Содержание к диссертации
Введение
1. Проблема определения параметров устойчивости узлов электрической нагрузки газоперерабатывающих комплексов 11
1.1. Характеристика электропотребителей и технологических объектов, проблема устойчивости электротехнических систем газоперерабатывающих комплексов 11
1.2. Методика расчета параметров устойчивости узлов электрической нагрузки промышленных предприятий 20
1.3. Влияние исходных параметров и их достоверности на результаты расчетов параметров устойчивости узлов электрической нагрузки 26
1.4. Задачи исследования 32
2. Исследование влияния достоверности исходных данных на результаты расчета параметров устойчивости узлов электрической нагрузки азоперерабатыв ающих комплексов 34
2.1. Расчетные схемы систем электроснабжения для тестовой оценки влияния достоверности исходных данных на значения параметров устойчивости 34
2.2. Анализ влияния исходных параметров на параметры устойчивости узлов с однородной и неоднородной нагрузкой 40
2.3. Факторные математические модели для оценки влияния исходных данных и их достоверности на параметры устойчивости 47
2.4. Компьютерное моделирование влияния исходных данных и их достоверности на параметры устойчивости электротехнической системы Астраханского ГПЗ 58
2.5. Итоги исследования и выводы 63
3. Опытное определение параметров питающей энергосистемы для расчетов параметров устойчивости узлов электрической нагрузки 65
3.1. Метод экспериментального определения параметров питающей энергосистемы 65
3.2. Экспериментальная проверка методов определения параметров питающей энергосистемы 74
3.3. Оценка эффективности метода экспериментального определения параметров энергосистемы для повышения достоверности результатов расчета параметров устойчивости 79
3.4. Итоги исследования и выводы 82
4. Опытное определение параметров электроприводов и эквивалентирование электродвигательной нагрузки для расчетов устойчивости электротехнических систем 84
4.1. Экспериментальное определение показателей инерционности электроприводов 84
4.2. Определение фактического коэффициента загрузки двигателей электроприводов 91
4.3. Приемы и правила эквивалентирования электродвигательной нагрузки при расчетах устойчивости 99
4.4. Оценка эффективности экспериментального определения параметров электроприводов для повышения достоверности результатов расчета параметров устойчивости 110
4.5. Итоги исследований и выводы 117
Заключение
Литература
Приложения
- Методика расчета параметров устойчивости узлов электрической нагрузки промышленных предприятий
- Анализ влияния исходных параметров на параметры устойчивости узлов с однородной и неоднородной нагрузкой
- Компьютерное моделирование влияния исходных данных и их достоверности на параметры устойчивости электротехнической системы Астраханского ГПЗ
- Определение фактического коэффициента загрузки двигателей электроприводов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследования выполнены на примере электротехнических систем газоперерабатывающих промышленных комплексов. Газоперерабатывающие комплексы (ГК) являются крупными промышленными предприятиями, характеризующимися непрерывной технологией, большой (сотни МВт) установленной мощностью потребителей электроэнергии и отдельных электроприемников. Свыше 90% электроприемников составляют электродвигатели переменного тока. Более половины потребителей электроэнергии ГК по надежности электроснабжения относятся к первой категории, поэтому в системах электроснабжения таких предприятий предусмотрено наличие не менее двух взаимно резервируемых источников питания. Основными источниками питания ГК являются источники внешнего электроснабжения - вводы от энергосистемы на напряжение 35, 110 или 220 кВ. Одновременные длительные отключения питания предприятий со стороны энергосистемы маловероятны. Наибольшее число отказов электроснабжения, сопровождаемых массовыми отключеньями основных потребителей электроэнергии ГК, обусловлено кратковременными (доли секунды) нарушениями электроснабжения. Так по данным эксплуатации системы электроснабжения Астраханского газоперерабатывающего завода за несколько лет число отключений основных узлов нагрузки из-за кратковременных нарушений электроснабжения превышало 30 отключений за год. Такие нарушения проявляются в основных узлах нагрузки (шины распределительных устройств на напряжение 6 (10) кВ) предприятия в виде провалов напряжения различной глубины и длительности. Как правило, провалы напряжения происходят из-за коротких замыканий в системах внутреннего и, особенно, внешнего электроснабжения, неизбежных при эксплуатации протяженных электрических сетей. Критические провалы напряжения могут приводить к нарушениям устойчивости
узлов электрической (электродвигательной) нагрузки, которые проявляются в том, что после провала напряжения электроприемники и электротехническая система в целом не может выйти на исходный рабочий режим. В этом случае на ПС предусмотрено аварийное отключение узлов с последующим автоматическим повторным включением групп электроприемников. Тем не менее, внезапные массовые отключения электрооборудования приводят к нарушению технологических процессов предприятия, что сопровождается не только сокращением выпуска продукции, но и прямыми потерями сырья. Для газовых комплексов, работающих на сырье с высоким содержанием токсичных веществ (например, сероводорода), проблема усугубляется ухудшением экологической обстановки из-за выбросов не полностью переработанного сырья в атмосферу. Для того чтобы отключения происходили только при критичных провалах напряжения, что позволит сократить число необоснованных отключений узлов нагрузки в ситуациях, при которых их устойчивость сохраняется, необходимо рассчитать границы устойчивости узлов. Расчетные параметры устойчивости используются для обоснованного выбора параметров релейных защит и автоматики, действующих при потере питания.
