6. АСИНХРОННЫЕ РЕЖИМЫ И РЕЗУЛЬТИРУЮЩАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

   1. Общая характеристика асинхронных режимов

Практически важное значение имеют режимы работы электроэнерге­тических систем, когда скорости роторов отдельных генераторов отлича­ются от остальных и их взаимные углы изменяются на 360° и более. Эти генераторы называются работающими асинхронно. Режимы электроэнерге­тических систем, в которых имеются асинхронно работающие генераторы, называются асинхронными. К таким режимам относятся режимы после нарушения статической или динамической устойчивости отдельных гене­раторов или групп генераторов, некоторые пусковые режимы генераторов и режимы с АПВ, режимы генераторов при потере возбуждения и др.

Представим, что в простейшей системе (рис 6.1) генераторы удалён­ной станции работают асинхронно по отношению к генераторам приёмной части системы. Тогда вектор E'_q эквивалентного генератора станции, сов­падающий с осью q ротора, будет вращаться по отношению к вектору напряжения U_c шин приёмной части системы со скоростью, пропорцио­нальной скольжению.

Угол 8 будет непрерывно нарастать. Слева на рис. 6.1 показано, как бу­дут изменяться модули напряжений на шинах станции и в так называемом центре качаний. Минимальные напряжения в рассматриваемой схеме бу­дут в тот момент, когда вектор E'_q займёт положение, противоположное

вектору U_c. В это время в центре качаний величина напряжения станет равной 0, ток генераторов станции будет таким же, как и при трехфазном КЗ в центре качаний. Очевидно, что в случае сложных систем глубокие снижения напряжения, характерные для асинхронных режимов, если это коснется нагрузочных узлов, могут вызвать массовый останов двигателей.

Таким образом, асинхронные режимы - это особые режимы, и допус­кать тот или иной асинхронный режим можно только после тщательного анализа.

2. Возникновение асинхронного режима

Рассмотрим возникновение асинхронного режима в простейшей си­стеме (рис. 6.2) при нарушении динамической устойчивости.

I U_c= const

GKID^ а

Рис. 6.2. Схема ЭЭС с приложенным возмущающим воздействием

Предположим, что отключение КЗ произошло недостаточно быстро, и полученный ротором генератора толчок оказался настолько велик, что ге­нератор, ускоряясь, выпал из синхронизма (рис. 6.3).

В начальной стадии процесса скольжение генератора будет достаточ­но мало, и поэтому анализ процесса можно провести с помощью метода площадей.

После возникновения и отключения короткого замыкания площадка ускорения / оказалась больше площадки торможения /_т. Ротор, пройдя участок, где на него действуют тормозящие силы, при 8 > 8_кр вновь по­лучает ускорение.

Рис. 6.3. Процесс возникновения асинхронного режима

Поскольку поле статора генератора, созданное внешней системой, вращается со скоростью © ₀, то ротор генератора, вращаясь со скоростью

© > ю q, будет пересекать линии поля статора, и в обмотках ротора появят­ся дополнительные токи с частотой скольжения. Генератор кроме основ­ной синхронной составляющей мощности Р_сн начнёт отдавать в сеть до­полнительную активную мощность, величина которой будет тем больше, чем больше скольжение. Эту мощность называют асинхронной Р_ас.

Как только скорость ротора генератора станет больше уставки регуля­тора скорости турбины, регулятор скорости начнет действовать, уменьшая поступление энергоносителя в турбину. При некоторой скорости вращения ротора мощность турбины и асинхронная мощность генератора уравнове­сятся. Наступит установившийся асинхронный режим.

Восстановить нормальную работу системы можно быстро, если ока­жется возможным не отключать выпавший из синхронизма генератор, а за­ставить его снова войти в синхронизм. При этом говорят, что система со­храняет результирующую устойчивость, так как нарушения энергоснаб­жения потребителей не произошло.