Обоснование применения электромагнитного тормоза для обеспечения динамической устойчивости генерирующих агрегатов электростанций

• Автор: Панин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Принцип действия и существующие конструкции

электромагнитных тормозов

1.1. Обзор существующих методов улучшения условий динамической

устойчивости

1.2. Принцип действия электромагнитного тормоза

1.3. Возможность применения ЭМТ для улучшения условий

динамической устойчивости ЭЭС

1.4. Существующие конструкции электромагнитных тормозов и их

основные параметры
1.5. Использование электромагнитных тормозов в России и за рубежом
1.6. Выводы
2. Разработка методического обеспечения расчётов мощности ЭМТ
в режиме торможения
2.1. Факторы, влияющие на мощность ЭМТ в режиме торможения
2.2. Поверхностный эффект в металлическом полупространстве при
возникновении в нём переменного электромагнитного поля
2.3. Методика расчёта мощности ЭМТ
2.4. Анализ разработанной методики расчёта мощности ЭМТ
2.5. Выводы
3. Экспериментальное исследование электромагнитного тормоза.
3.1. Описание экспериментальной установки
3.2. Экспериментальное определение характеристик ЭМТ
3.3. Анализ полученных результатов
3.4. Выводы
4. Конструктивные параметры ЭМТ
4.1. Механические ограничения
4.2. Тепловой расчёт
4.3. Шихтовка диска ЭМТ
4.4. Предлагаемые конструкции ЭМТ
4.5. Выводы
5. Выбор законов регулирования и методика управления ЭМТ
5.1. Исходные данные для проведения расчётов эффективности законов
регулирования
5.2. Основные подходы к синтезу закона регулирования ЭМТ
5.3. Проведение расчёта и анализ полученных результатов
5.4. Выводы
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А
Проверка адекватности расчётов написанной на С# программы расчёта
электромеханических переходных процессов простейшей ЭЭС
Приложение Б
Расчёт поверхностного эффекта полупроводящей плоскости
Приложение В
Методика расчёта плотности вихревых токов в диске ЭМТ
Приложение Г
Расчёт максимального диаметра по допустимому растяжению материала из-
за воздействия на него центробежной силы
Приложение Д
Расчёт минимального диаметра диска ЭМТ по условию прочности при
кручении
Приложение Е
Расчёт постоянной времени электромагнита
Приложение Ж
Описание интерфейса разработанной программы для анализа эффективности предложенных законов регулирования ЭМТ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Современная электроэнергетика России развивается в особых условиях, которые определяются как технико-экономическими, так и географическими факторами. Единая энергетическая система (ЕЭС) России охватывает почти всю территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действуют семь объединённых энергетических систем (ОЭС) - Северо-Запада, Центра, Юга, Средней Волги, Урала, Сибири и Востока. Параллельно работают первые шесть из них. Географические особенности страны сильно повлияли на структуру ЕЭС России. Огромная территория, неравномерное распределение энергоресурсов, несоответствие размещения крупных электростанций и промышленных центров привели к необходимости передачи мощности по линиям высокого и сверхвысокого напряжения на большие расстояния. Создание
территориальных энергосистем, объединение их в ОЭС и образование ЕЭС
России позволило повысить экономичность и надежность электроснабжения потребителей всех категорий.
В условиях развития мощных ОЭС возникает ряд проблем, связанных с передачей электрической энергии и устойчивостью энергосистем. При появлении в системе больших возмущений (резких изменений режима), таких как короткие замыкания с отключением элементов электрической сети (трансформаторов, ЛЭП, источников реактивной мощности и др.), скачкообразные аварийные небалансы активной мощности с отключением генератора или блока генераторов с общим выключателем, крупной
подстанции, вставки постоянного тока или крупного потребителя и др. необходимо рассматривать задачу динамической устойчивости. Под динамической устойчивостью понимается способность системы
восстанавливать своё исходное состояние или близкое к исходному после

Рис. 7 - Общий вид ЭМТ
Общий вид рассматриваемой конструкции ЭМТ показан на рис. 7. Расположение электромагнитов постоянного тока относительно диска ЭМТ показаны на рис. 8.
Полюсное деление т для произвольного числа пар полюсов вычисляется по формуле (2.1):

Т = 2 ■ Г ■ 8Ш( ) .
2 ■ Р
(2.1)
Модуль вектора мгновенной скорости любой точки диска ротора ЭМТ, вращающегося с угловой скоростью со, определяется формулой (2.2):
т = со-г. (2.2)