- •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
Вопросы и задания для самопроверки
. Основные требования, предъявляемые к установившемуся и послеаварийному режимам.
. Понятие осуществимости режима.
. С чем связан уровень частоты в системе?
. С чем связан уровень напряжения в электроэнергетической системе?
. Собственные сопротивления и проводимости в электроэнергетической системе, их физическая сущность.
. Максимальные и предельные нагрузки, их определение.
. Графическое и аналитическое определение значения ЭДС .
. Почему появился термин «практические критерии статической устойчивости»?
. Определение статической устойчивости для простейшей электроэнергетической системы.
. Запас статической устойчивости. Его определение графически и аналитически.
. В чем состоят особенности регуляторов возбуждения пропорционального (АРВПД) и сильного (АРВСД) действия?
. Как влияет АРВ на статическую устойчивость?
. Пропускная способность элемента электроэнергетической системы по пределу передаваемой мощности.
. Задачи и цели расчета статической устойчивости электроэнергетической системы.
. Какими критериями оценивается статическая устойчивость для асинхронного двигателя?
. Что понимается под законом регулирования и как он математически
записывается для АРВПД и АРВСД?
. В чем главное отличие между АРВПД и АРВСД?
. Как представляется в схеме замещения (при грубых расчетах) синхронная машина без АРВ, с АРВПД и АРВСД?
3. Динамическая устойчивость ээс
3.1. Допущения, принимаемые при анализе динамической устойчивости
Под динамической устойчивостью (ДУ) понимается способность ЭЭС сохранять синхронную работу и восстанавливать исходный режим, или режим практически близкий к исходному, и допустимый по условию эксплуатации после резкого возмущения режима рассматриваемой энергосистемы.
При анализе больших возмущений принимаются следующие допущения:
1. Считают, что электромеханические процессы при больших возмущениях протекают при малых изменениях скорости, т. е. скольжение s при анализе ДУ не превышает 2−3 % номинальной скорости генератора.
2. Все изменения режима работы ЭЭС отражаются в изменении ее схемы, в которую будут вводиться новые значения сопротивления, ЭДС, а в некоторых случаях новые значения механической мощности.
3. Электрическая мощность, отдаваемая генератором в приемную систему как в установившихся, так и в переходных режимах определяется исходя из значений Ег и значений сопротивлений всех элементов рассматриваемой системы. При этом приближенно будем принимать, что при изменении схемы системы мгновенно будет изменяться электрическая мощность, отдаваемая генератором в приемную систему. Влияние дополнительных потерь в стали генератора, которые появляются при переходных режимах, будем приближенно рассчитывать, увеличивая активное сопротивление в 1,2−1,5 раза. При анализе ДУ будем пренебрегать апериодической слагающей тока статора, что соответствует пренебрежению периодической слагающей тока ротора. Следовательно, не будем учитывать дополнительный пульсирующий вращающий момент, который связан со снижением электромагнитной энергии, запасенной ротором до короткого замыкания (КЗ).
Приближенный учет апериодической слагающей тока статора можно осуществить за счет понижения мощности турбины Рг на 10−15 %.
И тогда с учетом сказанного, влияние момента, созданного апериодической слагающей тока статора, и добавочных потерь в цепи статора и ротора можно представить на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Зависимость при КЗ:
1 – без учета апериодической слагающей тока статора и активных добавочных потерь в цепях статора и ротора генератора;
2 – с учетом этих факторов
4. Несимметричные режимы, в т. ч. и несимметричные КЗ, при анализе ДУ приводятся к симметричным режимам с помощью комплексной схемы замещения. При этом будем считать, что изменение скорости движения ротора генератора будет вызываться моментами, которые создаются токами прямой последовательности. В этом случае, пренебрегая моментами, обусловленными токами обратной и нулевой последовательности, будем учитывать потери, связанные с протеканием этих токов, и вводить в комплексную схему замещения активные сопротивления обратной и нулевой последовательности.
5. Изменения сопротивлений генераторов и трансформаторов, обусловленные насыщением стали, в расчетах не учитывают или же учитывают приближенным путем, уменьшая сопротивление, которое замещает данный элемент ЭЭС в расчетной схеме замещения. И тогда такая схема будет считаться ненасыщенной, т. е. линейной схемой.
При учете насыщения стали токи КЗ будут увеличенными по сравнению с действительными величинами, также могут оказаться уменьшенными периоды качания ротора генератора (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Влияние насыщения стали на изменение угла :
1 − кривая без учета насыщения стали генератора и трансформатора;
2 − при учете насыщения стали генератора и трансформатора
В приближенных расчетах грубый учет насыщения стали генераторов можно отразить некоторым уменьшением сопротивления, замещающего генератор в расчетной схеме замещения. Приближенно можно принять, что насыщенное = (0,6−0,9)ненасыщенное.
6. В соответствии с упрощенными уравнениями генератор в схеме замещения ЭЭС можно представить ,, причем её поперечная составляющаяЕq' принимается постоянной в течение всего рассматриваемого переходного процесса. Таким образом, . Основанием к
этому допущению служит закон электромагнитной инерции, согласно которому в синхронной машине результирующее потокосцепление ψрез, сцепленное с обмоткой возбуждения, остается в момент возмущения неизменным, а далее медленно изменяется, переходя к ψрез.∞ при t = ∞. Величина Еq' пропорциональна результирующему потокосцеплению ψрез, сцепленному с обмоткой возбуждения (Еq' ≡ ψрез). Следовательно, ЭДС Еq' будет оставаться неизменной в момент любой коммутации, например, в момент короткого замыкания, а далее будет изменяться относительно медленно. ЭДС Еq , которая пропорциональна полному току возбуждения if , в момент коммутации будет изменяться скачком, повторяя закон изменения тока if . В ток возбуждения if входят две составляющие:
а) if е − вынужденная составляющая тока возбуждения, обусловленная действием автоматического регулятора возбуждения;
б) Δ if − свободный ток в обмотке возбуждения.
Таким образом, if = ifе + Δ if. Регулятор возбуждения после аварийного возмущения, которое обычно сопровождается понижением напряжения на шинах генератора, будет увеличивать вынужденную составляющую ifе, стремясь поддерживать напряжение на шинах генератора неизменным. Это приводит к стабилизации ЭДС Еq' на еще большем интервале времени (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Характер изменения ЭДС при аварийном возмущении
Кривые сплошной чертой характерны для нерегулируемого генератора (без АРВ), а штриховой линией – для генераторов с АРВ.
Поскольку все генераторы энергосистемы в настоящее время, как правило, оснащены АРВ, то при приближенном расчете и анализе динамической устойчивости можно считать, что ЭДС Еq'=const.Качественный же анализ процессов при больших возмущениях можно проводить при еще более гру-
бом допущении: принимают за постоянную переходную ЭДС Е'=const, хотя данная ЭДС изменяется в момент коммутации.
Угловые характеристики при будут строиться исходя из уравнения
.
В том случае, когда принимаем за постоянную , то при анализе динамической устойчивости
.