Устойчивость узлов нагрузки при слабых возмущениях

7.2.1.Расчётные модели узлов нагрузки

Слабые возмущения могут возникать под действием питающей энерге­тической системы (изменения напряжения и частоты), а также в результате изменений режимов работы самой СЭС и ее электроприемни­ков (пуски мощных двигателей колебания момента и перегрузки двигате­лей по условиям технологического процесса; изменение количества пи­тающих линий; оперативные переключения в распределительной сети и т.п.) В таких условиях электроснабжения свойства и тип электроприемни­ков узла нагрузки оказывают существенное влияние на его устойчивость.

Если узлы нагрузки по суммарной потребляемой мощности соизме­римы с мощностью питающей ЭЭС или электрически удалены от источ­ников энергии, то режим их работы при слабых возмущениях может ока­заться неустойчивым.

Статическую устойчивость узла промышленной нагрузки обычно рас­считывают в такой последовательности:

1) замещают узел нагрузки расчетной моделью и определяют ее пара­метры;

2) выделяют существенные параметры и критерии устойчивости для дан­ной схемы электроснабжения;

3) оценивают предельный режим по критическим значениям сущест­вен­ных параметров и запасу устойчивости.

Замена реального узла нагрузки расчетной моделью (построение схемы замещения) при анализе статической устойчивости строится на основе сохранения тождества те­кущих показателей переходного процесса по действительным и эквива­лентным параметрам.

Узел нагрузки с асинхронными двигателями адекватно замещают рас­четной моделью в виде эквивалентного асинхронного двигателя, движе­ние которого описывается теми же уравнениями, что и реальных двигате­лей. Погрешность зависит от способа его осуществления. Можно выделить три группы способов замещения:

-усреднение параметров двигателей при каждом одинаковом значе­нии скольжения, исходя из допущения одинаковых скольжений ре­альных двигателей в одни и те же моменты переходного процесса;

-замещение по совпадению переходных процессов активной и реак­тив­ной мощностей, потребляемых из сети группой реальных двига­телей и их эквивалентом;

-замещение по сохранению пределов динамической устойчивости группы реальных двигателей и их эквивалента.

Выбор критерия замещения зависит от конечной цели поставленной задачи и требуемой точности ее решения. В приближенных оценочных расчетах можно использовать статистические параметры расчетной мо­дели крупного узла нагрузки в виде эквивалентного асинхронного двига­теля[27].

Разнотипность синхронных двигателей в узлах нагрузки небольшая, что позволяет учитывать их по фактическим параметрам и параметрам нормального режима. Замещение больших и разнотипных по технологиче­скому использованию групп синхронных двигателей выполняют раздельно по явно- и неявнополюсным двигателям ввиду различия их асинхрон­ных характеристик, механических постоянных инерции и характеристик приводимых механизмов.

Узел нагрузки, содержащий асинхронные и синхронные двигатели, представляют комплексной расчетной моделью. Ее параметры могут уста­навливаться замещением отдельных составляющих нагрузки, описываться статическими

P_н = F₁ (U, ω); Q_н = F₂ (U, ω)

или динамическими характеристиками.

P_н = F₃ (U, ω, t, dU/dt, dω /dt, …….)

Q_н = F₄ (U, ω, t, dU/dt, dω /dt, …….)

Устойчивость узла нагрузки анализируют по схеме замещения всей СЭС и параметрам ее режима. В зависимости от конкретных условий рас­четную схему электроснабжения приводят к виду, наиболее эффек­тивно обеспечивающему возможность применения того или иного прак­тиче­ского критерия статической устойчивости.

P, Q P, Q P, Q U_c=const P, Q U_c=const

z_{вно Zвно}

U_c=const U_c=const U=var U=var

Q_нм

z_ст z_вн1 z_вн2 z_{вн3 Z ст} z_вн z_вн2 z_вн3

ИРМ

Zст Zст

M MS M MS z_ст

М МS M MS

а б в г

Рис. 7.2. Расчётные модели узла нагрузки

Можно выделить четыре разные расчетные модели узлов на­грузки, которые отличаются друг от друга возможностью использования различ­ных критериев статической устойчивости:

1) напряжение в узле нагрузки является независи­мой переменной, не зависящей от режима работы электроприемников, что позволяет рассчитывать устойчивость независимо от каждой из харак­терных групп электроприемников (рис.7.2, а) по ее основным критериям;

2) характерные группы электроприемников радиально свя­заны через внешние сопротивления с шинами узла нагрузки (рис.7.2, б), напряжение на которых не зависит от режима работы электроприемников;

3) характерные группы электроприемников связаны с сис­темой через общее сопротивление и независимой величиной режима является напря­жение системы (рис. 7.2, г);

4) модель, аналогичная предыдущей, но учитывающая на­личие дополнительных источников реактивной мощности на шинах на­грузки (рис.7.2д).