Определение параметров границ устойчивости производится на основании расчетов электромеханических переходных процессов электротехнической системы (системы электроснабжения и электроприемников). Параметры устойчивости узлов нагрузки зависят от многих исходных характеристик источников питания и нагрузки. Вопросы расчета устойчивости промышленных электротехнических систем разрабатывались исследователями различных отечественных и зарубежных научных школ и отражены во многих научных трудах [1-11]. В этих трудах основное внимание было уделено разработке математических моделей, алгоритмов, программ и методик компьютерного моделирования устойчивости, вопросам управления электротехническими системами в аварийных и послеаварийных
режимах. Вопросам информационного обеспечения расчетов уделялось меньшее внимание. В то же время, расчеты показывают, что изменение даже отдельных исходных параметров может оказывать большое влияние на результаты определения параметров устойчивости, на их точность. Назрела необходимость оценки влияния достоверности исходных данных на точность определения параметров устойчивости, необходимость обобщения и развития методов более достоверного определения тех данных, которые в наибольшей степени влияют на результаты расчета параметров устойчивости узлов электрической нагрузки электротехнических промышленных систем. Решение этой задачи должно способствовать более адекватной оценке устойчивости узлов нагрузки систем промышленного электроснабжения и, как следствие, сокращению необоснованных отключений электрооборудования, уменьшению экономических потерь. В соответствии с выше отмеченными особенностями технологии задача является особенно актуальной для электротехнических систем газоперерабатывающих комплексов.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является повышение достоверности определения параметров устойчивости узлов электрической нагрузки для более эффективного управления и повышения надежности работы систем электроснабжения промышленных комплексов при аварийных возмущениях.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи.
Разработать факторные математические модели для оценки влияния точности исходных данных на достоверность расчетных параметров устойчивости узлов электрической нагрузки газоперерабатывающих комплексов.
Разработать методику экспериментального определения эквивалентных параметров питающей энергосистемы, ориентированную на при-
менение в системах электроснабжения предприятий с непрерывным производством.
Разработать методику, предназначенную для массового экспериментального определения показателей загрузки двигателей и инерционности электроприводов в процессе эксплуатации.
Выполнить проверку и модификацию существующих методов эквивалентирования электродвигательной нагрузки и определить правила и ограничения эквивалентирования при расчетах параметров устойчивости узлов электрической нагрузки промышленных комплексов.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования явились электротехнические системы промышленных комплексов газовой отрасли. Исследования выполнены с использованием теории планирования эксперимента, теории электрических цепей, теории электропривода, теории устойчивости электротехнических систем и методов математического моделирования электротехнических систем.
Основные научные положения, выносимые на защиту.
Факторные математические модели для оценки влияния исходных данных и их точности на расчетные параметры устойчивости узлов электрической нагрузки газоперерабатывающих комплексов и их достоверность.
Метод экспериментального определения используемых в расчетах устойчивости эквивалентных параметров источников питания, ориентированный на применение в системах электроснабжения предприятий с непрерывным производством, включая газоперерабатывающие комплексы.
Методика экспериментального определения инерционности электроприводов и показателей загрузки электродвигателей в процессе эксплуатации многомашинных электротехнических систем.
