Вопросы 5 Устойчивость системы электроснабжения

Система должна быть устойчива при этих малых возмущениях. Иначе говоря, она должна обладать статической устойчивостью.

Под статической устойчивостью, вообще говоря, понимают способность системы самостоятельно восстановить исходный режим работы при малом возмущении. Статическая устойчивость является необходимым условием существования установившегося режима работы системы, но отнюдь не предопределяет способности системы продолжать работу при резких наруше­ниях режима, например при коротких замыканиях.

Аварийные переходные процессы возникают при резких аварийных изменениях режима, например, при к.з. элементов системы и последующем их отключении, при изменении схемы электрических соединений элементов системы.

Большие возмущения в системе при аварийных переходных процессах приводят к значительным отклонениям параметров режима к большим возмущениям, устойчивость по отношению к которым определяют как динамическую.

При этом под динамической устойчивостью понимают способность системы восстанавливать после больших возмущений свое состояние, практически близкое к исходному.

ПРИМЕР

В режиме работы в точке а , мощности генератора и турбины уравновешивают друг друга. Если допустить, что угол получает небольшое приращение , то мощность генератора, следуя синусоидальной зависимости от угла, также изменится на некоторую величину , причем, как видно из рис. , в точке а положительному приращению угла соответствует также положительное изме­нение мощности генератора . Что же касается мощности турбины, то она не зависит от угла и при любых изменениях последнего остается постоянной и равной . В результате изменения мощности генератора равновесие моментов турбины и генератора оказывается нарушенным и на валу машины возникает избыточный момент тормозящего характера, поскольку тормозящий момент генератора в силу положительного изменения мощности преобладает над вращающим моментом турбины.

Под влиянием тормозящего момента ротор генератора начинает замедляться, что обусловливает перемещение связанного с ротором вектора э.д.с. генератора Е в сторону уменьшения угла . В результате уменьшения угла вновь восстанавливается исходный режим работы в точке а и, следовательно, этот режим должен быть признан устойчивым. К тому же выводу можно прийти и при отрицательном приращении угла в точке а.

Рис. 2. Влияние АПВ на динамическую устойчивость СЭС.

Успешное АПВ увеличивает площадь возможного торможения (рис. 2), что способствует сохранению динамической устойчивости СЭС.

Номинальный режим, угловая характеристика мощности которого соответствует кривой Ӏ, характеризуется параметрами

; ,

где – Э.Д.С. в статоре; – синхронное сопротивление статора; – сопротивление трансформатора.

При аварийном режиме (кривая II)

;

В послеаварийном режиме (кривая III)

;

В режиме, соответствующем успешному АПВ, кривая IV совпадает с кривой и характеризуется параметрами

;

Вопрос 6 Схемы замещения сети. Назначение. Продольные и поперечные ветви схем замещения

Параметры и схемы замещения линий электропередачи

         В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи (активное и реактивное сопротивления, активная и емкостная проводимости) равномерно распределены по ее длине. Для линии сравнительно небольшой длины распределенность параметров можно не учитывать и использовать сосредоточенные параметры: активное и реактивное сопротивления линии R_л и X_л, активную и емкостную проводимости линии G_л иB_л.

Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше длиной до 300 - 400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис.3.1).

Рис. 3.1. П-образная схема замещения воздушной линийэлектропередачи

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

		Rл=roL,			(3.1)
где	ro - удельное сопротивление, Ом/км, при температурепровода +20°С;
	L - длина линии, км.

Удельное сопротивление г₀ определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. При температуре провода, отличной от 20⁰С, сопротивление линии уточняется.

         Реактивное сопротивление определяется следующим образом:

	Xл=xoL,		(3.2)
где		xo - удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

 Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения x_o:

 

где	rпр – радиус провода, см;
	Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяемое следующим выражением:

 

где

Dab, Dbc, Dca – расстояния между проводами соответственно фаз a, b, c, рис.3.2.

 При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение x_o из-за влияния второй цепи в первую очередь зависит от расстояния между цепями. Отличие x_o одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5—6 % и не учитывается при практических расчетах.

 

В линиях электропередачи при U_ном  ЗЗ0кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько (N) проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. Эквивалентный радиус расщепленной фазы:

где

a – расстояние между проводами в фазе.

          Для сталеалюминиевых проводов x_o определяется по справочным таблицам в зависимости от сечения и числа проводов в фазе.

Активная проводимость линии G_л соответствует двум видам потерь активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы, поэтому потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях напряжением 110кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздухвокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение - корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода. Наименьшие допустимые сечения проводов воздушных линий нормируются по условию образования короны: 110кВ — 70 мм²; 220кВ —240 мм²; 330кВ –2х240 мм²; 500кВ – 3х300 мм²; 750кВ – 4х400 или 5х240 мм².

При расчете установившихся режимов электрических сетей напряжением до 220кВ активная проводимость практически не учитывается. В сетях с U_номЗЗ0кВ при определении потерь мощности и при расчете оптимальных режимов необходимо учитывать потери на корону:

где

Рк0 - удельные потери активной мощности на корону, g0 -удельная активная проводимость.

 Емкостная проводимость линии B_л обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод - земля и определяется следующим образом:

B_л= b_oL, (3.7)

где b_о - удельная емкостная проводимость, См/км, котораяможет быть определена по справочным таблицам или последующей формуле:

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ линия электропередачи обычно представляется более простой схемой замещения (рис.3.3,б). В этой схеме вместо емкостной проводимости (рис.3.3,а) учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий. Половина емкостной (зарядной) мощности линии, Мвар, равна:

где	UФ и U – фазное и междуфазное напряжение, кВ;
	Ib – емкостный ток на землю.

Рис. 3.3. Схемы замещения линий электропередачи:а, б - воздушная линия 110-220-330 кВ; в - воздушная линия Uном 35 кВ; г -кабельная линия Uном10 кВ

 Из (3.8) следует, что мощность Q_b, генерируемая линией, сильно зависит от напряжения. Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность можно не учитывать (рис.3.3, в). Для линий U_ном  ЗЗ0 кВ при длине более 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии. Схема замещения таких линий – четырехполюсник.

Кабельные линии электропередачи также представляют П-образной схемой замещения. Удельные активные и реактивные сопротивления r_o, x_oопределяют по справочным таблицам, так же как и для воздушных линий. Из (3.3), (3.7) видно, что x_o уменьшается, а b_o растет при сближении фазных проводников. Для кабельных линий расстояния между проводниками значительно меньше, чем для воздушных, поэтому x_o мало и при расчетах режимов для кабельных сетей напряжением 10 кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление (рис.3.3, г). Емкостный ток и зарядная мощность Q_b в кабельных линиях больше, чем в воздушных. В кабельных линиях высокого напряжения учитывают Q_b (рис.3.3, б). Активную проводимость G_л учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

Продольная часть схемы замещения содержит R_т и X_т - активное и реактивное сопротивления

Поперечная ветвь схемы состоит из активной и реактивной проводимостей G_т и B_т