&_ИДО_СТУДЕНТАМ_(Эл. энерг. СиС)_2013г.) / PDF_Уч. пос._Мастерова / глава6(2009)

ЧАСТЬ I I

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

6. Основные понятия, принимаемые при расчете устойчивости системы электроснабжения

Как уже отмечалось ранее, переходные процессы, для облегчения их изучения, условно разделяют на две стадии. Вторая стадия переходного процесса, когда начинают в полной мере проявляться механические свойства системы,

называется электромеханическими переходными процессами.

Однако деление режимов на установившиеся и переходные весьма условно. В установившемся режиме реальной СЭС его параметры постоянно меняются, что связано со следующими факторами:

изменениями нагрузки и реакцией на это регулирующих устройств;

нормальными эксплуатационными изменениями конфигурации распределительной сети;

включением и отключением маломощных источников и потребителей электроэнергии.

Иными словами, в установившемся режиме системы всегда имеют место малые возмущения, при которых она должна оставаться устойчивой. Для обозначения устойчивости системы при малых возмущениях вводится понятие статической устойчивости, которая характеризует способность системы самостоятельно восстанавливать исходный режим при небольших отклонениях от состояния равновесия.

Однако то обстоятельство, что СЭС сохраняет статическую устойчивость в установившемся режиме, еще не позволяет утверждать, что она окажется устойчивой при резких внезапных изменениях режима, таких как:

короткие замыкания;

изменение конфигурации системообразущей сети;

включение и отключение мощных источников и потребителей электроэнергии.

Устойчивость системы при больших возмущениях режима называется

динамической устойчивостью.

Результирующей устойчивостью называют способность системы восстанавливать после относительно короткого периода нарушения нормальный режим за счет ее внутренних свойств или под действием специальных устройств системной противоаварийной автоматики.

90

6.1. Задачи расчета устойчивости СЭС

Основные задачи, решаемые при анализе статической устойчиво-

сти:

1.Расчет параметров предельных режимов (предельной передаваемой мощности по линиям электропередачи, критического напряжения в узлах подключения нагрузки и т.д.).

2.Определение коэффициентов запаса устойчивости (коэффициента запаса по мощности и коэффициента запаса по напряжению).

3.Выбор мероприятий по повышению статической устойчивости.

4.Разработка требований, направленных на улучшение устойчивости. Выбор параметров настройки АРВ.

При анализе динамической устойчивости решаются задачи, связанные с переходом системы от одного режима к другому:

1.Расчет параметров динамического перехода при эксплуатационном или аварийном отключении нагруженных элементов СЭС.

2.Определение параметров динамических переходов при КЗ в системе с учетом различных факторов.

3.Определение предельного времени отключения КЗ, паузы АПВ и параметров АВР для обеспечения динамической устойчивости системы.

6.2. Уравнение движения ротора генератора

Изучение электромеханических переходных процессов целесообразно начать с одного из основных уравнений – уравнения движения ротора генератора.

Ротор синхронной машины представляет собой вращающееся тело и поэтому к нему применимы законы механики, которым подчиняется вращательное движение. Так, если к телу приложить вращающий момент М , то оно получит ускорение . Связь между этими величинами устанавливается уравнением

где J – момент инерции вращающегося тела, в данном случае агрегата «тур- бина–ротор».

В рабочем состоянии ротор генератора находится под действием двух основных моментов: вращающего, обусловленного действием энергоносителя на турбину и тормозящего, обусловленного воздействием электромагнитных сил, возникающих от тока нагрузки. Поэтому можно записать уравнение (6.1) в следующем виде:

91

где МТ – вращающий момент турбины; Мэм – электромагнитный тормоз-

ной момент, обусловленный нагрузкой.

Угловое ускорение может быть выражено через вторую производную угла поворота ротора по времени:

Подставив (6.3) в (6.2), получим уравнение движения ротора в следующем виде:

Однако уравнение движения ротора генератора в виде (6.4) несколько неудобно для электроэнергетических расчетов, поскольку при его использовании требуется определение момента инерции, вращающего и тормозящего моментов. Для преобразования в удобный для практических расчетов вид умножаем обе части уравнения на угловую скорость с :

где Tj J с – постоянная инерции ротора, численно равная времени, в тече-

ние которого ротор разгоняется из состояния покоя до номинальной скорости под действием номинального вращающего момента при постоянном моменте сопротивления;

PТ сМТ – мощность турбины;

Pэм сМэм – электромагнитная мощность, отдаваемая генератором.

Следует иметь в виду, что угол отсчитывается от неподвижной оси, называемой осью отсчета (рис. 6.1).

92

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.С чем связано изменение параметров системы в установившемся режиме?

2.Дайте определение статической устойчивости системы.

3.Какие изменения режима можно отнести к большим возмущениям?

4.Что такое результирующая устойчивость системы?

5.Каковы основные задачи, решаемые при анализе динамической устойчивости?

6.Под действием каких моментов находится ротор генератора в рабочем состоянии?

7.Чему численно равна постоянная инерции ротора генератора?

94