CC BY
4
УДК 372.862
Холбаев Д.Ж. ассистент Шарибаев Э.Ю. ассистент Тулкинов М.Э. ассистент кафедра "Энергетика" Наманганский инженерно-технологический институт
Республтка Узбекистан, г. Наманган
АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В ОБУЧЕНИИ ПРЕДМЕТА ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Аннотация: Исследовано отрезок времени, равное длительности короткого замыкания, ротор генератора под действием избыточного механического момента проворачивается на угол, превышающий критическое значение, при котором возврат в устойчивый режим работы уже не возможен. Произведено исследование режимов работы энергосистем путем моделирования в среде MatLAB. Прогнозировано поведение системы при работах, связанных с модернизацией электроэнергетических систем.
Ключевые слова: время короткого замыкания, генератор тока, прогноз поведение системы, среда MatLAB.
Kholbaev D.Zh.
assistant Sharibaev E. Yu. assistant Tulkinov M.E. department of "Energy " Namangan Engineering and Technology Institute Republic of Uzbekistan, Namangan
ANALYSIS OF STABILITY OF THE ENERGY SYSTEM IN TEACHING THE SUBJECT TRANSITION PROCESSES
Annotation: The length of time equal to the short circuit duration was studied, the generator rotor under the influence of excessive mechanical moment is rotated by an angle exceeding the critical value at which return to a stable mode of operation is no longer possible. The study of the operating modes of power systems by modeling in the environment MatLAB. Predicted behavior of the system during work related to the modernization of electric power systems.
Key words: short circuit time, current generator, forecast system behavior, MatLAB environment.
Введение
Исследование статической устойчивости системы передачи электрической энергии производится следующим способом. Путем изменения численного значения мощности турбины на входе Pm генераторного блока изменяют мощность электрической энергии, отдаваемой генератором в сеть. При этом изменяется фазовый сдвиг электродвижущей силы холостого хода генератора и напряжения сети. В синхронном генераторе изменяется взаимное положение ротора генератора и магнитного поля статора. Если электромагнитный момент сопротивления ротора генератора равен механическому моменту вращения турбины, то сохраняется устойчивое равновесие системы. Однако при определенной величине электродвижущей силы генератора, напряжении сети и характеристиках системы передачи электрической энергии существует максимальное значение мощности, которую может передать рассматриваемая система. Если мощность турбины превышает предельное значение, механический момент турбины не уравновешивается электромагнитным моментом генератора. Это приводит к нарушению статической устойчивости системы. Нарушение статической устойчивости приводит к тому, что частота вращения ротора становится больше номинальной скорости, частота электродвижущей силы генератора становится больше частоты сети. Все это приводит к резким скокам тока системы. Элементы защиты должны отключить генератор от системы. В противном случае это может привести к нарушению устойчивости всей электроэнергетической системы. Статическая устойчивость системы оценивается коэффициентом, численное значение которого определяется отношением разности предельной мощности и реальной мощности генератора к реальной мощности генератора в рассматриваемый момент времени. Коэффициент статической устойчивости рассматриваемой системы при номинальной мощности генератора равен 0.55 Нарушение устойчивости системы может быть вызвано сильными воздействиями на элементы системы передачи электрической энергии. Достаточно часто причиной нарушения нормального режима работы системы является короткое замыкание на линии электропередачи, вызванное нарушением изоляции после разряда молнии. Для имитации короткого замыкания в модели используется короткозамыкатель Предполагается, что короткое
замыкание происходит в середине второй цепи линии электропередач. Момент пробоя изоляции и длительность воздействия устанавливается в окне задания параметров короткозамыкателя.
град
Ь
с
а
40
80
0
2 4 6 8 Ю Г,сек
Рис. 2 - Изменение угла 3при длительности короткого замыкания равной 0.6 сек.
