1.6. Асинхронный режим в простейшей электроэнергетической системе
Рассмотрим
ситуацию в простейшей ЭЭС, связанную с
аварийным отключением одной цепи
двухцепной ЛЭП (например, вследствие
ложной работы релейной защиты) и
последующим ее включением с помощью
АПВ (см. рис. 1.22) Видно, что площадки
возможного торможения недостаточно
для обеспечения устойчивости системы,
устойчивость нарушается, ротор получает
дополнительную энергию ускорения
и разгоняется, в результате чего угол
ротора по отношению к шинам бесконечной
мощности неограниченно увеличивается.
Начинается так называемый асинхронный
режим
в системе.
Р,s
s
PT
Pac
I
II
III
Рис. 1.22. К иллюстрации асинхронного режима в простейшей ЭЭС
На
рис. 1.22 показаны три зоны по оси абсцисс.
Зона I
соответствует режиму синхронных качаний,
при этом скольжение ротора по отношению
к синхронной угловой скорости изменяется
незначительно, так что можно приближенно
принимать
.
Зона II
соответствует переходному режиму от
синхронного к асинхронному. Здесь ротор
набирает ускорение, в результате чего
его скольжение увеличивается (см. рис.
1.22). Мощность турбины под действием АРС
снижается, в то же время увеличивается
асинхронная мощность
,
определяемая скольжением ротора по
отношению к синхронной угловой скорости.
Зона III
соответствует установившемуся
асинхронному режиму, в котором
,
скольжение ротора
и синхронный генератор ведет себя почти
как асинхронная машина (об идеализированной
асинхронной машине см. п. 1.7).
Характер изменения скольжения синхронного генератора в асинхронном режиме во времени для двух характерных случаев показан на рис. 1.23, а,б. На рис.1.23,а представлена ситуация, когда после некоторого переходного режима наступает установившийся асинхронный режим. «Биение» кривой скольжения по отношению к тренду («среднему» значению), обозначенному на рисунке штриховой линией, объясняются магнитной несимметрией ротора (меньше магнитное сопротивление по продольной оси). На рис. 1.23,б представлен случай когда после некоторого переходного режима скольжение ротора в определенной момент времени становится равным нулю. Тем самым возникают условия для самосинхронизации синхронного генератора с шинами бесконечной мощности, ротор автоматически «втягивается» в синхронизм и имеет место результирующая устойчивость системы, о которой говорилось в п.1.1.
s
s
t
t
а
б
Рис. 1.23. Два случая процесса изменения скольжения ротора синхронного
генератора в асинхронном режиме
Необходимо отметить, что в настоящее время в сложных электрических сетях сверхвысоких напряжений асинхронные режимы практически не допускаются и асинхронный режим прерывается на начальной стадии с помощью автоматики ликвидации асинхронного режима (АЛАР) при значениях взаимного угла по связи, достаточно больших (> 120о) для того, чтобы была уверенность в том, что устойчивость системы определенно нарушается. Такая стратегия принята потому, что при больших передаваемых мощностях по связям сверхвысоких напряжений (500 кВ и выше) асинхронный режим по одной связи может вызвать асинхронные режимы по другим связям электрической сети сложной структуры, что может привести в результате к тяжелой системной аварии с большими негативными последствиями для ЭЭС и потребителей.