1

Тема: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Добрый день!

Возможны ли нарушения статической или динамической устойчивости изолированной (автономной) энергосистемы, которая производит эл. энергию для определенных потребителей (нагрузки)?
Причины и последствия (может из практики).

2

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Что именно интересует?
Был опыт по расчету режимов работы нескольких буровых платформ, кабель с берега небольшого сечения. Режим автономной работы тоже был. По мощности и более конкретно не скажу сейчас, надо бумаги поднимать.
Нарушения - возможны, причины и последствия - тоже вроде все ясно. Но что конкретно wink ?

3

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Конкретно - параллельная работа газотурбинных установок.

4

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Дайте примерное описание схемы
- мощность и число ГТУ;
- блочная схема или ГРУ?;
- класс напряжения на выдаче мощности ГТЭС  и наличие промежутоных транформаций (трасформаторов 110/35 итд);
- характер нагрузки потребителей, АД, СД, ЧРП;

5

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Всё как везде, только всё гораздо быстрее.
Анадырский энергоузел: Анадырская ТЭЦ мощн. 25 МВт параллельно Газомоторкой с мощностью 20 МВт по КЛ 35 кВ.
Критическое время КЗ 0,025...0,035 с, то есть по ДУ вылетает сразу и не управляемо, нет пока в принципе таких быстродействующих защит.
Собственно считается так же, как и большие ЭС.

6

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

ПАУтина пишет:

Всё как везде, только всё гораздо быстрее.
Анадырский энергоузел: Анадырская ТЭЦ мощн. 25 МВт параллельно Газомоторкой с мощностью 20 МВт по КЛ 35 кВ.
Критическое время КЗ 0,025...0,035 с, то есть по ДУ вылетает сразу и не управляемо, нет пока в принципе таких быстродействующих защит.
Собственно считается так же, как и большие ЭС.

Допустим, что Анадырская ТЭЦ мощн. 25 МВт работает автономно (не параллельно по КЛ или ВЛ с другими электростанциями) на определённую нагрузку не превышающую ном. мощность генераторов данной ТЭЦ.
Хотелось бы уточнить, какие должны возникнуть условия (ориентировочно, без подробных расчётов), нарушающие статическую и динамическую устойчивость работы данной ТЭЦ?

7

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

SYSTEM пишет:

Допустим, что Анадырская ТЭЦ мощн. 25 МВт работает автономно (не параллельно по КЛ или ВЛ с другими электростанциями) на определённую нагрузку не превышающую ном. мощность генераторов данной ТЭЦ.
Хотелось бы уточнить, какие должны возникнуть условия (ориентировочно, без подробных расчётов), нарушающие статическую и динамическую устойчивость работы данной ТЭЦ?

Если станция работает, автономно и нужно исследовать ДУ станции? - этот вопрос, мягко говоря, не много некорректен, так как нарушение устойчивости - это аварийное нарушение синхронной работы как минимум  между двумя генераторами одной станции. Поэтому, нарушение устойчивости на одном генераторе не возможно по определению!

Но возвращаясь к вашему первому вопросу, и судя по последнему .... по подробней.
На ГзМЭС 5 генераторов по 5 МВт, на АТЭЦ 2 агрегата по 32 МВт, но генераторы по 25 МВт.
Системообразующие связи образованы кольцом КЛ 35 кВ трёхфазным кабелем. В связи с вводом ГзМЭС и старением агрегатов, один постоянно выведен в ремонт. Летом тепла не нужно и работает только ГзМЭС. Зимой запускается на параллельную работу обе станции.