О нарушении устойчивости системы можно судить по изменению частоты вращения генератора, изменению тока линии или изменению угла фазового сдвига между напряжением сети и электродвижущей силой генератора 81 На рисунке 2 приведен график зависимости фазового сдвига от времени. На графике четко выделяются три отрезка времени, соответствующие трем режимам работы системы. В течение отрезка времени Э , равном 0.4 секунды, осуществляется пуск всей системы передачи электроэнергии. Переходный процесс пуска системы заканчивается примерно через 4 секунды. При этом ротор генератора совершает колебания около устойчивого значения угла, равного 40 градусам.
Рис. 3 Изменение угла 8при длительности короткого замыкания, равной 0.8 сек.
В момент времени t = 4 секунды наступает короткое замыкание во второй цепи линии электропередачи. Количество энергии, отдаваемое электростанцией в сеть, резко сокращается и механический момент турбины не уравновешивается электромагнитным моментом генератора. Угол 8 резко возрастает. Это подтверждается графиком изменения угла во времени на отрезке Ь , представленным на рисунке 2. График соответствует длительности короткого замыкания, равной 0.6 секунды. Максимальное значение угла составляет примерно 90 градусов. В момент времени t = 4.6 секунды повреждение ликвидируется. Система возвращается в устойчивое состояние в течение отрезка времени 1 После сильного воздействия, ротор
8,
160
совершает колебания относительно угла устойчивого равновесия 8 = 40 градусам. Таким образом, при длительности короткого замыкания, равной
0.6.секунды устойчивость системы сохраняется, система еще способна восстановить работоспособность после короткого замыкания. Устойчивость нарушается при длительности короткого замыкания, равной 0.8 секунды. На рисунке 3 представлен график изменения угла 8 при длительности короткого замыкания, равной 0.8 секунды. Обозначения отрезков времени аналогичны обозначениям предыдущего графика. Короткое замыкание в системе наступает в момент времени, равный 4 секундам. В течение отрезка времени, равного длительности короткого замыкания, ротор генератора под действием избыточного механического момента проворачивается на угол, превышающий критическое значение, при котором возврат в устойчивый режим работы уже не возможен. Нарушается синхронный режим работы генератора, что представлено на графике в форме восходящих линий в течение отрезков времени, соответствующих увеличению частоты вращения ротора на один оборот. На графике отрезок времени, соответствующий асинхронному режиму работы системы, обозначен отрезком С. Исследование режимов работы энергосистем путем моделирования в среде MatLAB в значительной степени сокращает затраты на проектирование энергосистем. При этом такой метод анализа обладает наглядностью и позволяет прогнозировать поведение системы при работах, связанных с модернизацией электроэнергетических систем. Правда для анализа сложных систем электроснабжения необходимо иметь компьютеры с достаточно высоким быстродействием и большим объемом памяти.
Использованные источники:
1. Аллаев К. Р. Электромеханические переходные процессы. -Т.: ТГТУ, 2008.
2. Крючков И. П., Старшинов В. А., Гусев М. В., Пираторов. Переходные процессы в электрических системах. Учебник для вузов. -М: Издательский дом МЭИ, 2008.
3. Под редакцией В.А.Строева. Переходные процессы электрических систем в примерах и илюстрациях. Учебное пособие для вузов. - М:, ЗНАК, 1996.
4. Н.Ю.Шарибаев, А.Эргашев, А.Мамадалиев, Р.Н.Шарифбаев, С.Х.Киргизова, Исследование спектра рассеяния света использованием дельта-функций // Экономика и социум №12(67) 2019
5. А.Эргашев, Э. Шарибаев, Б.Хайдаров, Д. Тухтасинов, Устройство соединений-защита от слабых контактов// Экономика и социум №12(67) 2019
6. Д.Р.Отамирзаев, Э.Ю.Шарибаев, Солнечный фотоэлектрический преобразова-тель и температура его поверхности// Экономика и социум №12(67) 2019 c
7. Д.Ж.Холбаев, Г.Д.Дехконов., Электрохимическая активация водных сред// Экономика и социум №12(67) 2019
