2. Характеристики мощности простейшей нерегулируемой электроэнергетической системы с явнополюсными генераторами

У явнополюсных генераторов (гидрогенераторы, а также СК) син­хронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям не одинаковы, X_q « 0,6 X_d. Схема простейшей электроэнергетической си­стемы с явнополюсными генераторами, её схема замещения и векторная диаграмма токов и напряжений приведены на рис. 2.5, 2.6.

U_c = const

U_T

ГГ

бс

	Хя	иг	I Uq = const
	rvvY
р Q	м II 1	1 Xq + ^вн	Рс Q с
	£ М II	Xвн

Рис. 2.5. Простейшая ЭЭС с явнополюсными генераторами и её схема замещения

Рис. 2.6. Векторная диаграмма токов и напряжений простейшей ЭЭС с явнополюсными генераторами

Фиктивная ЭДС Ё₀ равна

f Р у ^ ^ГС

Ос*!*'

Ur

E_qZ8.

U_c + jx_qll

U_c +

+ j

^JQ

и,

с J

Её фазовый угол 5 определяет положение ротора в системе ко­ординат (q_c,d_c). С помощью Ед мощность, отдаваемая генерато­ром, выражается так:

(2.2)

где 7 = (e_q-U_c)I]Х_дЪ.

Фиктивная ЭДС Eq представляет собой часть ЭДС возбуждения

E_q и не отражает степени возбуждения генератора. В некоторых случаях

мощность явнополюсного генератора целесообразно выразить через E_q.

Из векторной диаграммы имеем:

E_q=U_c cosb + I_dX_ql- Eg = U_c C°^s 5 + Id^Xdl. ■

Отсюда, исключая ток I_d, найдём

(2.3)

Подставив Е₀ из (2.3) в формулу активной мощности (2.2), получим

выражение активной мощности явнополюсного генератора, работающего в простейшей системе, через ЭДС E_q.

^ Xdl.Xq'L

Р

sin 28

Рис. 2.7. Характеристика мощности, отдаваемой явнополюсным генератором, работающим в простейшей системе

(2.4)

Характеристика активной мощности (2.4), отдаваемой явнополюсным генератором, приведена на рис. 2.7. Активная мощность явнополюсного генератора кроме основной синусоидальной составляющей имеет допол­нительную составляющую, пропорциональную X_d - X_q, не зависящую от

возбуждения («реакционная» мощность). При наличии достаточно боль­шого внешнего сопротивления в цепи статора генератора дополнительная составляющая мощности будет незначительной, т.е. в этом случае

Р ^Ея^и* • Я Р « — sin о.

3. Характеристики мощности простейшей

электроэнергетической системы при наличии регуляторов возбуждения генераторов

Автоматический регулятор возбуждения АРВ (рис. 2.8). регулирует ток возбуждения генератора, а следовательно, ЭДС E_q так, чтобы по

возможности поддерживать постоянство напряжения в точке, на которую АРВ настроен.

U U_c = const

Рис. 2.8. Простейшая ЭЭС при наличии АРВ у генератора и её схема замещения

В действительности системы возбуждения имеют ограниченную ин­тенсивность, и регулируемое напряжение с ростом передаваемой мощно­сти снижается (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Зависимость U_r ( Р)

Заменим фактическую зависимость U_T (Р) прямой линией ОА U_T = U_r0-P-tgB = U_T0(l-b_pP),

tgs

^го

где Ъ

р

коэффициент статизма системы регулирования возбужде­

ния.

Теперь имеется возможность выразить мощность генератора в зави­симости от статизма системы регулирования возбуждения:

и и u_TA\-b_vp)u_c

Р = —-—-sin 5 = sin 8 = P_m}l sin 8- b„ P_mu sin 8- P.

X,

p m я'

BH

BH

и, следовательно,

P

P_mji sin 8 ^{l +} b_pP_mл ^sin5

U_r0U_c

Здесь P_mjl =

X,

вн

предел передаваемой мощности электрической се-

ти (линии), связывающей точки с потенциалами U_T и U_c.

Предельная мощность электропередачи в целом при данной системе регулирования возбуждения, т.е. при данном статизме Ъ_р, составит

Р

(2.5)

т АРВ

1 + Ьр Р_{т л}

тп

При идеальном регулировании (U_r = U_T0 = const, b_p = 0) предель­ная мощность электропередачи достигает предела передаваемой мощности по линии Р_т арв ⁼ Рт л • В настоящее время разработаны системы регу-

лирования возбуждения сильного действия, которые функционально мож­но считать практически идеальными.

Предел передаваемой мощности электропередачи при наличии АРВ у генераторов можно получить путем замещения генераторов некоторой ЭДС Е_х —const, приложенной за сопротивлением АХ (рис. 2.10).

U_c = const

?_д, = const АХ U_r Х_вн ^ [ rv-v-N

р

Qс

Q

Рис. 2.10. Замещение генераторов с АРВ ЭДС Е_х

Согласно схеме замещения

(2.6)

т арв

E_XUс

АХ+Х

вн

где

(2.7)

Е_х =

и , е_с(А^ + -Увн)1² , (Р_С(АЛГ + Л-_Вн)у

^с и_п ) { и_п ,

Если задаваться различной величиной АХ и определять по форму­лам (2.5) - (2.7) последовательно Е_х, Р_{т АРВ}, Ь_р, то можно построить

АХ ~ 0

зависимость Ax{b_p\ (рис. 2.11).

нет АРВ АРВ пропорционального типа АРВ сильного действия

По этой кривой, зная величину статизма конкретной системы регу­лирования возбуждения, можно определить АХ. На этом основании при выполнении практических расчётов устойчивости генераторы с АРВ за­мещаются так, как показано на рис. 2.12.

Е'= const

U_r

а)

б)

U_r= const

ГУУУ

X

вн

Рис. 2.12. Замещение генератора в зависимости от типа АРВ: а - с АРВ пропорционального типа;

б - с АРВ сильного действия

В случае АРВ сильного действия в качестве U_T обычно принимается напряжение на высокой стороне блочного трансформатора.