- •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
Вопросы и задания для самопроверки
1. Основные методы расчета динамической устойчивости.
2. Графический метод анализа динамической устойчивости.
3. Предельный угол отключения КЗ.
4. Методы решения уравнения движения ротора генератора, используемые при анализе динамической устойчивости.
5. Алгоритм расчета динамической устойчивости сложных электроэнергетических систем.
6. Задачи исследования динамической устойчивости.
7. Основные допущения при исследовании динамической устойчивости.
8. Как возникают и развиваются колебания ротора генератора под действием большого возмущения?
9. Особенности основных выражений при анализе динамической устойчивости методом последовательных интервалов.
10. Уравнение движения ротора генератора при различных допущениях.
11. Как с помощью способа площадей оценивается влияние АРВ и АРЧВ на динамическую устойчивость?
12. Особенности учета влияния электромагнитных переходных процессов на протекание электромеханических процессов.
13. Анализ АПВ с помощью способа площадей.
14. Условия успешной синхронизации генераторов.
15. Нелинейные дифференциальные уравнения, описывающие переходные процессы в простейшей электроэнергетической системе при учёте электромагнитных переходных процессов.
4. Асинхронные режимы, ресинхронизация и результирующая устойчивость
4.1. Общая характеристика асинхронных режимов
В электроэнергетических системах
Практически важное значение имеют режимы работы электрических систем при больших отклонениях скорости вращения роторов генераторов или двигателей от синхронной. К таким режимам относятся: работа синхронной машины на шины, где частота отлична от частотыэтой 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, возникающие в системе по различным причинам, называются асинхронными.
Для асинхронных режимов характерны периодические изменения вектора ЭДС хотя бы одной станции системы на угол больше 360 градусов. В сложных системах, содержащих несколько станций, признаком асинхронного хода будет изменение угла какой-либо станции к на угол . Эта станцияк называется работающей или идущей асинхронно (асинхронный ход или асинхронный режим). На рис. 4.1 показано, как меняется положение вектора ЭДС одной из станций при больших качаниях, когда векторперемещается из положения 1 в положение 2, а при асинхронном ходе этой станции вектор перемещается из положения 1 в положение 3, «обогнав» вектор напряжения . На рис. 4.1,б, в показано, как меняется мощность в зависимости от угла и времени. Следует обратить внимание на то, что для больших качаний характерен провал в кривой мощности, появляющийся при переходе углаза 90 градусов. Для асинхронного хода характерно периодическое изменение знака мощности ( рис. 4.1,в).
При асинхронном ходе и скорости больше синхронной генератор, рабо-
тая как асинхронный, выдает активную мощность, которая называется асин-
хронной. 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 ( рис. 4.2).
Рис. 4.1. К определению асинхронного хода:
а– изменение положения ротора (вектора ЭДС) при качаниях и при асинхронном ходе;
б– изменение мощности в зависимости от угла δ;
в– изменения мощности во времени
Средняя асинхронная мощность равна среднему асинхронному моменту, если частота сети зависит от типа и конструкции генератора и величины среднего скольжения.
Типичные зависимости среднего момента от скольжения показаны на рис. 4.3.
Во время асинхронного хода изменяется не только мощность, но и токи статора и ротора, а также результирующее потокосцепление обмотки возбуж-
дения – ЭДС . ЭДСипульсируют около некоторого среднего значе-
-ния. В первом приближении можно считать, что в начале установившегося
асинхронного режима ток, активная и реактивная мощности определяются значением ЭДС исходного режима, если выпадение из синхронизма генератора, не имеющего регулятора возбуждения, происходило медленно.
Рис. 4.3. Средние асинхронные моменты синхронных генераторов различных типов:
1 – для турбогенератора; 2 – для гидрогенератора без успокоительных обмоток;
3 – для гидрогенератора с демпферными обмотками
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 ЭДС или, 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 электроэнергетических системах могут быть случаи, когда из синхронизма на станции одновременно выходят несколько генераторов. 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 точки примерно одинаковые. Постоянная инерции эквивалентного генератора в этом случае находится суммированием приведенных к базисной мощности постоянных инерции отдельных генераторов. Момент эквивалентного генератора принимается равным сумме моментов объединяемых генераторов. Существенное влияние на асинхронный ход оказывает регулятор скорости. Для регулятора скорости эквивалентного генератора рекомендуется принять средневзвешенное значение соответствующих параметров серводвигателей и регуляторов, установленных на эквивалентируемых генераторах:
– эквивалентная постоянная серводвигателей
;
– эквивалентный коэффициент неравномерности
.
Ряд проведенных исследований показал, что такое эквивалентирование в большинстве случаев дает практически удовлетворительные результаты.