- •Введение
- •1. Основные понятия и определения
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •2. Статическая устойчивость электроэнергетических
- •2.2. Векторная диаграмма для явнополюсного синхронного генератора в простейшей электроэнергетической системе
- •2.3. Характеристика мощности при сложной связи генератора с приемной системой
- •2.4. Максимальные и предельные нагрузки
- •2.5. Требования, предъявляемые к режимам
- •2.6. Характеристики режимов простейшей электроэнергетической системы при синхронной скорости вращения генератора
- •2.7. Простейшая оценка устойчивости установившегося режима. Энергетический критерий
- •2.8. Практический критерий статической устойчивости для простейшей ээс
- •2.9. Практический критерий статической устойчивости для асинхронных двигателей
- •2.10. Коэффициенты запаса статической устойчивости
- •2.11. Общая характеристика и дифференциальные уравнения регулирования возбуждения генератора
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •3. Динамическая устойчивость ээс
- •3.1. Допущения, принимаемые при анализе динамической устойчивости
- •3.2. Уравнение движения ротора синхронной машины
- •3.3. Оценка динамической устойчивости при переходе от одного режима к другому
- •3.4. Энергетические соотношения, характеризующие движение ротора генератора
- •3.5. Способ площадей и вытекающие из него критерии динамической устойчивости
- •3.6. Определение предельного угла отключения короткого замыкания
- •3.7. Определение предельного времени отключения аварии
- •3.8. Проверка устойчивости при наличии трехфазного или пофазного автоматического повторного включения лэп
- •3.9. Применение способа площадей при анализе действия автоматического регулирования
- •3.10. Условия успешной синхронизации
- •3.11. Способ площадей при исследовании устойчивости двух станций
- •3.12. Метод последовательных интервалов
- •3.13. Расчет динамической устойчивости систем с несколькими генераторными станциями
- •3.14. Динамическая устойчивость неявнополюсного генератора, работающего на шины бесконечной мощности
- •3.15. Динамическая устойчивость явнополюсного генератора при учете электромагнитных процессов
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •4. Асинхронные режимы, ресинхронизация и результирующая устойчивость
- •4.1. Общая характеристика асинхронных режимов
- •В электроэнергетических системах
- •4.2. Возникновение асинхронного режима
- •4.3. Задачи, возникающие при исследовании асинхронных режимов
- •4.4. Параметры элементов электроэнергетических систем при асинхронных режимах
- •4.4.1. Генераторы
- •4.4.2. Первичные двигатели
- •4.4.3. Нагрузка
- •4.4.4. Линии электропередачи, сеть
- •4.5. Выпадение из синхронизма, асинхронный ход синхронных машин
- •4.6. Вхождение в синхронизм асинхронно работающих генераторов
- •4.7. Основные сведения об устройствах ликвидации асинхронного режима
- •4.8. Способы ликвидации асинхронных режимов в энергосистемах
- •4.9. Основные принципы выявления асинхронного хода
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •5. Мероприятия по повышению надежности, улучшению устойчивости и качества переходных процессов ээс
- •5.1. Постановка задачи
- •5.2. Улучшение характеристик основных элементов электроэнергетической системы
- •5.3. Дополнительные устройства для улучшения устойчивости
- •5.4. Мероприятия режимного характера
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Библиографический список
2.9. Практический критерий статической устойчивости для асинхронных двигателей
Рассмотрим асинхронный двигатель, подключенный к узловой точке системы.
Характеристика мощности для таких асинхронных двигателей представлена на рис. 2.30.
Рис. 2.30. Характеристика мощности асинхронного двигателя
В этом случае для асинхронных двигателей статическая устойчивость проверяется по скольжению и из соотношения механической мощности, которая присоединена к валу ротора двигателя и имеет тормозящий характер, и электрической мощности – той, которая подводится к двигателю. Исходя из этого, практический критерий статической устойчивости асинхронных двигателей имеет вид (на возрастающей части характеристики). В отличие от генератора расчетным возмущением для асинхронных двигателей будет являться изменение скольжения на величинуs. При этом электрическая мощность, подводимая к асинхронному двигателю, будет ускорять вращение ротора двигателя и тем самым уменьшать скольжение. Механическая мощность рабочих агрегатов, приводимых во вращение асинхронным двигателем, носит тормозящий характер. При преобладании этой мощности будет происходить увеличение скольжения асинхронного двигателя.