4. Правила эквивалентирования электроприводов при расчетах параметров устойчивости узлов электрической нагрузки промышленных комплексов.
Научная новизна результатов исследований.
Получены регрессионные зависимости, позволяющие оценить степень влияния наиболее значимых исходных факторов (параметров: сопротивления и ЭДС источника питания; коэффициента загрузки и момента инерции электроприводов) на параметры устойчивости узлов промышленной электрической нагрузки. Выполнено ранжирование исходных параметров по степени влияния на параметры устойчивости. Получены оценки влияния точности исходных параметров на достоверность расчетных параметров устойчивости.
Разработан и апробирован метод экспериментального определения параметров источников питания (эквивалентных сопротивления и ЭДС) узлов электрической нагрузки. Предложенный метод отличается тем, что позволяет сократить объем проводимых экспериментов, ограничиться опытами двух рабочих режимов и исключить опыт холостого хода, связанный с отключением нагрузки узла, что обеспечивает преимущество его применения в системах электроснабжения промышленных комплексов с непрерывными технологическими процессами.
Предложена модификация методов экспериментального определения момента инерции электроприводов и коэффициента загрузки электродвигателей, положенных в основу методики оценки указанных параметров, ориентированной на применение в процессе эксплуатации многомашинных электротехнических систем.
4. Установлены правила и предложены уточняющие математические
выражения для эквивалентирования электроприводов при расчетах пара
метров устойчивости узлов электрической нагрузки многомашинных элек
тротехнических систем промышленных комплексов.
Обоснованность и достоверность результатов. Определяется применением апробированных методов исследования, использованием достаточных объемов статистических данных, подтверждается совпадением расчетных и экспериментальных результатов.
Практическое значение работы. Результаты работы доведены до инженерных рекомендаций но расчету параметров устойчивости узлов промышленной электрической нагрузки. Применение разработанных методик позволяет повысить точность определения параметров устойчивости, обеспечить более обоснованный выбор параметров защит от потери питания, более полно использовать запас устойчивости узлов, сократить число массовых отключений электрооборудования при возмущениях в системах электроснабжения действующих промышленных комплексов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 4-й и 5-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России (г. Москва, 2001 и 2003 гг.), на Всероссийской научной конференции «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, 2002 г.), на научных семинарах кафедры Теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности (РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2000 - 2003 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 40 наименований. Общий объем работы составляет 164 печатных страниц, в том числе 123 страниц основного текста и 40 страниц приложений. Текст работы содержит 38 рисунков и 35 таблиц.
Методика расчета параметров устойчивости узлов электрической нагрузки промышленных предприятий
Общее понятие устойчивости узла электрической нагрузки можно характеризовать следующим образом. Устойчивость узла электрической нагрузки - способность возвращаться к исходному рабочему режиму после различного рода возмущений. Под узлом электрической нагрузки понимается секция шин распределительного устройства и совокупность подключенных к ней электроприемников, объединенных в единую электротехническую систему. Различается статическая и динамическая устойчивость узла электрической нагрузки.
Статическая устойчивость узла электрической нагрузки — способность возвращаться к исходному установившемуся режиму после малых неограниченных по времени возмущений [11]. Под малым возмущением понимается такое, при котором изменения параметров несоизмеримо малы по сравнению со значениями этих параметров. В области статической устойчивости в процессе возмущения узел электрической нагрузки выходит на новый установившийся режим. После снятия возмущения узел нагрузки возвращается в исходный режим. При нарушении статической устойчивости в узлах электрической нагрузки системы электроснабжения возникает явление лавинообразного снижения напряжения, после снятия возмущения возвращения системы в исходный рабочий режим не происходит.
Динамическая устойчивость узла электрической нагрузки - способность возвращаться к исходному рабочему режиму после больших возмущений определенной величины и длительности [11].
Далее под возмущениями понимаются провалы напряжения. Остановимся на симметричных провалах напряжения, чаще всего обусловленных наиболее тяжелыми - трехфазными короткими замыканиями. Область возможных параметров возмущения (глубина провала или остаточное напряжение и длительность провала) делится границей устойчивости на области устойчивости и неустойчивости узла электрической нагрузки. Область устойчивости подразумевает зону значений параметров режима узла электрической нагрузки, при которой устойчивость его при данном возмущении обеспечена. В указанной области выделяют границы статической и динамической устойчивости [10, 11]. Вид границ статической и динамической устойчивости узла нагрузки при симметричных возмущениях представлены на рисунке 1.2.
