Задание на подготовительную подготовку

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ETAP 12.6.0 RU.

Цель и содержание работы

Текущий уровень развития электроэнергетической системы (ЭЭС) требует, чтобы выпускники профильных вузов владели навыками расчета электрических режимов в специализированных программно-вычислительных комплексах (ПВК). В настоящее время такими комплексами являются Rustab, EuroStag, DigSilent, PSS/E, ETAP и подобные, применяемые в АО «СО ЕЭС», АО «Институт «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ», ПАО «Россети», ПАО «ФСК ЕЭС» и на других предприятиях отрасли. ООО «ETAP Системс» в рамках реализации соглашения о сотрудничестве предоставляет возможность проводить лабораторные работы с применением ПВК ETAP.

Цель работы – получить навыки выполнения расчетов установившихся режимов и динамической устойчивости электроэнергетической системы в ПВК ETAP.

Задачами работы являются:

1) освоение интерфейса пользователя ПВК ETAP;

2) выполнение расчетов электромеханических переходных процессов, возникающих в простейшей электроэнергетической системе (ЭЭС) при различных видах, длительности и месте приложения возмущающего воздействия (короткого замыкания), в том числе с учетом автоматического повторного включения (АПВ);

3) подготовка отчета по лабораторной работе.

Задание на подготовительную подготовку

2.1. Для варианта исходных данных, соответствующего номеру в журнале группы, (таблица 1) в ПВК RastrWin рассчитать установившийся режим простейшей ЭЭС (рисунок 1), состоящей из электрической станции (ЭС) имеющей один синхронный генератор (СГ), повышающего трансформатора (Тр), двухцепной воздушной линии электропередачи (ВЛЭП или ВЛ), понижающего автотрансформатора (АТр) и внешней приемной энергосистемы (С).

Рисунок 1. Схема простейшей ЭЭС

Таблица 1. Исходные данные элементов простейшей ЭЭС по вариантам

№ вар.	Тип Тр	Тип СГ	Сечение проводов ВЛ, мм2	Длина трассы ВЛ, км	Тип АТр		kкзС
1	2×ТЦ-630000/500	ТВВ-1000-4У3	3×АС-300/66	700	2×АТДЦТН-500000/500/220	0,045	0,99
2	ТДЦ-250000/220	ТВВ-200-2АУ3	АС-400/51	150	АТДЦТН-250000/220/110	0,048	0,97
3	2×ТДЦ-400000/330	СВФ-1285/275-42У4	2×АС-300/39	350	2×АТДЦТН-400000/330/150	0,050	0,95
4	ТДЦ-400000/220	СВ-1190/250-48	АС-300/39	170	АТДЦТН-250000/220/110	0,052	0,93
5	ТДЦ-200000/220	ТВВ-160-2ЕУ3	АС-300/39	170	АТДЦТН-200000/220/110	0,055	0,91
6	ТЦ-630000/330	ТВВ-500-2ЕУ3	2×АС-400/51	340	2×АТДЦТН-400000/330/150	0,058	0,89
7	2×ТЦ-630000/500	ТВВ-1000-2У3	3×АС-300/66	750	3×(2×АОДЦТН-167000/500/220)	0,06	0,87
8	ТДЦ-125000/220	СВ-850/190-40	АС-240/32	180	АТДЦТН-125000/220/110	0,065	0,85
9	ТДЦ-400000/330	ТГВ-300-2У3	2×АС-240/32	360	АТДЦТН-400000/330/150	0,050	0,91
10	ТДЦ-160000/220	ТВФ-120 2УЗ	АС-240/32	180	АТДЦТН-200000/220/110	0,052	0,89
11	ТЦ-630000/330	СВФ-1690/175-64	2×АС-240/32	370	2×АТДЦТН-400000/330/150	0,045	0,87
12	ТДЦ-400000/220	СВ-712/227-24	АС-400/51	160	2×АТДЦТН-200000/220/110	0,048	0,85
13	ТДЦ-250000/220	ТВВ-220-2ЕУ3	АС-500/64	160	АТДЦТН-250000/220/110	0,06	0,99
14	ТЦ-630000/330	ТГВ-500-3У3	2×АС-400/51	320	2×АТДЦТН-400000/330/150	0,065	0,97
15	ТДЦ-400000/330	ТВВ-320-2ЕУ3	2×АС-240/32	380	АТДЦТН-400000/330/150	0,055	0,95
16	2×ТЦ-1000000/500	ТВВ-1200-2У3	3×АС-300/66	650	3×АТДЦТН-500000/500/220	0,058	0,93

Примечание 1. В ПВК ETAP 12.6.0, как и в RastrWin, не предусмотрено моделирование дальних линий электропередачи. Для учета волновых свойств ВЛ напряжением от 330 кВ и выше и/или длинной 250 км и более необходимо разбить каждую цепь на участки до 200 км: в рамках данной работы делим на 4 участка равной длины.