2.10. Коэффициенты запаса статической устойчивости
Под действием случайных факторов баланс мощности может нарушаться. Кроме отклонения нагрузки, которая вызывает изменение баланса мощности, могут быть и другие причины его нарушения:
1. Отключения генераторов, трансформаторов или ЛЭП, которые приводят к малым возмущениям режима в электроэнергетической системе. Такие изменения при нахождении режима вблизи границы области статической устойчивости могут вызвать нарушение режима. Это является первой причиной обеспечения необходимого запаса статической устойчивости.
2. Некоторая неопределенность самой границы области статической устойчивости, которая объясняется тем, что нет возможности учесть влияние на эту границу устойчивости всех параметров ЭЭС.
3. Неизбежны погрешности самих расчетов, которые обусловлены упрощением схемы, применением упрощенных математических моделей элементов ЭЭС, приближенного задания параметров элементов ЭЭС и т. д.
По указанным причинам допустимые режимы работы ЭЭС должны задаваться с некоторым запасом по отношению к рассчитываемому режиму. И геометрически запас статической устойчивости для ЭЭС будет характеризоваться удаленностью отображающей точки от границы устойчивости.
При этом возникает вопрос определения количественных показателей запаса статической устойчивости. Такими общепринятыми показателями в настоящее время являются:
а) для ЭЭС – коэффициент запаса статической устойчивости по активной мощности – КР;
б) для оценки запаса статической устойчивости узла нагрузки используется коэффициент запаса по напряжению KU.
Для определения коэффициента запаса по активной мощности рассчитываемый переток мощности исходного режима Р0 сравнивается с рассчитываемым перетоком в предельном по статической устойчивости режиме Рпр (рис. 2.31)
%.
Причины, требующие введения запаса по напряжению, те же самые, что и при введении запаса статической устойчивости по активной мощности:
– возможность самопроизвольного утяжеления режима;
– наличие множества трудно учитываемых в расчетах факторов, влияющих на границу устойчивости;
– неизбежность погрешности самих расчетов.
Рис. 2.31. Графическая иллюстрация определения коэффициента
запаса статической устойчивости
Для определения запаса статической устойчивости по напряжению для узла нагрузки напряжение U0 в исходном режиме заданного узла сравнивается с критическим напряжением Uкр в этом же узле нагрузки. Тогда
% ,
.
Значение Uкр определяется свойствами нагрузки, главным образом двигательной нагрузки, а также протяженностью ЛЭП, входящей в узел нагрузки.
Выбор обеспечения запасов статической устойчивости представляет собой сложную технико-экономическую задачу. Увеличение запаса статической устойчивости позволяет снизить количество нарушений устойчивости и связанных с ними аварий в энергосистеме. В то же время увеличение запаса статической устойчивости ведет к недоиспользованию пропускной способности ЛЭП, эксплуатируемых в ЭЭС, и как следствие, увеличению затрат на строительство новых ЛЭП.
В соответствии с ПУЭ и ПТЭ в нормальном установившемся режиме работы коэффициент запаса должен быть KP ≥ 20 %, коэффициент по напряжению KU ≥ 15 %.
В кратковременных послеаварийных установившихся режимах коэффициент запаса может быть снижен, но при этом должен быть не меньше для KP ≥ 8 % и KU ≥ 10 %.
Под кратковременным послеаварийным установившимся режимом понимается режим, который устанавливается в энергосистеме после возмущения и переходного процесса и существует в течение времени, необходимого диспетчеру для восстановления нормальной схемы ЭЭС; обычно время существования послеаварийного установившегося режима составляет не более 40 мин.