![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Динамическая устойчивость
Электроэнергетическая система динамически устойчива, если при каком-либо сильном возмущении сохраняется синхронная работа всех ее элементов. При исследовании устойчивости необходимо определить, как поведет себя система в экстремальных условиях и какие меры следует принять, чтобы избежать нежелательных последствий. Для выяснения принципиальных положений динамической устойчивости рассмотрим явления, происходящие при внезапном отключении одной из двух параллельных цепей ЛЭП (рис.2.1, а). Результирующее сопротивление в нормальном режиме определяется выражением
хdрез1 = хd + хтр1 + хл/2 + хтр2, (2.1)
а после отключения одной из цепей – выражением
х'dрез2 = х'd + хтр1 + хл + хтр2. (2.2)
Рис. 2.1.Схема электропередачи (а) и схемы ее замещения (б, в)
Рис. 2.2. Угловые характеристики мощности генератора при отключении одной цепи ЛЭП
Рис. 2.3. Неустойчивый (а) и устойчивый (б) режимы работы системы
Так как х'dрез2 > х'dрез1, то справедливо отношение
Рmax2 = Е'Uс /х'dрез2 < Рmax2 = Е'Uс /х'dрез1. (2.3)
Из (2.3) следует, что при неизменных Е', Uс и изменении х'dрез максимальное значение передаваемой мощности меняется. При внезапном отключении одной из цепей ЛЭП ротор не успевает из-за инерции мгновенно изменить угол δ. Поэтому режим будет характеризоваться точкой b на другой угловой характеристике генератора – характеристике 2 на рис. 2.2. После уменьшения его мощности возникает избыточный ускоряющий момент, под действием которого угловая скорость ротора, а следовательно, и угол δ увеличиваются. С увеличением угла мощность генератора возрастает по характеристике 2. В процессе ускорения ротор генератора по инерции проходит точку с, после которой его вращающий момент становится опережающим. Ротор начинает затормаживаться, и начиная с точки d его угловая скорость уменьшается. При этом возникают затухающие колебания вокруг нового установившегося режима, соответствующего точке с. Если угловая скорость ротора возрастает до значения, соответствующего точке е или другим точкам на нисходящей части характеристики Р = ƒ (δ), то генератор выпадает из синхронизма. Следовательно, об устойчивости системы можно судить по изменению угла δ во времени. Изменение δ, показанное на, а, рис.2.3соответствует устойчивой работе системы. При изменении δ по кривой, изображенной на рис.2.3, б, система неустойчива. Рассмотрим переходный процесс при КЗ одной из цепей ЛЭП с последующим ее отключением (рис.2.4, а). Схемы замещения электропередачи для нормального и послеаварийного режимов показаны соответственно на рис.2.4, б и в.
Рис.2.4. Схема электропередачи (а) и схемы ее замещения для нормального (б) и послеаварийного режимов (в)
Угловая характеристика мощности генератора для нормального режима определяется выражением
Р1 = Е'Uc sin δ /х1 (2.4) где х1 = х'dрез1 = х'd + хтр1 + хл/2 + хтр2,
а для послеаварийного режима – выражением
Р111 = Е'Uc sin δ /х111 (2.5) где х111 = х'dрез2 = х'd + хтр1 + хл + хтр2.
Схему замещения электропередачи для аварийного режима можно получить, если в точку КЗ включить шунтирующее сопротивление хк (рис. 2.5, а), значение которого зависит от вида КЗ: хк = 0 при трехфазном КЗ; хк = х2 + х0 при однофазном КЗ и хк = х2х0/(х2 + х0) при двухфазном КЗ на землю, где х0 и х2 – суммарные сопротивления схем нулевой и обратной последовательностей относительно точки КЗ. Рис. 2.5. Схема замещения электропередачи для аварийного режима (а) и её преобразования (б, в)
Схему замещения, показанную на рис. 2.5, а, можно последовательно преобразовать из звезды (рис.2.5, б) в треугольник (рис.2.5, в), в котором хЕ = ха + хк + хахк/хb; хU = хb + хк + хbхк/хa; (2.6) хЕU = ха + хb + хахb/хк.
Сопротивления хЕ и хU, подключенные непосредственно к эдс Е' и к напряжению Uc, на активную мощность генератора в аварийном режиме существенно не влияют и могут не учитываться. При этом вся активная мощность генератора передается через сопротивление хЕU = х11, связывающее эдс генератора Е' с напряжением приемной системы Uc, а угловая характеристика мощности генератора определяется выражением
Р11 = Е'Uc sin δ /х11 (2.7)
Амплитуда угловой характеристики мощности для аварийного режима зависит от сопротивления хЕU. Это сопротивление является взаимным сопротивлением между эдс Е' и Uc. С уменьшением сопротивления шунта сопротивление хЕU увеличивается, что приводит к снижению амплитуды угловой характеристики мощности. Наиболее тяжелым будет аварийный режим при трехфазном КЗ в начале ЛЭП, когда сопротивление хЕU бесконечно велико, а амплитуда угловой характеристики мощности равна нулю. Самый легкий аварийный режим соответствует однофазному КЗ, при котором сопротивление шунта КЗ будет максимальным. Угловые характеристики мощности генератора для нормального Р1(δ), аварийного Р11(δ) и послеаварийного Р111(δ) режимов показаны на рис.2.6. Отдаваемая генератором мощность и угол между эдс Е' и напряжением Uc в нормальном режиме обозначены соответственно Р0 и δ 0. В начальный момент КЗ из-за инерции ротора генератора угол δ мгновенно измениться не может. Это приводит к внезапному уменьшению мощности от точки а на характеристике Р1(δ) до точки b на характеристике Р11(δ). В результате на валу генератора возникает некоторый избыточный ускоряющий момент, обусловленный разностью мощностей первичного двигателя и генератора, под влиянием которого ротор генератора начинает перемещаться относительно вектора напряжения приемной системы (угол δ увеличивается). Этому перемещению соответствует увеличение мощности по характеристике Р11(δ). Если вся кинетическая энергия будет израсходована до достижения генератором угла δ кр (точка f на характеристике Р111(δ)), то под действием избыточного тормозящего момента ротор начинает перемещаться в обратном направлении по характеристике Р111(δ) и после нескольких колебаний перейдет в новый установившийся режим с углом δ у. Если ротор пройдет угол δ кр, то избыточный момент вновь станет ускоряющим. С увеличением угла δ ускоряющий момент ротора будет прогрессивно возрастать, и генератор выйдет из синхронизма. Таким образом, в первом случае система динамически устойчива, а во втором неустойчива.
Рис. 2.6. Угловые характеристики мощности генератора для разных режимов
Рассмотренные переходные режимы системы при разных возмущениях позволяют сформулировать отличительные признаки статической и динамической устойчивости: при статической устойчивости в процессе появления возмущений мощность генератора меняется по одной и той же угловой характеристике, а после их исчезновения параметры системы остаются такими же, как и до появления возмущений; при динамической устойчивости система переходит на другую угловую характеристику, причем после исчезновения возмущений ее параметры отличаются от первоначальных, но остается в допустимых пределах.
|