Примеры расчета условий самовозбуждения генераторов

Пример 1. Для осуществления точной синхронизации гидростанции (на стороне высшего напряжения) с шинами приемной энергосистемы предполагается один генератор мощностью 265 MB·A в блоке с трансформатором 270 МВ·А включать на линию электропередачи длиной 500 км, напряжением 500 кВ. Параметры генератора и трансформатора, отнесенные к напряжению линии, равны: x_d = 1102 Ом, x_q = 704 Ом, х'_d = 422 Ом, r = 4,64 Ом. Линия электропередачи выполнена проводами 3хАСО-500 (x ₀ = 0,293 Ом/км, r ₀ = 0,021 Ом/км, в ₀ = 3,93·10^-6 См/км). Поправочные коэффициенты, учитывающие распределенность параметров линей электропередачи, составляют к_х = 0,95, к_r = 0,904, к_с = 1,025.

Требуется проверить допустимость такого включения генератора по условиям самовозбуждения.

Определяем параметры линии электропередачи, представив ее П-образной схемой замещения

х_л = 0,293·500·0,95 = 139 Ом;

r_л = 0,021·500·0,904 = 9,5 Ом;

= 3,93·10^-6·250·1,025 = 10,1·10^-4 1/Ом.

Емкостной проводимости линии соответствует сопротивление

Ом.

Входное сопротивление линии электропередачи

Ом.

Суммарное активное сопротивление равно

R_S = 4,64 + 2,74 = 7,38 Ом.

В рассматриваемом случае генератор нельзя включать на линию электропередачи, так как возможно асинхронное самовозбуждение генератора. Мнимая составляющая входного сопротивления ВЛ имеет емкостный характер, а значение его лежит в пределах:

x'_d = 422 < 457 < x_q = 704 Ом; при этом активная составляющая входного сопротивления

7,38 < R_макс = = 141 Ом.

Определим мощность реакторов, устанавливаемых в начале линии электропередачи для того, чтобы избежать самовозбуждения. Этому условию соответствует неравенство

или ,

где х_р - сопротивление реакторов;

x'_c - мнимая составляющая входного сопротивления линии электропередачи с реакторами.

Тогда будем иметь

Ом.

Если принять, что мощность одного реактора равна 3x55 МВ·А, тогда его сопротивление будет х_р1 = = 1515 Ом, а необходимое число реакторов:

Таким образом, для успешной синхронизации гидростанции одним генератором в начале линии электропередачи требуется включить два реактора мощностью 165 MB·А каждый.

Пример 2. Гидростанция связана с приемной энергосистемой линией электропередачи напряжением 500 кВ, длиной 300 км. Удельные параметры линии: х ₀ = 0,293 Ом/км, в ₀ =3,93·10^-6 См/км, r ₀ = 0,021 Ом/км. Натуральная мощность линии электропередачи S_c = 900 МВ·А. Входное сопротивление линии х_с = 402 Ом. В начале линии электропередачи имеются реакторы мощностью 165 МВ·А, сопротивление каждого равно j 1515 Ом. В режиме наименьших нагрузок на ГЭС работает один гидрогенератор мощностью 500 МB·A. Сопротивление генератора и трансформатора, отнесенное к мощности генератора, равно 1,25, что в именованных единицах, отнесенных к напряжению линий, составляет 625 Ом.

Требуется проверить отсутствие самовозбуждения генератора при внезапном отключении линии электропередачи на приемном конце в условиях повышения частоты до 1,15 отн.ед.

Мощность генератора в относительных единицах при S_баз = S_c равна

Определяем правую часть неравенства (8.15)

Условие (8.15) не выполняется (0,55 < 0,562), т.е. самовозбуждение возможно.

Аналогичными расчетам можно показать, что самовозбуждения при синхронной частоте не будет.

Определим количество реакторов, включаемых в начале линии электропередачи с тем, чтобы исключить самовозбуждение генератора при повышении частоты, из неравенства

где - входное сопротивление линии с реакторами в начале. Находим сопротивление реакторов

Ом.

Количество реакторов равно .

Таким образом, необходимо включать два реактора в начале линии электропередачи.

Пример 3. На ГРЭС установлены турбогенераторы в блоке с трансформаторами. Мощность каждого блока 353 МВ·А. Параметры генераторов и трансформаторов следующие: U_ном = 20 кВ, I_ном = 10,2 кА, x_d_г = 1,92, x'_dг = 0,28, х_т* = 0,15, к_т = 750/20. Электростанция связана с энергосистемой ВЛ 750 кВ длиной 400 км, которая выполнена проводами 4хАСО-600 (r ₀ = 0,0137 Ом/км, х ₀ = 0,282 Ом/км, в ₀ = 4,26·10⁶ См/км).

Требуется проверить допустимость включения линии электропередачи без реакторов толчком на один или два блока при напряжении на шинах электростанции, равном 750 кВ (поддерживается АРВ генераторов).

Находим в соответствии с (8.17) сопротивления х_d* и х'_d*

Ом;

; х'_d* = 2,67.

Сравнивая полученные результаты со значением х_вх* линии электропередачи (см. рис. 8.5), видим, что самовозбуждения не будет, если включать линию электропередачи на один блок. Два блока на линию электропередачи без реакторов включать нельзя, так как

Проверяем загрузку блока генератор-трансформатор и напряжение в конце линии электропередачи. Зарядная мощность линии электропередачи равна [Л.23]

Мвар.

Напряжение в конце линии электропередачи будет

кВ.

Расчеты показывают, что напряжение в конце линии электропередачи превосходит длительно допустимое (787 кВ), а генераторы и трансформаторы будут перегружены реактивным током.

Для того, чтобы напряжение на линии электропередачи было в допустимых пределах, необходимо снизить напряжение в начале ее до значения

U ₁ = 787 cos 25,2° = 715 кB.

Для разгрузки генераторов и трансформаторов предусматриваем включение на шинах электростанции реакторов 4x165 МВ·А. При этом поток реактивной мощности на стороне ВН трансформатора будет

Мвар.