Повышение режимной надежности систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях аварийной несимметрии

• Автор: Панова, Евгения Александровна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПЕЧАТНЫХ РАБОТ И ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ В ОБЛАСТИ АНАЛИЗА СВЕРХПЕРЕХОДНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ
1.1. Аналитический обзор методов расчета сверхпереходных аварийных несимметричных режимов
1.2. Обзор методов расчета переходных процессов в режимах однократной аварийной несимметрии
1.3. Сравнительный анализ программных продуктов, предназначенных для расчета аварийных несимметричных режимов25
1.4. Цели и задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ В СВЕРХПЕРЕХОДНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ АВАРИЙНОЙ НЕСИММЕТРИИ
2.1. Постановка задачи моделирования электроприемников
2.2. Математические модели нерегулируемых синхронных и асинхронных двигателей в сверхпереходных режимах аварийной несимметрии
2.3. Математические модели регулируемого электропривода в сверхпереходных режимах аварийной несимметрии
2.4. Моделирование дуговой сталеплавильной печи в несимметричных аварийных режимах питающей сети
2.5. Представление нерегулируемых и регулируемых электроприводов переменного тока в расчете переходных режимов
Выводы
3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА СВЕРХПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ И ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ НЕСИММЕТРИИ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С СОБСТВЕННЫМИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ
3.1. Постановка задачи моделирования сверхпереходных режимов и переходных процессов в условиях аварийной несимметрии
3.2. Расчет установившегося режима
3.3. Параметры схемы замещения
3.4. Алгоритм расчета сверхпереходного режима аварийной несимметрии

3.5. Алгоритм расчета электромеханических переходных процессов в режиме аварийной несимметрии
Выводы
4. РАСЧЕТ И АНАЛИЗ РЕЖИМОВ АВАРИЙНОЙ НЕСИММЕТРИИ В УСЛОВИЯХ СЕТЕЙ 110-220 кВ МАГНИТОГОРСКОГО ЭНЕРГОУЗЛА
4.1. Постановка задачи анализа режимов аварийной несимметрии
4.2. Описание пользовательского интерфейса разработанного программного продукта
4.3. Характеристика объекта исследования
4.4. Получение характеристик узлов комплексной нагрузки в режимах аварийной несимметрии
4.5. Расчет и анализ неполнофазных и сложнонесимметричных режимов сетей 110-220 кВ Магнитогорского энергоузла
4.6. Расчет электромеханических переходных процессов в режимах аварийной сложной несимметрии
4.7. Мероприятия по повышению чувствительности релейной защиты в режимах сложной несимметрии
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Эксплуатация и управление режимами сис-

тем электроснабжения промышленных предприятий неразрывно связаны с расчетом и анализом аварийных режимов их работы. Как правило, специалисты диспетчерских управлений и электротехнических лабораторий промышленного предприятия ограничиваются рассмотрением режимов симметричных и несимметричных коротких замыканий (КЗ) в качестве аварийных режимов, на основе которых осуществляются проверка оборудования и определение параметров срабатывания устройств релейной защиты (РЗ), а также неполнофазных режимов. Однако необходимо учитывать, что нередко причинами коротких замыканий являются обрывы проводов линий электропередачи (ВЛ), что приводит к сочетанию продольной и поперечной несимметрии в одной точке сети, т.е. к возникновению сложнонесимметричного режима. Также подобный аварийный режим может возникнуть при неполнофазном отключении КЗ.
Так как уставки релейной защиты рассчитываются по условиям режима КЗ, то она зачастую оказывается нечувствительной к режимам сложной несимметрии. Отсутствие срабатывания устройств РЗ приводит к длительному существованию сложнонесимметричного режима и, как следствие, к значительному ущербу, связанному с дополнительными потерями мощности и снижением эксплуатационного ресурса электрооборудования. Поскольку возникновение аварийных режимов связано со снижением уровня напряжений в сети, нарушается устойчивая работа генераторов собственных электростанций, что приводит к недоотпуску ими электроэнергии, более дешевой по сравнению с покупаемой у энергоснабжающей организации. Длительное существование аварийного режима и нарушение динамической устойчивости генераторов местных электростанций приводит к снижению режимной надежности системы электроснабжения, которая определяется ее способностью

нове преобразователя частоты либо с непосредственной связью, либо со звеном постоянного тока. Таким образом, моделирование частотнорегулируемого электропривода невозможно без учета работы преобразователей частоты в несимметричных режимах работы питающей сети. Предложенная в данной работе математическая модель регулируемого электропривода, основанная на модели нерегулируемых синхронных и асинхронных электродвигателей, не только учитывает особенности самого двигателя, но также вид преобразователя частоты, наличие в нем звена постоянного тока и тип инвертора напряжения, а также способ модуляции выходного напряжения и закон регулирования.
Учет электроприемников при расчете режима системы электроснабжения металлургического предприятия невозможен без моделирования элек-тротехнологических установок, в частности дуговых сталеплавильных печей. Электросталеплавильный цех в целом и сами дуговые печи являются одними их наиболее крупных электроприемников системы промышленного электро: снабжения. Поэтому в данной работе рассмотрен способ моделирования дуговых печей отдельными электроприемниками. В большинстве работ [7], [93], посвященных исследованию работы дуговых печей в несимметричных режимах, рассмотрены вопросы моделирования несимметричной работы самой печи, что имеет место, например, при обрыве дуг одной из фаз. Однако актуальной задачей является разработка математической модели дуговой сталеплавильной печи в режиме аварийной несимметрии в питающей сети. ,
В данной работе получены не только модели электроприемников для расчета сверхпереходных несимметричных режимов, но и динамические модели нерегулируемого и регулируемого электропривода, позволяющие выполнять расчеты переходного процесса с учетом их влияния на токи аварийного режима и изменения векторов фазных напряжений на зажимах крупных электроприемников. Расчет переходного процесса с использованием полученных динамических моделей позволяет выполнить более точную оценку динамической устойчивости и определить изменение параметров режима в