Граница статической устойчивости узла электрической нагрузки определяется значением напряжения статической устойчивости ucyi измеряемого на рисунке в относительных единицах (о.е.). Граница динамической устойчивости узла электрической нагрузки определяется как зависимость t(u) - максимально допустимого времени t (с) возмущения от остаточного напряжения и (о.е.). Граница статической устойчивости является асимптотой границы динамической устойчивости (t—»со при и- ису). Для узлов электрической нагрузки, содержащих только асинхронные электроприводы, факт потери статической или динамической устойчивости устанавливается на основании выше изложенных определений. Для узлов нагрузки, включающих в свой состав синхронные электроприводы и (или) автономные генераторы, факт потери устойчивости устанавливается по наступлению одного из двух событий: потере устойчивости асинхронной части нагрузки; выпадению из синхронизма синхронных машин. Далее ограничимся рассмотрением узлов с асинхронной и статической нагрузкой.
Граница динамической устойчивости - зависимость t(u) может быть выражена с помощью двухпараметрической формулы, аппроксимирующей результаты расчетов устойчивости узла [10, 11, 16].
Область статической устойчивости узла электрической нагрузки при симметричных возмущениях определяется условием и ису. Область динамической устойчивости узла электрической нагрузки при симметричных возмущениях определяется условием T(u) t(u), означающем, что при данном значении остаточного напряжения и (при этом и ису) длительность Т произошедшего возмущения не превышает допустимого времени t, определяемого границей динамической устойчивости данного узла. Неравенство и ису означает, что динамическая устойчивость может нарушаться только в том случае, если остаточное напряжение при том или ином рассматриваемом возмущении ниже значения, определяемого границей статической устойчивости, в противном случае динамическая устойчивость заведомо сохраняется.
Величины ису и to однозначно определяют границу устойчивости узла электрической нагрузки. Определение границ является основанием для оценки, анализа и выработки решений по мерам более полного использования запаса устойчивости или повышения устойчивости узлов электрической нагрузки предприятия. Эти параметры позволяют оценить функциональную совместимость источников и потребителей, оценить уровень (удовлетворительный, неудовлетворительный) устойчивости. Существуют критерии оценки устойчивости узла электрической нагрузки [11]. Критерием неудовлетворительного уровня устойчивости узла электрической нагрузки является условие ису 0,7 о.е. или to 0,5 с. В противном случае (если иСу 0,7 о.е. и to 0,5 с) уровень устойчивости узла может считаться удовлетворительным [11]. В случае неудовлетворительной устойчивости должны быть приняты меры по ее повышению. Определение границ устойчивости необходимо и для выбора уставок защит минимального напряжения узла электрической нагрузки. При выборе уставки (Щмн) и вРемени срабатывания it-jMu) защиты минимального напряжения узла рекомендуется пользоваться условиями: Щмн=ис.у. hMH=h- Выполнение последних условий при выборе параметров защиты минимального напряжения позволяет более полно использовать запас устойчивости узла.
Определение границ устойчивости узлов электрической нагрузки требует специальных программных средств по расчету электромеханических переходных процессов в электротехнических системах. Известен ряд таких программ. Для расчета переходных процессов в энергосистемах в России и СНГ наиболее широко используется отечественная программа «МУСТАНГ» [8], за рубежом - программа ЕМТР [9]. Для расчета процессов в системах промышленного электроснабжения широко используется комплекс программ, разработанные на кафедре Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института - технического университета (SEZAM, TKZ и др.) [7].
Анализ влияния исходных параметров на параметры устойчивости узлов с однородной и неоднородной нагрузкой
Обобщить и количественно оценить степень влияния исходных данных на параметры устойчивости узлов электрической нагрузки можно, разработав математическую модель на базе метода планирования факторного эксперимента. Теория планирования факторного эксперимента разработана отечественными и зарубежными исследователями и нашла отражение в ряде работ [20-22].
