обеспечения возможно более быстрого затухания малых колебаний, которые возникают в нормальном режиме и неблагоприятно отражаются на качестве работы системы;

- улучшение параметров системы, вчастности, изменение собственной частоты колебаний и устранения возможности резонанса колебаний.

Чтобы регуляторы возбуждения могли удовлетворительно решать вышеперечисленные задачи, необходимо определенным образом подобрать параметры всей системы возбуждения, включая и параметры самых регуляторов. Решения каждой задачи накладывает на выбор параметров системы регулирования свои требования, которые изменяются при изменении схемы и параметров регулированной системы, а также и при изменении его режима.

Задача анализа – проверка устойчивости системы и определения качества переходного процесса при заданных параметрах регулятора и системы;

Задача синтеза – когда, исходя из определенных требований к устойчивости и качества переходного процесса регулированной системы определяется вид регулятора (структурная схема системы регулирования) и его параметры.

При анализе регулированной системы, ровно как и при синтезе, надо математически описать процессы что в ней происходят, с тем чтобы с решения соответствующих дифференциальных уравнений найти все необходимые коэффициенты, которые характеризуют стойкую работу системы при заданном или чтобы при заданных параметрах проверить, будет ли система устойчивая.

Составление такого уравнения и анализ его свойств для системы регулирования возбуждения сильного действия будет основной целью и задачей дипломной работы. Для достижения цели работы были поставленные и решенные следующие задачи:

- разработка программного обеспечения для изучения теоретических положений анализа статической стойкости электрических систем с АРВ сильного действия;

- разработка программного обеспечения для выполнения расчетов относительно определения условий статической устойчивости методом малых колебаний;

- исследования электрической системы с АРВ сильного действия;

- разработка методических рекомендаций для создания лабораторной работы по изучению условий статической устойчивости более простой электрической системы с АРВ сильного действия.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.

Для этого рассмотрим начальный момент внезапного нарушения режима. Все величины в начальный момент внезапного нарушения режима можно получить из уравнений как их частное решение для t=0. Более того, поскольку индуктивности цепей исключают внезапное изменение тока, то значение последнего в начальный момент переходного процесса является известным: оно сохраняется таким, что и в конце заданого предшедствующего режима. Поскольку поставленая задача ограничена рассмотрением лишь начального момента, вращение ротора и обусловленое этим изменение индуктивностей машины, очевидно не играют никакой роли. Другими словами, в даном случае машину можно рассматривать как трансформатор. Обартимся к балансу магнитных потоков в продольной оси ротора синхронной машины при установившемся симетричном режиме ее работы с отстающим по фазе током (рисунок 1).

Рисунок 1 – Баланс активных потоков в продольной оси ротораа – в предшедствующем режиме; б – в момент внезапного изменения режима

В соответствии с законом Ленца приращение потока вызовет ответную реакцию закона возбуждения, причем приращения потокосцепления должны компенсировать друг друга, т.е.

или

В ненасыщеной машине поток составляет некоторую постоянную долю потока, которая характеризуется коэффициентом рассеяния обмотки возбуждения:

Таким образом, рассеяния у обмотки возбуждения не позволяет характеризовать машину в начальный момент переходного процесса реактивностью рассеяния статора ЭДС, наводимой потоком, так как последний претерпевает изменение от приращения тока, величина которого еще подлежит определению. Если результирующее рассматривать как потокосцепление на холостом ходу, то его часть, связаная со статором, будет:

Придадим выражению более наглядный вид:

Этому потокосциплению соответствует ЭДС:

которую называют поперечной переходной ЭДС. Реактивность

Рисунок 2 – Векторная диаграмма явнополюсной синхронной машины, работающей с отстающем током

Представим векторную диаграмму, разработаную в MathCAD

Рисунок 3 – Векторная диаграмма, разработанная в программе MathCAD

ВЫВОДЫ

1. Регулирование сильного действия (без зоны чувствительности) расширяет область стойкой работы и разрешает работать при углах, больших 90. Предельный угол оказывается тем более, чем меньше постоянная времерни возбудителя.

2. Чем меньше постоянная времени возбудителя, чем меньше оказывается максимальный возможный коэффициент усиления. Это значит, что выбирая такие большие коэффициенты усиления, при которых напряжение поддерживается неизменным, нельзя обеспечить его работу с большими предельными углами. Если отказаться от жесткой поддержки напряжения, допуская его снижение с возростанием нагрузки, то устойчивая работа может быть обеспечена при углах порядка 90 и даже более.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горев А.А., Переходные процессы синхронной машины, Госэнергоиздат, 1950.

2. Щедрин Н.Н., Токи короткого замыкания высоковольтных систем, ОНТИ, 1935.

3. Щедрин Н.Н., Ульянов С.А., Задачи по расчету коротких замыканий, Госэнергоиздат, 1955.

4. Ульянов С.А., Электромагнитные переходные процессы в электрических системах, изд-во «Энергия», 1964.

5. Атабеков Г.И.,Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей, Госэнергоиздат, 1957.

6. Рюденберг Р., Переходные процессы в электрических системах, изд-во иностранной литературы, 1955.

7. Методы расчетов предельных по статической устойчивости режимов энергосистем [Электронный ресурс].— Режим доступа: http://referats.allbest.ru/programming/103021.html

8. Кафедра ЭСИС — разработка автоматизированной системы управления электрическим системами [Электронный ресурс].— Режим доступа: http://etf.donntu.ru Вверх

Индивидуальное задание