1.2. Общие представления о параллельной работе электрических машин.
Основными источниками электрической энергии в настоящее время являются электростанции. Синхронный генератор электрической станции - основной элемент, вырабатывающий электроэнергию. К статору генератора обычно подключается нагрузка. При этом активная нагрузка (мощность) создает реакцию статора, оказывающую тормозящее воздействие на ротор. Рассмотрим ротор такого генератора (см.рис.1.3).
К ротору, как уже было сказано, приложен электромагнитный момент - Мэ (реакции якоря), а также механический момент - момент, создаваемый турбиной. Оба эти момента взаимнопротивоположны. Причем Ммех. - стремится увеличить скорость ротора генератора (для синхронного двигателя - все дуально).
Естественно, что при синхронной работе генератора рабочая угловая скорость ротора w равна синхронной скорости wо. В общем случае в энергосистеме всегда будет небольшое М = Ммех.- Мэ ( М), и постоянно происходят колебания ротора (Wо - синхронная скорость).
Запишем условия параллельной работы генератора.
1) Необходимо, чтобы электромагнитный момент равнялся механическому. Все это можно отнести к активным мощностям, при W = Wo, если моменты и мощности - в относительных единицах (о.е.) (рис.1.3).
Известно, что:
,
(1.1)
отсюда:
М = Р / (1.2)
В о.е., т.к. угловая скорость мало отличается от синхронной, т.е. = 0 , можно написать:
М = Р (1.3)
Уравнение (1.3) нарушается в случае, когда угловая скорость ротора равна синхронной скорости.
МЭ = ММЕХ. (1.4)
P*Э = Р*МЕХ ( М = 0). (1.5)
2) Из п.п.1 следует, что угловая скорость ротора равна 0
= С (1.6)
3) С1 > 0
где С1 - синхронизирующая сила. Это сила, которая возвращает
систему в исходное состояние после снятия возмущения.
1.3. Основные допущения, применяемые при анализе
электромеханических переходных процессов
1) Будем пренебрегать активными сопротивлениями элементов
схемы, т.е. R = 0.
2) Пренебрегаем зарядной емкостью линий электропередач, т.е.
C = 0, т.к. влияние ее на электромеханические переходные процессы
незначительно.
3) В схеме замещения учитываем только индуктивные элементы:
Х = w L = 2Пf L = 314,15926 L (для = 50 Гц), (1.7)
где L - линейно, что не всегда верно (отдельно оговаривается нели-
нейность), L=const в течении ПП, а следовательно Х = const.
4) Для турбин гидрогенераторов системы не учитывается несим-
метрия ротора: Xd = Xq (кроме отдельно оговоренных случаев).
5) Из курса ПП (ч.1) /4/ и электрических машин известны три
сопротивления синхронной машины (СМ): Xd, Xd', Xd" ( асинхронное,
переходное и сверхпереходное, соответственно, сопротивления СМ).
Из этих сопротивлений - Xd" - не будем учитывать при анализе ПП,
т.к. эти процессы делятся не более периода ( а Xd" машина имеет в течении долей периода).Сопротивлением Xd - учитывается СМ при анализе малых возмущений (статической устойчивости), т.к. они возникают при . Сопротивлением Xd' - учитывается СМ при анализе больших возмущений (динамической устойчивости).
6) Из трех известных ЭДС СМ: Eq, Eq', Eq" - в соответствии с
п.п.5 следующие Eq' при названных допущениях.
7) При возникновении несимметричных КЗ появляются параметры
решения прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Естественно, что нулевая последовательность (токи) не попада-
ют в генератор (т.к. его нейтраль не заземляется). Токи обратной последовательности протекают в СМ и создают в нем магнитное поле двойной частоты по отношению к полю прямой
последовательности. Следовательно, создается момент, пропорцио-
нальный токам обратной последовательности (знакопеременный), имеет
вид, изображенный на рис.1.4, за период промышленной частоты Мср=0
М2
МСР=0
Т
Рис. 1.4 Вид момента, пропорционального токам обратной последовательности.
Для системы бесконечной мощности (SC = ) U = const; f = const; = 0
Рис. 2.1 Простейшая электрическая система.
Рис. 2.2 Схема замещения простейшей электрической системы.
Поэтому обратная последовательность при анализе ПП учитываться не будет. Учитываться будет только прямая последовательность. Хотя при уточненном анализе ПП необходимо учитывать обратную последовательность.