4. Устойчивость узла нагрузки, присоединённого к центру питания через общее сопротивление

Если группы двигателей узла нагрузки присоединены к центру пита­ния с напряжением U_c = const через электрическую сеть (рис.7.2,в), то ус­ловия устойчивости узла нагрузки существенно зависят от параметров электрической сети (z_вн) и режима работы всех электроприемников.

В этом случае напряжение U в узле нагрузки является величиной пе­ременной и его значение будет зависеть от указанных факторов. По­этому устойчивость узла нагрузки оценивают на основе независимой переменной – напряжения в узле нагрузки, используя косвенные критерии:

dU_c / dU > 0 или dΔQ / dU < 0.

Рис.7.4. К оценке статической устойчивости узла нагрузки

по крите­рию dUc/dU > 0

Переменные режима можно аналитически связать между собой, воспользовавшись статическими характеристиками узла нагрузки

P_н = F₁(U) и Q_н = F₂ (U);

. (7.3)

Исследование этого выражения в области значений функций

Q_н = F₂ (U , ω); Р_н = F₁ = (U , ω)

преследует цель установить координаты U_с.min и U_кр минимума функции, которые соответствуют границе статической устойчивости dU_c/dU = 0 (рис.7.4).

В соответствии с критерием dΔQ/dU < 0 статическую устойчивость оценивают по нарушению в узле нагрузки баланса реактивной мощности, вызываемого снижением напряжения. Для точки равновесия режима должно выполняться условие баланса Q_c = Q_н, а в ее окрестности – нера­венство d(Q_c – Q_н) /dU > 0. Метод исследования приращения реактивной мощности

ΔQ = Q_с – Q_н

выбирают в зависимости от исходной информации об узле нагрузки. Если известны статические характеристики нагрузки (зависимости актив­ной и реактивной мощности от напряжения и частоты), то условия стати­ческой устойчивости определяют как координаты предельного режима со­хранения статической устойчивости по (7.3) и зависимости

.

Рис. 7.5. Схема замещения СЭС с асинхронной и синхронной

на­грузкой и зависимости ее существенных переменных

При этом координаты предельного режима сохранения статической устойчивости соответствуют экстремальной точке (U_c.кр, Q_эк.) критерия ус­тойчивости dU_c./dU > 0.

Если статические характеристики нагрузки неиз­вестны, то статическую устойчивость узла нагрузки анализируют графиче­ским исследованием выражения

ΔQ = Q_c – (Q_с.дв.+ Q_ас.дв.)

по зависимостям составляющих ее правой части от напряжения в узле нагрузки. Цель графоаналитического анализа – установить границу ста­тической устойчивости режима по условию dΔQ/dU = 0. Методика ана­лиза показана на рис.7.5.

Q_c – реактивная мощность, поступаемая из системы;

Q_с.дв,Q_ас.дв – реактивная мощность, генерируемая и потребляемая со­ответственно синхронными и асинхронными двигателями. Уравнения для расчета этих величин можно найти в [1; 4; 5; 6].

7.2.5. Влияние компенсации реактивной мощности на устойчивость узла нагрузки

Влияние включения в нагрузку статических конденсато­ров (рис. 7.2,г). Конденсаторы улучшают cosφ и обеспечивают поддержа­ние напряжения при изменении режима; однако это может резко ухудшить статическую устойчивость узла нагрузки При включении статических конденсаторов в составе мощности нагрузки появляется отрицательная составляющая U² /x_к.б. и суммарная кривая ∑Q_нагр = f( U ) оказывается пологой. В свою очередь, эдс эквивалентного генератора при включении конденсаторов уменьшается, что приводит к деформации характеристики ∑Q_ген. В результате запас устойчивости узла на­грузки при включении также уменьшается.

Исправить это положение можно, увеличивая в составе нагрузки число двигателей с регулируемым возбуждением.

Рис. 7.6. Устойчивость комплексной нагрузки: а - схема системы; б - влияние

конденсаторов на устойчивость нагрузки; в - влияние изменения

коэффициента мощности на критическое напряже­ние

8. УСТОЙЧИВОСТЬ УЗЛОВ НАГРУЗКИ

ПРИ БОЛЬШИХ ВОЗМУЩЕНИЯХ

8.1. Резкие изменения параметров режима

в системах электро­снабжения

К резким изменениям режима СЭС, которые могут нарушить ее устой­чивость, приводят разные причины:

• аварии и перегрузки в распределительных или питающих сетях, ко­гда в начальный момент времени t₀ напряжение резко уменьшается со значения U₀ до U_1, а затем через время t₁ вновь восстанавливается до значения U₀ (рис. 8.1);

• отключение узла нагрузки с последующим включением его через время t₁, когда в течение времени от t₀ до t₁ наступает перерыв в электро­снабжении потребителей (U₁ = 0);

• изменение момента сопротивления при увеличении нагрузки на приводимом двигателем механизме с последующим восстановлением прежнего момента М_ст.0 через время t₁ (рис. 8.1,б).

• процессы, возникающие при АПВ и при АВР;

• пуск двигателей;

• самозапуск двигателей.

Рис 8.1. Изменение режима работы СЭС при снижении напряжения и увеличении

момента сопротивления