Примечание 2. В таблице 1 указаны постоянная времени затухания апериодической составляющей тока в сетидля внешней системы τ и условный коэффициент k_кзС, учитывающий недостижимость предельного тока КЗ. Эти параметры потребуются для расчетов переходных режимов в ПВК ETAP.

Примечание 3. Коэффициенты трансформации трансформаторов в RastrWin необходимо задавать с точностью 6 знаков после запятой.

2.2. Ознакомиться с порядком выполнения работы (§3).

2.3. Ознакомиться с методическими указаниями по работе с программным комплексом ETAP (§4).

2.4. Ответить на контрольные вопросы, содержащиеся в конце описания настоящей работы (§5).

Порядок выполнения работы

3.1.Запустить ПВК ETAP и создать новый проект.

3.2.Набрать в режиме «Редактирование» простейшую ЭЭС «Станция – Электропередача – ШБМ».

3.3.Задать согласно своему варианту исходные данные для элементов схемы и рассчитать установившийся режим работы ЭЭС.

Примечание 4. Параметры установившегося режима, полученные в ETAP, должны совпадать с параметрами установившегося режима, полученными в подготовке к лабораторной работе в RastrWin.

3.4.Для настройки автоматики потребовалось определить предельное время отключения трехфазного короткого замыкания (3-ф КЗ - для сети 220 кВ) или однофазного короткого замыкания (1-ф КЗ – для сети 330-500 кВ) в начале двухцепной ВЛ для исходного установившегося режима работы ЭЭС (п. 3.3.). В качестве начальной длительности КЗ t_КЗ0 задать значение, которое должно быть обеспечено основной защитой на стадии проектирования в соответствии с классом напряжения сети [1]. Провести ряд расчетов, изменяя длительность КЗ (рекомендуется Методом бисекций), до нахождения значения t_{ОТКЛ.ПР}.

Сохранить графики следующих зависимостей: активной мощности генератора P(t), реактивной мощности генератора Q(t), угла сдвига вектора электродвижущей силы генератора относительно вектора напряжения приемной системы δ(t), угловой скорости вращения электромагнитного поля генератора ω(t) и регулируемого напряжения U(t) от времени для двух случаев – с сохранением и с нарушением устойчивости ЭЭС.

3.5.От электростанции потребовалось увеличение генерации. Определить зависимость предельной передаваемой мощности от длительности 1-ф КЗ в начале двухцепной ВЛ P_ПРЕД(t_КЗ). Для каждого значения длительности КЗ в диапазоне от t_КЗ0 до 3×t_КЗ0 с шагом 0,5×t_КЗ0 провести ряд расчетов, изменяя мощность генерации СГ в строке «Design» (рекомендуется Методом бисекций), до нахождения значения P_ПРЕД.

3.6.Определить зависимость P_ПРЕД от места возникновения 3-ф КЗ (220 кВ) или 1-ф КЗ (330-500 кВ) вдоль ВЛ с шагом 0,25×L_ВЛ при длительности КЗ равной 2×t_КЗ0.

3.7.Смоделировать 3-ф КЗ в середине одной цепи ВЛ с ее отключением через время, которое должно быть обеспечено основной защитой на стадии проектирования в соответствии с классом напряжения сети [1], с последующим успешным срабатыванием АПВ через 0,4 с. Повторить опыт, но уже с неуспешным срабатыванием АПВ.

Сохранить массивы результатов расчетов траекторий переменных переходных процессов с успешным и с неуспешным АПВ в файлы формата Excel для совмещения зависимостей одноименных величин на одном графике.

3.8.Представить преподавателю совпадающие параметры установившегося режима в RastrWin и в ETAP, а также полученные в результате расчетов пп.3.4..3.7. зависимости.

Методические указания