2. Характеристики мощности и статическая устойчивость

   1. Характеристики мощности простейшей нерегулируемой электроэнергетической системы с неявнополюсными генераторами

Простейшая электроэнергетическая система и ее схема замещения представлены на рис. 2.1.

U_c = const

Eq X_d U_T X_BH I U_c = const

'-'""'-'I » „

Рис. 2.1. Простейшая ЭЭС и её схема замещения

Электрическая мощность от генераторов удалённой станции переда­ется по линии в приёмную часть системы. Предполагается, что суммарная мощность работающих генераторов в приёмной части системы как мини­мум на порядок больше мощности генераторов удалённой станции. Поэто­му можно считать, что напряжение U_c и частота на шинах приёмной части системы остаются постоянными во всех режимах.

Векторная диаграмма токов и напряжений для рассматриваемой элек- троэнегетической системы приведена на рис. 2.2. При построении диа­граммы принято, что вектор напряжения шин приёмной системы совмещён с осью действительных величин комплексной плоскости (1, j), которая совмещена с системными осями (q_c,d_c), как это показано на рис. 2.2. Фа­зовый угол 5 ЭДС Е_д определяет положение ротора эквивалентного ге­нератора удалённой станции по отношению к системным осям.

При известной активной и реактивной мощности в конце электропе­редачи ЭДС холостого хода E_q будет равна:

P_CX_dz

E_qZ 8.

и_с +

+ j

и,

и,

С J

С J

U_c+jX_dzI = U_c+jX_dzjf-

Электрическую мощность Р, отдаваемую генератором, можно выра­зить через угол 5, являющийся одновременно и координатой ротора. Из схемы замещения (см. рис. 2.1)

S = P + jQ = E_llI ,

где i = (E_q-U_c)/jX

Выделяя действительную и мнимую части, получим выражение для активной и реактивной мощности в начале электропередачи:

/ . ч Е U_c Р = Re(Sj = sin 5 = Р_т sin 5/

di.

(2.1)

E_qU_c _

-COSO.

Q = lm(s) =

При E_q = const и U_c = const характеристика активной мощности, отдаваемой генератором, представляет собой синусоиду угла 8 (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Характеристика активной мощности, отдаваемой генератором

Амплитуда этой характеристики Р_т называется пределом передава­емой мощности.

Для нормальной параллельной работы синхронных генераторов необ­ходимо, чтобы совпадали их частоты и были уравновешены их механиче­ские Р_Т и электрические Р мощности, (см. (1.30)), т.е. с учетом (2.1)

Р_Т = P_m sin 5.

Ясно, что равновесие приложенных к ротору генератора мощностей (моментов) может иметь место только в случае, если Д. < Р

¹ т т

Рис. 2.4. Возможные соотношения между фактической загрузкой генератора Р_т и пределом передаваемой мощности Р_т

При Р_Т < Р_т имеются два состояния (точки а и b ), в которых обес­печивается баланс мощностей на валу ротора генератора Р = Р_Т . При

На рис. 2.4 представлены возможные соотношения между фактиче­ской передаваемой мощностью генератора, равной мощности развиваемой турбиной Р_Т, и пределом передаваемой мощности Р_П1.

случайном отклонении угла 5 от 8₀ возникающая на валу избыточная мощность АР = Р_т -Р стремится вернуть ротор генератора в прежнее по­ложение равновесия, т.к. при Р_т > Р ротор ускоряется, и угол 5 увели­чивается, а при Р_т < Р ротор тормозится, и угол 5 уменьшается. Следо­вательно, режим, соответствующий точке а, устойчив.

При отклонении от точки b возврата в прежнее положение равнове­сия не будет. Режим, соответствующий точке Ь, неустойчив.

Устойчивым режимам соответствует восходящая часть характеристики dP

мощности, для которой > 0. Это условие называется практическим

d 5

критерием статической устойчивости генераторов, а следовательно, и си­стемы в целом.

dP dP

Для неустойчивых режимов < 0. При = 0 наступает режим,

d 5 db

предельный по устойчивости. Для того чтобы работать с определенным запасом статической устойчивости, нужно чтобы было Р_т < Р_П1 и, следова­тельно, в рассматриваемом случае работать с углами 5 < 90°. Запас стати­ческой устойчивости, %, определяется по выражению

Р -Р к=— -100.

^р р„,