Лекция 5 Оценка устойчивости перехода от одного режима к другому.

Ранее были рассмотрены условия устойчивости системы подвергающиеся в установившемся режиме случайным малым возмущениям. При больших возмущениях (резких изменениях режима таких как короткое замыкание, отключение или включение каких-либо элементов системы: генератор, трансформатор, нагрузка, ЛЭП и т.д.), рассматривают задачу динамической устойчивости. Резкое изменение режима системы ( переход из режима 1 в режим 2) ведет к изменению электромагнитного момента на валу генератора системы.

Эффективный электромагнитный момент действует либо со стороны ротора, либо со стороны статора.

Появившейся небаланс между ускоряющимся моментом турбины и тормозящим электромагнитным моментом генератора ∆ , приводит к тому, что генератор начинает менять свою скорость. Если < , то скорость будет увеличиваться сверх синхронной на величину ∆ . Избыточный момент ∆ при этом будет уравновешиваться не только электромагнитным моментом отдаваемой в сеть электроэнергии (тормозящий момент), но и моментом отвечающим за накапливание ротором кинетической энергией. Тогда уравнение генератора записывается в следующем виде:

∆ ,

где - постоянная энерции якоря, момент является функцией скорости и изменяется при изменении режима системы.

Интегрируя полученное уравнение можно определить изменение скорости ∆ . Учитывая что можно найти = как функцию от времени.

Изменение скорости ∆ и угла позволяет судить о том, сохранит ли система синхронную работу (будет ли динамически устойчива) после резкого возмущения и последующем переходе от одного режима к другому. Интегрирование уравнения движения или аналогичного ему представляет значительные трудности. В большинстве случаев его удается провести, только применяя приближенные методы. В некоторых случаях динамическую устойчивость системы можно проверить (грубо) без выявления характера движения во времени по соотношению возможных изменений энергии в разных фазах движения. Этот способ называется способом площадей.

При изменении параметров системы, на которую работает генератор, вследствие аварии (например, отключение одной из цепей ЛЭП, рис.9). изменяется электромагнитный момент и электрическая мощность, отдаваемая генератором. Пример такого изменения показан на рис. 10, где I-характеристика исходного (нормального) режима, а II-характеристика после отключения одной цепи.

Рис.9 Схема аварийной системы

Изменение передаваемой мощности P=f() c кривой I на кривую II приводит к появлению небаланса мощности ΔP. Под действием этого небаланса происходит ускорение ротора генератора.

Способ площадей основан на сопоставлении площади S фигуры A,B,C и C,D,E. Если S (ABC) < S (CDE), то динамическая устойчивость при переходе от одного режима к другому охраняется, в противном случае отсутствует.

D I

А С E

II

В

0° 90° 180° δ

Рис.10