Сущность метода планирования факторного эксперимента состоит в том, что при проведении исследований эксперимент управляется с помощью математических методов по некоторому плану. В данной работе используются результаты численных экспериментов. Имеется к независимых переменных (факторов) х,- (/=/, к) и зависящая от них величина у. Сами переменные могут и не быть случайными, так как их значения могут быть заданы. В общем случае на выходную величину у влияют и другие, в том числе и неподдающиеся точному контролю переменные, поэтому величина у носит случайный характер. При этом необходимы методы экспериментального определения влияния переменных на выходную величину (величины) у.
В рассмотрение включены существенные факторы, которые оказывают воздействие на выходную величину у. Выбирая факторы, целесообразно учитывать следующие требования: - независимость, то есть возможность установления фактора на любом уровне вне зависимости от уровней других факторов; - совместимость, то есть осуществимость различных комбинаций значений факторов; - управляемость, то есть возможность не только теоретического, но и практического изменения факторов; - однозначность, т. е. непосредственное воздействие факторов на исследуемый объект. Экспериментальное исследование ставит своей задачей изучение влияния факторов на выходную величину. В качестве выходных величин используются параметры устойчивости: напряжение статической устойчивости ису и время динамической устойчивости tg. В список исследуемых факторов включены; - эквивалентное сопротивление сети питающей энергосистемы Z Ом; - значение ЭДС энергосистемы Е, о.е.; - коэффициент загрузки электродвигателей к3; - момент инерции электродвигателей J, кг-м". Факторный эксперимент связан с варьированием одновременно всех факторов и проверкой достоверности результатов математико-статистическими методами. При планировании эксперимента, чтобы получить результаты эксперимента в виде удобных для анализа зависимостей, достаточно изменять факторы на двух, трех или пяти уровнях. При планировании по схеме полного факторного эксперимента реализуются все возможные комбинации факторов на всех выбранных для исследования уровнях. Полный факторный эксперимент позволяет получать количественные оценки основных эффектов и эффектов взаимодействия. Интересующие эффекты определяются с меньшей ошибкой, чем при традиционных методах исследования. В конечном счете, применение полного факторного эксперимента значительно повышает эффективность эксперимента. В общем случае зависимость выходной величины от исследуемых факторов - функцию отклика представляют в виде полинома, однако в ряде случаев используют линейную модель функции отклика. Задачей наших исследований является ранжирование факторов - их упорядочивание и количественная оценка степени влияния на устойчивость, что позволяет ограничиться линейной моделью вида: где у - выходной параметр (функция отклика); х,- - факторы; bt - коэффициенты, определяющие степень влияния факторов. Необходимое число опытов N при полном факторном эксперименте определяется по формуле: где у — число уровней; к — число факторов. Если эксперименты проводят на двух уровнях, то постановка опытов по такому плану называется полным факторным экспериментом типа 2 . Уровни факторов представляют собой границы исследуемой области по данному параметру. Точка с координатами {UQJ, Щ2, -, Щк) является центром плана, или основным уровнем; Ли і — интервал варьирования по оси щ. От системы координат Uj, и2,-, Щ перейдем к новой безразмерной системе координат Ху, %2, ..., Xfc с помощью следующего линейного преобразования: В безразмерной системе координат верхний уровень соответствует (+1), нижний уровень (-1), координаты центра плана равны и совпадают с началом координат. Матрица планирования полного факторного эксперимента типа 2 при кодированных значениях уровней факторов в выражении (2.2) показана в таблице 2.11.
Компьютерное моделирование влияния исходных данных и их достоверности на параметры устойчивости электротехнической системы Астраханского ГПЗ
Объектами исследований в данной главе были разработанные тестовые электротехнические системы с однородной и неоднородной нагрузкой, а также основные узлы нагрузки электротехнической системы Астраханского ГПЗ-2. Для указанных объектов исследования было выполнено численное моделирование электромеханических переходных процессов и рассчитаны параметры их статической и динамической устойчивости. На основе теории планирования эксперимента получены регрессионные зависимости - установлены статистические закономерности влияния значений исходных данных на расчетные параметры устойчивости. На основе теории ошибок получены выражения для оценки предельных погрешностей расчетных параметров устойчивости. Выполнен анализ результатов расчетов [23, 24, 26, 27].
