&_ИДО_СТУДЕНТАМ_(Эл. энерг. СиС)_2013г.) / PDF_Уч. пос._Мастерова / глава8(2009)
.pdfВ момент КЗ из-за изменения параметров схемы происходит переход с одной характеристики мощности на другую.
Так как вследствие инерции ротора угол мгновенно измениться не может, то отдаваемая генераторами мощность уменьшается до значения Р( 0 ) ,
определяемого углом 0 на кривой P II . Мощность первичных двигателей
электростанции вследствие запаздывания регуляторов турбин остается при этом неизменной и равной Р0 .
В результате на валу машины возникает некоторый избыточный момент, обусловленный избытком мощности P(0) P0 P(0) . Под влиянием этого
момента ротор машины начинает ускоряться, увеличивая угол . В дальнейшем процесс протекает качественно так же, как и при внезапном отключении нагруженной цепи.
Поскольку линия, как и любой другой элемент системы электроснабжения, имеет защиту, через определенное время поврежденная цепь отключится соответствующими выключателями. Это время определяется как
tоткл tз tвыкл ,
где tз − время срабатывания релейной защиты; tвыкл − время срабатывания выключателя.
Времени tоткл соответствует угол отключения КЗ откл . Отключение КЗ вызывает переход на характеристику послеаварийного режима P III , ампли-
туда которой обычно больше, чем та, которую можно передать по двум цепям при КЗ:
|
|
|
|
|
|
|
P III |
EU |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
где |
x III x |
Г |
x |
x |
л |
x |
. |
|
|
|
|
|
|
c |
Т1 |
|
Т 2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
Предположим, что релейная защита сработала и отключила поврежден- |
|||||||||||
ную цепь в момент достижения ротором угла I |
(рис. 8.11, а). Произошел |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откл |
|
|
переход на характеристику послеаварийного режима. Однако под воздействием полученного ускорения угол будет продолжать увеличиваться. И поскольку при этом площадка возможного торможения fв.торм меньше пло-
щадки ускорения fуск , то генератор не сумеет сохранить устойчивую работу.
129
Если же отключить КЗ при меньшем угле, например II |
(рис. 7.11, б), |
|||||||
|
|
|
|
|
|
откл |
|
|
то в этом случае |
fуск fв.торм |
и динамическая устойчивость системы обес- |
||||||
печивается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
P I |
|
P |
|
P I |
|
|
|
P II |
|
|
P II |
|
||
|
|
d |
|
|
d |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
a |
c' |
P0 |
|
a |
c' |
P0 |
|
|
|
e |
|
|
e |
|
||
|
|
|
|
|
c |
P III |
||
|
|
c |
P III |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р( 0 ) |
b |
|
|
|
Р( 0 ) |
b |
|
|
|
0 |
отклI |
кр |
|
0 |
отклII |
кр |
|
|
a |
|
|
|
б |
|
|
|
|
Рис. 8.11. Влияние угла отключения КЗ на устойчивость |
|
||||||
Для практики эксплуатации СЭС представляет интерес определение наибольшего угла отключения КЗ, при котором динамическая устойчивость
будет сохраняться. Такой угол отклпр называется предельным углом отклю-
чения КЗ. Его можно найти графически, пользуясь правилом площадей. Значение отклпр определяется равенством площади ускорения и возможной площади торможения.
Предельный угол отключения отклпр легко может быть найден и аналити-
чески. Действительно, приравнивая нулю сумму площади ускорения и максимальной возможной площади торможения, получаем:
|
отклпр |
Р0 PmII sin d |
кр |
Р0 PmIII sin d 0 , |
|
fabcс de |
|
|
(8.6) |
||
|
0 |
|
отклпр |
|
|
где PmII и PmIII амплитуды характеристик мощности при КЗ и отключе-
нии цепи.
Уравнение (8.6) дает
130
P0 отклпр |
0 PmII cos отклпр |
cos 0 P0 кр отклпр |
|
||||||
PmIII cos кр cos отклпр 0 . |
|
|
|||||||
После решения данного уравнения найдем |
|
|
|||||||
cos пр |
|
P0 кр 0 PmIII cos кр PmII cos 0 |
|
|
|
||||
|
|
|
P III |
P II |
|
|
|||
откл |
|
|
|
|
, |
(8.7) |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
m |
m |
|
|
|
где кр arcsin |
P0 |
|
; все углы выражены в радианах. |
|
|
||||
P III |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
Определив по (8.7) cos отклпр нетрудно найти и предельный угол отклю-
чения отклпр .
Однако на практике при выборе выключателей и расчете релейной защиты необходимо знать не предельный угол отключения, а период времени, в течение которого ротор успевает достигнуть этого угла, т. е. предельно допустимое время отключения КЗ. Это время может быть определено решением уравнения движения ротора генератора. Для этого могут быть использованы численные методы решения дифференциальных уравнений, например метод Рунге-Кутта или метод последовательных интервалов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Что такое динамическая устойчивость энергосистемы?
2.Что является основной причиной нарушения динамической устойчивости?
3.Сформулируйте критерий динамической устойчивости одномашинной системы.
4.В чем заключается графический метод анализа динамической устойчивости?
5.Как определяются площадки ускорения и торможения?
6.Что такое предельный угол отключения КЗ?
7.Как оценивается динамическая устойчивость по изменению угла во времени?
131