Лекция 9 Тема. Асинхронные режимы, ресинхронизация и результирующая устойчивость. Мероприятия по повышению статической и динамической устойчивости

Цель лекции –изучение электромеханических переходных процессов при больших отклонениях скорости вращения роторов генераторов или двигателей от синхронной.

План лекции:

1. Характеристика асинхронных режимов

2. Возникновение асинхронного режима

3. Параметры электрических систем при асинхронных режимах

1. Характеристика асинхронных режимов в электрических системах

Практически важное значение имеют режимы работы электрических систем при больших отклонениях скорости вращения роторов генераторов или двигателей от синхронной. К таким режимам, например, относятся: работа синхронной маши­ны на шине, где частота ω_а отлична от частоты ω этой машины, ресинхронизация после нарушения устойчивости, самосинхронизация генераторов, автоматическое повторное включение с самосинхронизацией (АПВС) или без контроля синхронизма (АПВбС), асинхронный пуск двигателей и компенсаторов, самозапуск двигателей. Все эти режимы, по различным причинам возникающие в системе, называются асинхронньми.

Для асинхронных режимов характерно периодическое изменение вектора э.д.с. хотя бы одной станции системы на угол, больший 360 градусов. Эта станция называется работающей или идущей асинхронно (асинхронный ход или асинхронный режим).

На рис.1 показано, как меняется положение вектора э.д.с. Е одной станций системы при больших качаниях, когда вектор перемещается из положения 1 в положение 2, и при асинхронном ходе этой станции, когда из положения 1 вектор перемещается в положение 3,«обогнав» вектор напряжения U. Мощность синхронной машины, обусловленная ее возбуждением (синхронная мощность), меняется в зависимости от угла б и времени примерно по синусоидальному закону.

Следует обратить внимание на то_, что для больших качаний в отличие от асинхронного хода характерен провал в зависимости Р = f(t), появляющийся при переходе угла 6 за 90°. Для асинхронного хода характерно именно периодическое изменение знака синхронной мощности.

При асинхронном ходе и скорости больше синхронной генератор, работая как асинхронный, выдает активную мощность, которая называется асинхронной.

Если бы генератор был идеально симметричен, то асинхронная мощность при данном скольжении была бы постоянной. Наличие несимметрии (явнополюсность, одноосная обмотка возбуждения и т. д.) приводит к тому, что асинхронная мощ­ность пульсирует около некоторого среднего значения — средней асинхронной мощности.

Средняя асинхронная мощность (средний асинхронный момент) зависит от типа и конструкции генератора и от величины среднего скольжения.

Во время асинхронного хода изменяется не только мощность Р, но и токи ста­тора I и ротора I_в = Е_д, а также результирующее потокосцепление обмотки возбуж­дения — э.д.с. Э.д.с. E_q и E_q' пульсируют около некоторого среднего значения.

При первом приближении можно считать, что в начале установившегося асинхрон­ного режима ток, активная к реактивная мощности определяются значением э.д.с. Е_q исходного режима, если выпадение из синхронизма генератора, не имеющего регулятора возбуждения, происходило медленно. Если генератор имеет регулятор возбуждения, поддерживающий постоянство результирующего потокосцепления с обмоткой возбуждения, или выпадение произошло в результате резкого воз­мущения (например, короткого замыкания), то можно грубо полагать, что пара­метры установившегося асинхронного режима определяются э.д.с. E'_qQ, отвечаю­щей исходному режиму.

Указанные рекомендации очень приближенны, и с их помощью можно полу­чить только ориентировочные результаты. Но пока достаточно простой, обоснован­ной и точной в смысле совпадения с экспериментом методики не имеется.

Все рассуждения относились к асинхронному режиму одного генератора. Однако в сложных электрических системах могут быть два случая, когда из синхронизма на станции одновременно выходят несколько генераторов иле несколько стан­ций.

При анализе вся эта группа генераторов заменяется одним эквивалентным. Разумеется, такая замена может быть сделана довольно приближенно при соблюдении ряда условий и прежде всего при условии, что параметры всех объединяемых генераторов и их удаленность от узловой точка примерно одинаковы. Постоянная инерции эквивалентного генератора в этом случае находится, как обычно, суммированием приведенных к базисной мощности постоянных инерции отдельных генераторов. Момент эквивалентного генератора принимается равным сумме моментов объединяемых генераторов. Существенное влияние асинхронный ход оказывает регулятор скорости. Для регулятора скорости эквивалентного генератора рекомендуется принять средне­взвешенное значение соответствующих параметров серводвигателей и регуляторов, установленных на эквивалентируемых генераторах.

Ряд проведенных исследований показал, что эквива-лентирование в большинстве случаев дает практически удовлетворительные результаты.