21. Влияние арв (автоматическое регулирование возбуждения) синхронных генераторов на статическую устойчивость электрической системы

В отличие от характеристики момента(мощности) нерегулируемого генератора, представляющей собой синусоиду (рис.4.1), характеристика момента (мощности) генератора с АРВ имеет более сложный характер, отражающий непрерывное изменение ЭДС Ег генератора. Получим ее (рис.8.5) путем соединения точек на предварительно построенных при различных значениях ЭДС Ег характеристиках момента (мощности) нерегулируемого генератора, точек соответствующих углам вытекающим из векторной диаграммы (рис.8.3).Характеристику момента (мощности) регулируемого генератора от нерегулируемого с точки зрения обеспечения устойчивости выгодно отличает ее значительно большая амплитуда Мm'(Pm') в сравнении с амплитудой Мm(Pm), что прежде всего определяет больший коэффициент запаса статической устойчивости. Максимум характеристики достигается не при как у нерегулируемого генератора, а прикр>р/2. Это объясняется тем, что при увеличении угла от докр скорость увеличения ЭДС Ег, а следовательно и тока возбуждения преобладает над скоростью уменьшения индукции Вс магнитного поля в котором перемещается обмотка возбуждения (рис.8.6), что и определяет увеличение электромагнитного момента М. Если бы АРВ обладал абсолютной чувствительностью и ток возбуждения генератора изменялся бы без всякого запаздывания, то момент (мощность) генератора изменялся (изменялась) бы при любых изменениях угла в соответствии с характеристикой (рис.8.5) при постоянстве напряжения Uг на выводах генератора, и можно было бы за предельный считать режим, соответствующий углукр. Однако неизбежное запаздывание в изменении тока возбуждения генератора, а также запаздывание в изменении токов в цепях самого АРВ вызывает изменение момента (мощности) генератора по отличному от характеристики (рис.8.5) закону. Определим этот закон при небольшом возмущении исходного режима работы генератора, отвечающего, например, точке а на характеристике момента (рис.8.5) при постоянстве напряжения Uг. Увеличение угла обуславливает уменьшение напряжения Uг на выводах генератора. АРВ повышает напряжение на обмотке возбуждения генератора, но ток в ней возрастает не сразу, а замедленно, поскольку индуктивность обмотки возбуждения весьма велика. Поэтому изменение электромагнитного момента генератора (рис.8.7) в первый момент времени следует характеристике момента при постоянстве ЭДС Ег генератора, соответствующей точке а. Момент генератора снижается, и под влиянием избытка момента турбины угол продолжает возрастать. Однако ток возбуждения и ЭДС Ег генератора также начинают возрастать и режим переходит с одной характеристики момента на другую, что не только замедляет снижение момента генератора, но в дальнейшем с ростом угла приводит к его увеличению . В точке b избыток момента исчезает, но инерция ротора обуславливает дальнейшее увеличение угла сопровождаемое ростом момента генератора. Избыток момента генератора затормаживает ротор, и в точке с достигается максимальное значение угла после чего он начинает уменьшаться. После того как будет пройдена точка d, лежащая на характеристике момента, снятой при постоянстве напряжения Uг генератора, АРВ начинает уменьшать напряжение на обмотке возбуждения генератора и кривая изменения момента начинает пересекать семейство характеристик момента, снятых при постоянстве ЭДС Ег генератора, в обратном направлении в соответствии с уменьшением ЭДС Ег, достигая точки е на характеристике момента генератора, снятой при постоянстве напряжения Uг. На этом один цикл колебаний завершается. Далее процесс может идти двояко: после нескольких циклов колебания затухают, и устанавливается первоначальный режим работы в точке а (рис.8.7а); развиваются колебания с нарастающей амплитудой момента генератора и угла приводящие к потере устойчивости генератором (рис.8.7б). Пойдет процесс тем или иным путем зависит от параметров АРВ, причем при определенных их значениях генератор может быть статически неустойчив даже при углах где нерегулируемый генератор всегда статически устойчив.