На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы: 1. Наибольшее влияние на значение параметра статической устойчивости (напряжение статической устойчивости ис,у) оказывают значение сопротивления питающей энергосистемы Zg и значения коэффициентов загрузки к3 электродвигателей; 2. На значение параметра динамической устойчивости (допустимое время полного провала напряжения tg) существенное влияние оказывают все рассмотренные исходные данные как питающей системы (сопротивление Zc и ЭДС ), так и электродвигательной нагрузки (коэффициенты загрузки двигателей к3 и момент инерции J электроприводов). По влиянию на границу динамической устойчивости исходные данные в порядке убывания влияния ранжируются в следующей последовательности: J, Zc, Е, 3. Погрешность результатов расчетов статической устойчивости (параметр ису) не выходит за установленные для подобных расчетов пределы и может считаться удовлетворительной; 4. На погрешность результатов расчетов динамической устойчивости (параметр tg) большое влияние оказывает достоверность исходных данных. Относительная предельная погрешность расчетного параметра динамической устойчивости при неоднородной электродвигательной нагрузке узла может достигать нескольких десятков процентов. Для достижения достоверности расчетного параметра динамической устойчивости в пределах 10% предельные погрешности исходных параметров не должны превышать 15%; 5. Для получения достоверных расчетных значений параметра динамической устойчивости необходимо разработать методы для более достоверной оценки исходных данных по энергосистеме и электроприводам.
Для обеспечения расчетов, выполняемых службами энергетики промышленных предприятий, необходимо точное знание значений комплексного сопротивления и ЭДС сети питающей энергосистемы. К числу таких расчетов относятся расчет токов короткого замыкания в узлах системы внутреннего электроснабжения, расчет параметров устойчивости узла электродвигательной нагрузки и ряд других. В настоящее время значения эквивалентных сопротивлений энергосистемы, для таких расчетов принимается по данным организации - поставщика электроэнергии. Значение эквивалентной ЭДС питающей энергосистемы, как правило, выбирается из стандартного ряда генераторных напряжений. Энергоснабжающая организация обычно представляет данные о значениях эквивалентного сопротивления для двух собственных режимов - максимального, то есть для такого, когда мощность энергосистемы наибольшая, а значения сопротивлений, соответственно, наименьшие, и минимального. Следует учитывать, что сама энергоснабжающая организация получает указанные значения расчетным путем и обновляет достаточно редко. Вместе с тем, значение мощности питающей энергосистемы, а, следовательно, и значение эквивалентного сопротивления, не остается неизменным. Эти параметры подвержены как относительно закономерным, например, сезонным изменениям, так и достаточно случайным, связанным с оперативными переключениями в самой энергосистеме. Расчетное определение значения эквивалентного сопротивления сети по схеме замещения питающей энергосистемы связано с известными ограничениями структуры этой энергосистемы, что обусловливает соответствующие погрешности. К тому же, в процессе эксплуатации меняются связи и мощности энергосистемы, следовательно, необходимо периодически пересматривать значение эквивалентного сопротивления питающей энергосистемы. Таким образом, было бы целесообразно экспериментально определять параметры питающей энергосистемы в процессе эксплуатации и, в случае их значительного изменения, перенастраивать соответствующие параметры защит основных узлов нагрузки. Экспериментальное определение ЭДС особых сложностей не вызывает, принципиальные трудности связаны с определением значения сопротивления питающей системы. Как показано во второй главе, этот параметр оказывает наиболее существенное влияние на статическую и динамическую устойчивость узла электрической нагрузки. На рисунках 3.1 и 3.2 представлены границы устойчивости для тестовых электротехнических систем (раздел 2.1) с однородной и неоднородной нагрузкой, наглядно подтверждающие влияние значений сопротивления питающей системы на указанные границы.
Метод экспериментального определения параметров энергосистемы предложен и опубликован несколько лет назад [19] и был дополнен в работе [28]. В работе [19] была решена задача определения сопротивления питающей сети, имеющего индуктивный характер, по данным опыта холостого хода и рабочего режима.
В работе [28] была решена более общая задача по определению комплексного сопротивления по данным опыта холостого хода и двух различных рабочих режимов. Однако, учитывая неоднозначность решения из-за наличия двух корней уравнения, метод, изложенный в [28], нуждается в экспериментальной проверке.
