- •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
3.9. Применение способа площадей при анализе действия автоматического регулирования
Рассмотрим возможности применения способа площадей при анализе эффективности увеличения (форсирования) возбуждения, применяемого для улучшения динамической устойчивости. Увеличение тока возбуждения позволяет увеличивать амплитуду характеристики отдаваемой мощности во время аварийного и послеаварийного режима и уменьшить этим сброс нагрузки и вылет угла, способствуя сохранению устойчивости.
Представим на рис. 3.16 характеристики переходного процесса при коротком замыкании и его отключении в случае, когда возбуждение форсируется (здесь же для сравнения покажем процесс, когда форсирование не производится).
Рис. 3.16. Эффект форсирования возбуждения:
I – характеристика нормального режима; II' – характеристика послеаварийного режима (без форсирования); II – группа характеристик послеаварийного режима, построенных для разных значений тока возбуждения; III – характеристика режима короткого замыкания (участок 2– 3 – запаздывание форсирования; 3–4 – форсирование возбуждения во время короткого замыкания; 5–5'–6 – форсирование возбуждения в послеаварийном режиме; 6–7 – процесс при постоянном значении тока возбуждения)
Если бы ток возбуждения оставался постоянным, равным начальному значению, то при коротком замыкании и его отключении энергия при ускорении ротора определялась бы площадкой 1–2–3–3'–4–5–а–5'–1.
Энергия при торможении ротора, определяющаяся площадкой а–б–с, была бы много меньше площадки ускорения, что означало бы неустойчивость системы.
Если после некоторого запаздывания, определяющегося участком 2–3, ток возбуждения начинает увеличиваться, то площадка ускорения 1–2–3–4–5–5'–1 оказывается меньше на площадки 3−3'−4−3 и 5−а−5'−5. Площадка возможного торможения напротив возрастает, приобретая значение 5'−6−7−5'. Участок 5'–6 соответствует продолжающемуся форсированию тока возбуждения, достигшему потолочного (наибольшего допустимого) значения (точка 6).
Из приведенных характеристик очевидно, что при сбросе нагрузки, вызванном коротким замыканием или другим нарушением режима, необходимо стремиться как можно скорее и значительнее увеличить ток возбуждения генератора. При этом увеличивающийся ток возбуждения создает дополнительный тормозящий момент, способствующий сохранению устойчивости. Однако увеличение тока возбуждения полезно только пока увеличивается угол. После того как угол достиг своего максимального значения и начал уменьшаться, уже нет надобности продолжать увеличивать или поддерживать ток возбуждения. Напротив, при уменьшении угла его следует снижать. Если ток ротора не будет снижаться, то возникнут большие колебания угла, и генератор может выпасть из синхронизма во втором цикле качаний.
3.10. Условия успешной синхронизации
При точной синхронизации генератора с системой напряжение генератора устанавливается равным напряжению шин, к которым подключается этот генератор. Скорость вращения генератора соответствующим регулированием подачи энергоносителя в турбину делается возможно более близкой к синхронной.
Если включение происходит при скорости, отличной от синхронной, то это означает, что генератор в момент включения имеет дополнительную кинетическую энергию, которая должна быть израсходована. Механическая мощность при точной синхронизации весьма мала .
Если включение происходит в момент, когда угол между ЭДС Еи напряжениемUравен δвкли , то для успешного включения должно выполняться соотношение
(3.23)
Графически это показано на рис. 3.17.
Рис. 3.17. Проверка успешности синхронизации
На основании отношения (3.23) легко определить относительную скорость включения , при которой процесс синхронизации может пройти успешно:
. (3.24)
При относительной скорости большей кинетическая энергия, накопленная ротором в относительном движении, не израсходуется при торможении и синхронизация окажется неуспешной, т. е. генератор, подключенный к сети, выпадает из синхронизма.
Из графических соотношений (рис. 3.17) и полученной формулы очевидно, что наибольшее допустимое отклонение скорости зависит от угла включения δвкл.