Для больших ЭС, как правило не существует аварий с нарушениями ДУ, за исключением ДУ устойчивости станций к близким или затяжным КЗ, но это отдельный вопрос.
В этой же мизерной ЭС любое КЗ вызывает нарушение ДУ и какими-либо средствами удержать параллельную работу станций не удастся. Но ничего печального для узла не происходит, ну нарушается и ладно: ЭС делится на две части примерно на сбалансированную нагрузку, ГъМЭС переходит автоматически в островной режим. Суть заключается в том, что постоянные инерции Tj обоих станций маленькие: для АТЭЦ порядка 2,5 с, а для ГзМЭС и того меньше - 1,5 с, поэтому при любом КЗ за время его отключения они "убегают". Причём не спасает то обстоятельство, что ГзМЭС работает в параллельном режиме, при котором она сопровождает значения частоты и напряжения от АТЭЦ.
При расчётах первым делом нужно найти все данные агрегатов и генераторов: модель агрегата, АРС, АРВ, а это бывает серьёзной проблемой, особенно с иностранным оборудованием.
Собственно провести расчёты.
По статике проблем обычно не бывает, это всё уже описано. Поставил нормальную схему, назначил сечения, и систематично отключаешь линии. Например, в RastWin запустил макрос "вариантные расчёты", по результатам будут видны слабые места, если надо переназначил сечения, тяжишь и определяешь предельные перетоки по сечениям и т.д.
С ДУ не много сложнее.   
Если нарушается ДУ, то есть эквивалентные углы генераторов разбегаются в разные стороны для нормативных возмущений при вводе нормальных значений времени КЗ, отключения выключателя и времени действия УРОВ, то ищется критическое время КЗ при котором ещё ДУ сохраняется. Найденное время может оказаться не столь малым, тогда рекомендуется ставить быстрые защита, например 25...30 мс и выключатель с 45-60 мс. и/или время УРОВ-а уменьшить до 0,25...0,3 с. Для Анадырского узла оказалось всего 0,025 с, то есть ни одна РЗ вместе с быстрым выключателем не успеет отключить до момента нарушения устойчивости.
Как правило, единственно средство управления от ПА, для таких условий - это деление или отделение станции.

8 (2016-07-27 08:01:51 отредактировано SYSTEM)

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

В этой же мизерной ЭС любое КЗ вызывает нарушение ДУ и какими-либо средствами удержать параллельную работу станций не удастся. Но ничего печального для узла не происходит, ну нарушается и ладно: ЭС делится на две части примерно на сбалансированную нагрузку, ГъМЭС переходит автоматически в островной режим.

Правильно ли я вас понял, что именно в вашем случае при любом замыкании на кабельной линии 35 кВ для недопущения нарушения ДУ ПА (работает делительная автоматика) делит (отключает обе цепи КЛ 35 кВ повреждённую и неповреждённую) АТЭЦ и ГзМЭС на примерно сбалансированную нагрузку?

9

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

SYSTEM пишет:

В этой же мизерной ЭС любое КЗ вызывает нарушение ДУ и какими-либо средствами удержать параллельную работу станций не удастся. Но ничего печального для узла не происходит, ну нарушается и ладно: ЭС делится на две части примерно на сбалансированную нагрузку, ГъМЭС переходит автоматически в островной режим.

Правильно ли я вас понял, что именно в вашем случае при любом замыкании на кабельной линии 35 кВ для недопущения нарушения ДУ ПА (работает делительная автоматика) делит (отключает обе цепи КЛ 35 кВ повреждённую и неповреждённую) АТЭЦ и ГзМЭС на примерно сбалансированную нагрузку?

Абсолютно верно!!!
И так будет, как правило, со всеми малыми станциями, присоединёнными к большой ЭС.

10

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

а ОН настроить нельзя ?

+79176689232 IEC 61850 only possible to use when corresponding ANSI exist. системотехник. Зачем третья фаза ? ВЛ есть ДПЗ, мощность 3й фазы можно передавать по ГЗТ. Кл по экранам. шин и выключателей нужно не 3 а 2. занялся бы. за речкой.

11

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Добавлю свой вопрос по параллельной работе малых ЭС (см. схему) 
Сейчас в работе только ГПГУ-6 кВ, планируется включение на параллель с ГПГУ-10 кВ.
С подобной ситуацией встречаюсь впервые.
Коллеги, жду прогнозов по работе электростанций.
Защиты - только МТЗ и ТО. Направленных нет.

