мощности генераторов и к дальнейшему снижению частоты. На электрических станциях имеется множество вентиляторов, насосов, обеспечивающих работу собственных нужд. Их производительность пропорциональна третьей степени частоты и резко падает при снижении частоты, что ставит под угрозу работу электростанций.

При снижении частоты в системах электроснабжения потребителей происходит ухудшение работы электроприводов и снижение выработки продукции.

Сдругой стороны, мощные электроприемники, особенно с резкопеременной нагрузкой, влияют на колебания частоты. Так активная мощность, потребляемая тиристорными преобразователями главных приводов прокатных станов, изменяется от нуля до максимального значения за время менее 0,1 с, вследствие чего колебания частоты могут достигать больших значений.

Сучетом сказанного колебания частоты ∆ при работе упомянутых электроприводов определяются по следующей упрощенной формуле:

Резкие быстропеременные набросы активной мощности отрицательно сказываются на работе генераторов и турбин электрических станций и параллельно включенных электродвигателей. Они могут вызывать нарушение устойчивости и оказывают механические воздействия на редукторы и механизмы.

В схемах электроснабжения предприятий с резкопеременными нагрузками для снижения колебаний частоты предусматриваются мероприятия по увеличению мощности к. з. в точках присоединения электроприемников с резкопеременной и спокойной нагрузкой. Если этого недостаточно, то питание резкопеременных нагрузок выделяют на отдельные трансформаторы или отдельные ветви расщепленных обмоток трансформаторов.

3.4.Определение частоты в энергосистеме при динамических изменениях нагрузки

Изменения частоты в энергосистеме, сохраняющей устойчивую работу, наблюдаются в сравнительно узком диапазоне, поэтому статические характеристики генераторов и нагрузки по частоте можно считать практически линейными. Как и для генераторов, наклон характеристики нагрузки к оси мощностей можно определить коэффициентом статизма характеристики нагрузки н, выражаемым формулой

Как следует из формул (3.1) и (3.4) и рис. 3.3, статизм характеристики генератора отрицателен, а статизм характеристики нагрузки положителен.

25

Аналогично можно определить крутизну характеристики нагрузки как величину, обратную статизму:

Величина статизма характеристики нагрузки определяется ее свойствами, структурой электроприемников. Обычные вариации структуры электроприемников приводят к тому, что статизм нагрузки варьируется в диапазоне 0,5...1,0. Соответственно крутизна –– в диапазоне 1...2. При отсутствии регуляторов скорости турбин статизм частотной характеристики генераторов равен бесконечности, а ее крутизна –– нулю. При этом изменение частоты в энергосистеме при изменении подключенной мощности нагрузки целиком определяется свойствами характеристики нагрузки, то есть ее крутизной и статизмом.

В периоды утренних подъемов и ночных сбросов электропотребления динамические изменения нагрузки могут достигать больших значений –– до 10…15 % за 30 минут. За это короткое время регулирование частоты, осуществляемое оперативным персоналом энергосистемы без участия автоматических регуляторов, невозможно реализовать. Между тем, как следует из формулы (3.4), изменение частоты за такой период может достигать

∆ ⁄ 0,5 … 1 0,1 … 0,15 0,05 … 0,15 ,

то есть 2,5 ... 7,5 Гц, что совершенно недопустимо.

Для того чтобы частота изменялась меньше, целесообразно иметь возможно меньший статизм регуляторов скорости турбин или характеристики генераторов (или, что то же самое, как можно большую крутизну характеристики генераторов, поскольку она оказывает благотворное действие на поддержание частоты в системе). Однако слишком малые значения статизма характеристики трудно реализовать из-за наличия зоны нечувствительности характеристики (рис. 3.4, а), приводящей к неоднозначности процесса установления определенной мощности генераторов (∆ г на рис. 3.4, а).

По этой причине статизм характеристики генераторов ограничивается величиной 0,05 ... 0,1, а ее крутизна соответственно 20...10.

∆

∆ н

г

Рис. 3.4. Зона нечувствительности (а)

и регулирование при изменении нагрузки (б)

26

Рассмотрим процесс регулирования частоты при подключении дополни-

которой величины . При этом мощность генераторов в соответствии с дейст-

Рассмотрим возможное изменение частоты в системе за время порядка 30 минут с учетом введенных выше диапазонов возможного изменения крутизны характеристик нагрузки и регуляторов скорости турбин и скорости изменения нагрузки в системе.

Из формулы (3.7) изменение частоты определяется выражением

регуляторов скорости турбин может быть недостаточно для того, чтобы обеспечить качественное поддержание частоты.

Тем более это становится невозможным, если в системе недостаточен резерв генерирующей мощности. В рассмотренном выше примере (рис. 3.4)

Однако этого может не быть, если величина новой подключаемой нагрузки достаточно велика (рис. 3.5).

27

поскольку регулирование частоты осуществляется как за счет генераторов, так и за счет регулирующего эффекта нагрузки.

Оставшаяся часть новой подключаемой нагрузки ∆ ∆ ∆ будет обеспечиваться исключительно за счет снижения частоты при действии только регулирующего эффекта нагрузки:

Решение.

1. При снижении частоты до значения (рис. 3.5) на первой стадии процесса регулирования, определяемой действием регуляторов скорости и полным использованием мощности генераторов, изменение частоты будет определяться формулой (3.9), тогда

28