Определение фактического коэффициента загрузки двигателей электроприводов
В качестве расчетной модели использовался объект Астраханского ГПЗ-2, узел ТЗ ГПП-2. Данная электротехническая система представляет собой совокупность разнородной асинхронной нагрузки. Расчетная система представлена во второй главе на рисунке 2.9. В ходе предварительных исследований на основе выше предложенных методик были уточнены исходные значения моментов инерции всех электроприводов с двигателями на напряжение выше 1 кВ и значения коэффициентов загрузки указанных двигателей. Время динамической устойчивости и напряжение статической устойчивости составляют в рабочем режиме tg=0,79 с, , ,==0,687 о.е. По сравнению с исходными данными определенными для электроприводов с двигателями на напряжение выше 1 кВ но их паспортным данным и паспортным данным соответствующих рабочих механизмов, отклонение расчетных параметров устойчивости составило до 4% по напряжению статической устойчивости и до 13% по времени динамической устойчивости. Были построены графики расчетных величин при посадке напряжения выше и ниже границы динамической устойчивости (рис. 4.11 и 4.12), выше и ниже границы статической устойчивости (рис. 4.13 и 4,14).
Произведено эквивалентирование следующих асинхронных двигателей: 1x2, 3x4, 5x6x7, 8x9, 10x11x12x13, 14x15x16x17, 20x21x22, 23x24, 25x26, 27x28x29, 34x35, 36x37. Схема полученной модели изображена на рисунке 4J 5. Время динамической устойчивости и напряжение статической устойчивости составляют в рабочем режиме =0,77 с, ис,у=0,68 о.е. Графики расчетных величин при посадке напряжения выше и ниже границы динамической устойчивости изображены на рисунках 4.16 и 4.17, выше и ниже границы статической устойчивости на рисунках 4.18 и 4.19. Погрешность расчетов параметров устойчивости не превышает 3% (см. приложение 6).
Данные достаточно приемлемые по точности результаты были получены с учетом правил, сформулированных в ходе многочисленных экспериментальных исследований и теоретических положений предыдущих разделов данной главы. Эти правила обеспечивают получение достоверных параметров устойчивости узлов электрической нагрузки в пределах точности + 5% по параметру статической устойчивости и в пределах точности + 10% по параметру динамической устойчивости.
При подготовке исходных данных по электроприводам наряду с правилами эквивалентирования рекомендуется следующее: 1. Инерционные параметры электроприводов с двигателями на напряжение выше 1 кВ, рекомендуется определять экспериментально на основании метода выбега электроприводов после их отключения, с учетом предложенных в разделе 4.1 выражений для обработки экспериментальных кривых. Инерционные параметры электроприводов малой и средней мощности допускается определять по паспортным данным; 2. Коэффициенты загрузки электродвигателей на напряжение выше 1 кВ должны определяться экспериментально на основании измерения потребляемой мощности. Коэффициенты загрузки электродвигателей средней мощности на напряжение ниже 1 кВ допускается определять с учетом значений загрузки двигателей по току с последующей их корректировкой в соответствии с предложениями, изложенными в разделе 4.2. Значения коэффициентов загрузки электродвигателей малой мощности допускается принимать равными значению соответствующих коэффициентов по току. В результате проведенных исследований получены следующие результаты: 1. На основе математического описания характерных кривых выбега электроприводов с различными типами рабочих механизмов модифицирован метод самоторможения для экспериментального определения момента инерции электроприводов; 2. Установлено, что использование коэффициента загрузки электродвигателя по току при малой нагрузке двигателей может приводить к существенным ошибкам при расчетах параметров устойчивости действующих электротехнических систем. Предложен метод определения фактического коэффициента загрузки электродвигателей (загрузки по мощности) на основании фиктивного коэффициента загрузки по току; 3. Модифицированные методы определения момента инерции электроприводов и коэффициента загрузки электродвигателей, а также предложенные правила подготовки исходных данных по электроприводам, положены в основу методики оценки указанных параметров, которая ориентирована на применение в процессе эксплуатации многомашинных электротехнических систем; 4. Предложены уточняющие математические выражения для эквивалентирования электроприводов узлов электрической нагрузки. Установлены правила эквивалентирования, рекомендованные к применению при расчетах параметров устойчивости узлов электрической нагрузки многомашинных электротехнических систем газоперерабатывающих комплексов.