Post's attachments

система.jpg 108.03 Кб, 2 скачиваний с 2016-07-27 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

12

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

ПАУтина пишет:

Абсолютно верно!!!

т.е. дело в недостаточном сечении одного кабеля 35 кВ ?

ПАУтина пишет:

со всеми малыми станциями, присоединёнными к большой ЭС.

при недостаточной пропускной способности сети ?

+79176689232 IEC 61850 only possible to use when corresponding ANSI exist. системотехник. Зачем третья фаза ? ВЛ есть ДПЗ, мощность 3й фазы можно передавать по ГЗТ. Кл по экранам. шин и выключателей нужно не 3 а 2. занялся бы. за речкой.

13

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Вряд ли дело в сечении кабеля. В простейшем случае (двухмашинная система) предельный угол отключения к.з. (а с ним и время отключения) во многом определяется предельной мощностью Рпр и углом дельта нулевое. Рпр оказывается обратно пропорциональна суммарному индуктивному сопротивлению между источниками. Угол дельта нулевое определяется текущей механической мощностью (нагрузкой) на валу турбины генератора и предельной мощностью Рпр. Видимо в #11 Рпр и Р0 близки, оттого и устойчивость нарушается практически сразу после возмущений. Увеличение сечения кабеля на Хсумм практически не влияет, думаю поэтому увеличение его сечения не существенно отразится на устойчивости.

14

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Danilov21 пишет:

т.е. дело в недостаточном сечении одного кабеля 35 кВ ? при недостаточной пропускной способности сети ?

Пропускная способность сети вообще не причём.
Извините, но это азы.
Рекомендую, самую маленькую, но тем не менее ёмкую книжецу: Кощеев Лев Ананьевич "Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических система" (конспект лекций). Приведены моменто-угловые диаграммы для различных аварий.
Суть: во время КЗ, именно пока генераторы замкнуты на коротко, с них сбрасывается практически вся активная мощности: ну нет активного сопротивления, практически только реактивное, поэтому и нет потребления активной мощности. Но вращающееся масса турбин и генераторов совершенно не имея торможения тут же по инерции ускоряется.
Это явление происходит со всеми агрегатами станций, но мощные агрегаты имеют большую инерцию, поэтому за время КЗ они не успевают ускорится Tj 10... 12 с даже с временем КЗ и УРОВ - 0,6 с (грубо отношение времён - 0,05), а вот маленькие с Tj 0,8 ... 1,2 с, даже для нормированного КЗ для сетей 110 кВ 0,18 с (отношение - 0,67), после отключения КЗ уже ни как не могут втянутся в синхронизм, на столько они разогнались. Получается, что бы обеспечить устойчивость для  такого же отношения, время отключения только КЗ должно быть не более 0,06 с.

Реализацию УВ типа ОН нужно рассматривать конкретно для определённой аварии. Но точно можно сказать, что наоборот, если генератор нагрузить во время КЗ, то он как раз и не будет ускоряться - электрическое торможение.
Для таких аварий, обычно выполняются УВ типа ОГ или ДС, а ОН в сети как балансирующие в объёме потерянной генерации.

15

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Ещё один вопрос ПАУТине. В Вашем случае при любых замыканиях на стороне 6 кВ (генераторные шины) ГзМЭС также происходит нарушение ДУ с последующим делением по стороне 35 кВ или есть различия, то в чём?

16

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

SYSTEM, если у вас сеть с изолированной нейтралью, то первое замыкание не является коротким замыканием, к сверхтокам не приводит, поэтому и нарушения устойчивости не будет.

17

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

ПАУтина пишет:

Извините, но это азы.

извинения явно лишние.
про массу и инерцию ротора - понятно.

