![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Общая характеристика проблемы
Часть электроэнергетической системы, непосредственно осуществляющая снабжение электрической энергией потребителей, называется системой электроснабжения. Она содержит питающие и распределительные сети, трансформаторы, компенсирующие устройства (синхронные компенсаторы, конденсаторы) и устройства, в которых электрическая энергия используется в производственных или бытовых целях. Эти устройства обычно называются приемниками электрической энергии, нагрузками. Места подключения отдельныхсистемэлектроснабжения к высоковольтным сетям электрических систем называются узлами нагрузки. При нормальной работе систем электроснабжения и во время различных пусков и остановок оборудования происходят нормальные переходные процессы. Отключение отдельных элементов, короткие замыкания в них приводят к аварийным переходным процессам. Установившиеся режимы и переходные процессы в системах электроснабжения должны удовлетворять общим требованиям, которые сформулированы применительно к электрической системе в целом. Переходные процессы в системах электроснабжения можно различать по виду возмущения (малое, большое, длительное). В нормальном режиме системы при малых его возмущениях возникает необходимость проверки статической устойчивости синхронных двигателей, синхронных компенсаторов, больших групп асинхронных двигателей, которые, имея мощность, соизмеримую с мощностью питающих их генераторов, могут оказаться неустойчивыми, причем эта неустойчивость может проявиться в виде специфического явления, называемоголавиной напряжения. Пуски двигателей, резкие колебания момента на их валу и т.д. приводят к изменениям значения и фазы напряжения в узлах нагрузки. Отклонения этих величин не должны превышать допустимых пределов. Влияние резких изменений режима двигателей обычно заметно проявляется в распределительных сетях в виде колебаний напряжения. Более медленные изменения режимов двигателей, связанные с технологическими процессами, в которых участвуют двигатели, преимущественно отражаются на уровнях напряжения в питающих сетях (на отклонении напряжения). Такие нарушения режима, как короткие замыкания в элементах питательных сетей, отключения и повторные включения синхронных двигателей, самозапуск асинхронных двигателей после перерывов питания, самовозбуждение и самораскачивание двигателей при работе на емкостное сопротивление и т.д., могут существенно сказываться на режиме всей системы электроснабжения, поэтому переходные процессы в ее элементах рассматриваются не только с точки зрения обеспечения их надежности и устойчивости, но и с точки зрения обеспечения надежности всей системы электроснабжения. Переходные процессы в узлах нагрузки могут рассматриваться с двух точек зрения: -поведения собственно нагрузки при переходных процессах и влияния этих процессов на работу потребителей (например, ухудшение качества продукции при изменении скорости двигателей во время изменения напряжения или частоты, мигание ламп при колебаниях напряжения и т.п.); -влияния переходных процессов в нагрузке на режим системы в целом(например, самозапуск двигателей может привести к недопустимому снижению напряжения в системе и даже к нарушению ее устойчивости). Кроме того, процессы, непрерывно происходящие в какой-либо нагрузке, могут оказывать неблагоприятное влияние на работу остальных потребителей системы.
7.1. Представление нагрузки при расчёте устойчивости СЭС При расчетах устойчивости СЭС в зависимости от особенностей решаемой задачи нагрузки могут быть представлены в схемах различными расчетными моделями. Полнота математического описания электрической нагрузки оказывает существенное влияние на результаты расчетов электромеханических переходных процессов. При определении полноты учета нагрузки исходят из необходимости обеспечения требуемой точности конечных результатов, стремления сократить объемы исходной информации и вычислений. На режим электропотребления и на устойчивость узлов нагрузки СЭС оказывают влияние состав электроприемников и их параметры. Наиболее широкое распространение в СЭС получили cледующие характерные группы электроприемников; -силовые общепромышленные установки; -электродвигатели производственных механизмов; -электротехнологические установки; -электрические осветительные установки; -преобразовательные установки. В практике исследования электромеханических переходных процессов используют расчетные модели нагрузки, которые описывают простейшую одноузловую схему. Комплексные расчетные модели нагрузки включают в себя уравнения эквивалентных асинхронного и синхронного двигателей, а также статической нагрузки. Под статической нагрузкой zcт понимают нагрузку, создаваемую электроприемниками, в которых отсутствует вращающееся магнитное поле: электротехнологические, осветительные установки, коммунально-бытовые приборы. К статической нагрузке относятся также индуктивные и активные сопротивления элементов сети, потери на намагничивание, конденсаторные батареи, емкость ВЛ и КЛ и др. Значение zcт в общем случае зависит от напряжения. Двигательная нагрузка математически описывается по-разному в зависимости от числа двигателей, входящих в состав узла нагрузки [27]: -в узлах нагрузки с малым числом электродвигателей каждый из них учитывается своими уравнениями и параметрами движения и непосредственно вводится в расчет; -в узлах нагрузки, включающих в себя группы различных электродвигателей, относящихся к одному производству, группы заменяются небольшим числом эквивалентных электродвигателей с параметрами, которые рассчитываются по определенным правилам на основании данных о конкретных двигателях; -крупные узлы нагрузки описываются с использованием ряда конкретных данных о составе нагрузки и параметрах питающей сети, а также информации, полученной в результате вероятностно-статистического анализа. Иногда нагрузку моделируют в виде постоянного сопротивления r + jx, что упрощает расчеты, но приводит к существенным погрешностям. Статические и динамические характеристики нагрузки. При исследовании устойчивости нагрузки СЭС необходимо располагать статическими и динамическими характеристиками основных потребителей энергии. Вид характеристик нагрузки определяется параметрами электроприемников, а также влиянием потерь мощности и напряжения в элементах распределительной сети. Статические характеристики нагрузки представляют собой зависимости между параметрами режима при медленных изменениях процессов, например, зависимости Р = f (δ) для синхронных и Р = f (s) для асинхронных двигателей. Узлы нагрузки характеризуются обычно статическими характеристиками в виде зависимости потребляемых активной Р и реактивной Q мощностей от медленно изменяющегося напряжения U. Графическое изображение таких характеристик показано на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Статические характеристики узла нагрузки
При расчетах статической устойчивости СЭС обычно пользуются типовыми статическими характеристиками комплексной нагрузки, составленными проектными организациями для определенных групп потребителей СЭС. При расчетах динамической устойчивости СЭС нагрузку также можно описывать статическими характеристиками. Это, конечно, приводит к заметным погрешностям, поскольку зависимости мощности от напряжения в переходном и установившемся режимах разные. Так, при возникновении короткого замыкания напряжение снижается практически мгновенно. По мере изменения и скольжения двигателей в режиме КЗ изменяется также мощность, а при отключении КЗ возникает новый скачок активной и реактивной мощностей. Такие процессы можно представить в координатах Р, U и Q, U динамическимихарактеристиками, описывающими изменение указанных координат во времени или напряжения). Динамические характеристики нагрузки определяются не только параметрами нагрузки, но и параметрами СЭС и режимами всей ЭЭС. Разница между статическими и динамическими характеристиками дает ту погрешность, которая возникает при использовании статических характеристик в расчетах динамической устойчивости СЭС.
|