Исследование электродинамической стойкости генераторов газотурбинных установок малой мощности, работающих в электроэнергетической системе

• Автор: Асаинов, Данил Нуритдинович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ И ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ГТУ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ С ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ.
1.1. Работы по исследованию электромагнитных переходных процессов, вызванных отключением КЗ.

1.2. Основные типы газотурбинных установок и их параметры.

1.3. Механическая прочность муфты газотурбинной установки.

1.4. Электродинамическая стойкость генератора.

1.5. Динамическая устойчивость энергосистемы, содержащей ГТУ малой

мощности.

1.6. Выводы по главе и постановка задачи

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ И СМЕЖНОГО УЧАСТКА ЭЛЕКТРОСЕТИ.

2.1. Объект моделирования.

2.2. Математические модели оборудования ГТУ.
2.2.1. Математическая модель синхронного генератора
2.2.2. Математическая модель системы возбуждения синхронного генератора.
2.2.3. Математическая модель регулятора частоты вращения газовой турбины
2.2.4. Математическая модель регулятора частоты вращения и мощности паровой турбины.
2.2.5. Математическая модель асинхронного двигателя
2.2.6. Математическая модель линии электропередачи.
2.2.7. Математическая модель силового трансформатора.
2.2.8. Математическая модель статической нагрузки
2.2.9. Математическая модель электрической системы.
2.3. Выводы по главе
3. ВЕРИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
3.1. Сопоставление с расчетными данными
3.1.1. Расчет тока трехфазного КЗ от генератора с СНВ и отключенным АРВ.
3.1.2. Расчет тока трехфазного КЗ от генератора с СНВ и включенным АРВ.
3.1.3. Расчет тока трехфазного КЗ от генератора с ССВ и включенным АРВ.
3.1.4. Анализ работы систем возбуждения
3.2. Сопоставление с опытными данными
3.2.1. Сопоставление расчетных значений фазных токов и напряжений генераторов с реальными при трехфазном КЗ
3.2.2. Сопоставление расчетных и реальных огибающих фазных токов генераторов при трехфазном КЗ.
3.2.3. Верификация математической модели при несимметричных КЗ.
3.3. Выводы по главе.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ГЕНЕРАТОРОВ ГТУ МАЛОЙ МОЩНОСТИ.
4.1. Введение
4.2. Токи и моменты, возникающие при КЗ на выводах статора генератора.
4.3. Влияние жсткости связи с электроэнергетической системой на электродинамическую стойкость.
4.4. Влияние удаленности КЗ на электродинамическую стойкость
4.5. Влияние типа системы возбуждения на электродинамическую стойкость.
4.6. Влияние типа и мощности нагрузки местного потребителя на электродинамическую стойкость.
4.7. Сравнение электродинамической стойкости ГТУ разных типов.
4.8. Рекомендации по обеспечению электродинамической стойкости
4.9. Заключение.
Список литературы


Поэтому принято постепенное наращивание мощности распределенной генерации: до г. ГТУ-ТЭЦ рассматриваются по предложениям генерирующих компаний, в период - гг. ГВт (5 %), а в - гг. ГВт ( %) от новых вводов на ТЭС. ГТУ в целом. При встраивании ГТУ малой мощности в узлы электрической сети, характеризующиеся жёсткой связью с электроэнергетической системой (ЭЭС), не всегда удается согласовать параметры настройки существующих в сети устройств РЗиА, одновременно обеспечить динамическую устойчивость и электродинамическую стойкость генераторов, механическую прочность муфт ГТУ. Необходимость совместного решения выше означенных вопросов объясняется тем, что улучшение условий динамической устойчивости ведет к ухудшению условий электродинамической стойкости генераторов и механической прочности ГТУ в целом. Электромагнитный момент генератора и скручивающий момент в муфте ГТУ, возникающие после отключения КЗ, могут быть больше, чем в начальный момент КЗ. И значение этих моментов зависит от многих факторов, например: продолжительности КЗ, параметров внешней электрической сети, параметров газовой турбины, генератора и его системы возбуждения. Такая тенденция приведет к ещё большему увеличению жёсткости связи узлов подключения ГТУ малой мощности с электроэнергетической системой. Поэтому, также учитывая обозначенные в Генеральной схеме перспективные научно-исследовательские работы и задачи в области проектной деятельности, касающиеся технологических проблем развития распределенной генерации малой мощности на базе ГТУ, проведенная работа по исследованию переходных процессов при КЗ и после их отключения является актуальной. Объектом исследования являются ГТУ малой мощности, работающие параллельно с ЭЭС. Предметом исследования являются электромагнитные и электромеханические переходные процессы в ГТУ малой мощности, вызванные КЗ в примыкающей электросети. Целью работы является разработка ограничений по электродинамической стойкости генераторов ГТУ малой мощности, работающих в электроэнергетической системе, и разработка мер по обеспечению электродинамической стойкости указанных генераторов при КЗ в примыкающей электросети. ГТУ малой мощности при КЗ. Методы исследования. Решение поставленных задач проводилась с помощью метода математического моделирования на основе системы обыкновенных дифференциальных уравнений, расчётно-теоретического исследования процессов КЗ с использованием специализированной программы ЕМТР-ЯУ, теории электромагнитных и электромеханических переходных процессов, теории электрических машин и тепловых двигателей. Научная новизна. Достоверность научных положений диссертационной работы обусловлена корректным использованием классической теории переходных процессов машин переменного тока и тепломеханического оборудования, обоснованностью принятых допущений и удовлетворительным совпадением результатов расчета с экспериментальными данными. ГТУ и механической прочности муфты ГТУ при КЗ и их отключении. Практическая ценность работы. Даны рекомендации проектным организациям по учёту факторов, оказывающих существенное влияние на электродинамическую стойкость лобовых частей обмотки статора генератора и механическую прочность муфты ГТУ малой мощности. Показана эффективность ограничения электромагнитного и скручивающего моментов с помощью реактора и разделительного трансформатора, включенных в цепь статора генератора ГТУ малой мощности. На основе выполненной работы может быть разработана автоматика предотвращения повреждения лобовых частей обмотки статора генератора и муфты ГТУ малой мощности. Реализация и внедрение результатов работы. Предложенные рекомендации были учтены при разработке проекта реконструкции ТЭЦ МЭИ с установкой парогазового энергоблока на основе ГТУ малой мощности. Теоретические и практические результаты работы использованы в учебном процессе на лабораторных занятиях по курсу «Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах», при курсовом и дипломном проектировании для студентов специальности , а также при повышении квалификации работников энергослужб. Апробация работы.