но думаю, что после прохождения послеаварийных процессов и если понадобится синхронизации, дальнейших препятствий для параллельной работы нет

+79176689232 IEC 61850 only possible to use when corresponding ANSI exist. системотехник. Зачем третья фаза ? ВЛ есть ДПЗ, мощность 3й фазы можно передавать по ГЗТ. Кл по экранам. шин и выключателей нужно не 3 а 2. занялся бы. за речкой.

18

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

Если не сложно вложите конспект лекций "Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических система" автор Кощеев Лев Ананьевич. Заранее спасибо!

Добавлено: 2016-07-29 12:06:37

matu пишет:

SYSTEM, если у вас сеть с изолированной нейтралью, то первое замыкание не является коротким замыканием, к сверхтокам не приводит, поэтому и нарушения устойчивости не будет.

Спасибо, учту!

19

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

SYSTEM пишет:

Добрый день!
Возможны ли нарушения статической или динамической устойчивости изолированной (автономной) энергосистемы, которая производит эл. энергию для определенных потребителей (нагрузки)?
Причины и последствия (может из практики).

Нет невозможно, поскольку для таких систем существует только один вид устойчивости  -  результирующая устойчивость.
Её и надо исследовать.

20

Re: Статическая и динамическая устойчивость изолированной энергосистемы

SYSTEM пишет:

Ещё один вопрос ПАУТине. В Вашем случае при любых замыканиях на стороне 6 кВ (генераторные шины) ГзМЭС также происходит нарушение ДУ с последующим делением по стороне 35 кВ или есть различия, то в чём?

Я так понял по 9 ГТУ на одну шину, но каждый через свой выключатель? Так!?
Ведь самое паршивое, что для таких схем возмущения не нормируются, в МУ по устойчивости говорится только о
напряжениях 110 кВ и выше. Но как и для нормированных наихудшим возмущением будет ТКЗ на выводах генератора с отказом генераторного выключателя. Естественно о ОКЗ не идёт речи, берётся худшее.
Для такого КЗ, можно сказать, что это ТКЗ на шинах, поэтому разгоняются все генераторы, подключенные к этим шинам, а вот далее если генератор отключился, то оставшиеся могут потерять устойчивость. Если будет работа УРОВ с отключением секции шин, то наоборот станция с оставшимися генераторами останется в синхронной работе.
Понимаете, к такой аварии нужно и можно относится как ТКЗ на шинах с работой ДЗШ, ведь про неё всё и всем ясно: сработала ДЗШ, ну и  сработала... отключила пол станции ну и ладно...
Тут ещё один очень важный момент. Если, это именно станция и она выдаёт мощность в сеть 35 кВ (например от ГТУ используется только тепло или пар) и из нагрузки имеет только СН, то нарушение устойчивости практически неизбежно. А вот если, непосредственно на этих же шинах есть нагрузка, причем не на много меньшая, а еще лучше большая, чем генерация, то большая вероятность втягивания в синхронизм после аварии. Нужно считать!!!
Судя по представленной  схеме авария на одних шинах, с большой вероятностью, затронет только эту секцию шин.
КЗ на напряжении 35 кВ не должны нарушение ДУ.
Схема такова, что станция всегда останется с половиной генерации, заметьте, секционного выключателя нет, почему, ведь для надёжности он должен быть и должен быть включен... 

По поводу результирующей устойчивости. Она определяется, в первую очередь, той которая нарушается.
Как правило, для предотвращения ДУ больших станций снижают её мощность, то есть МДП будет определятся именно из этого режима. В данном случае в худшем варианте - МДП от половиной мощности станции.  По моему так.

Прицепил книгу Кощеева Л.А. и ещё одну, там показано как определять крит. время КЗ. (стр.40-42) да и вообще просто "букварь".

Post's attachments

Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических системах.pdf 1.22 Мб, 34 скачиваний с 2016-07-30 

ИсследованиеУстойчивости_ЭЭС.pdf 4.12 Мб, 32 скачиваний с 2016-07-30 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.