19.Основные положения анализа динамической устойчивости электростанции, работающей на шины приемной системы неограниченной мощности.

Нарушение устойчивости электростанций, как правило, влечет за собой неустойчивость нагрузки. Точно также и опрокидывание двигателей крупных потребителей, сопровождаемое резким снижением напряжения, может привести к выпадению из синхронизма генераторов, питающих данную нагрузку.

Тем не менее, чтобы иметь суждение о необходимых средствах увеличения устойчивости, уместно поставить вопрос о том, в каких условиях параллельной работы двух станций на общую нагрузку, при каких параметрах схемы и режимах работы системы нарушение устойчивости происходит в результате выпадения из синхронизма генераторов станций или же является следствием опрокидывания двигателей нагрузки.

При неравномерном распределении активных и реактивных мощностей между станциями, и особенно при различающихся индуктивных сопро- тивлениях генераторов и связей (рис.6.33), иными словами, в условиях, приводящих к значительным углам между роторами генераторов в исследуемом режиме, наиболее верятным предсталяется нарушение устойчивости работы станций.

Рис.6.33.Зависимости электромагнитной активной мощности асинхронного двигателя

и синхронизирующей мощности генераторов от скольжения :

а) при ; б) при

В этих случаях расчеты устойчивости следует вести путем определения действительного предела мощности или вычисления синхронизирующей мощности (если в расчетах не предполагается строгий учет характеристики АРВ генераторов). И, наоборот, при симметричных схемах и режимах, приводящих к небольшим начальным углам , казалось бы целесо- образным обращать внимание на устойчивость нагрузки и проверять ус-

устойчивость системы в целом путем построения графика .

Дальнейший анализ этого вопроса привел к результатам, не вполне совпадающими с только что высказанными предположениями, но и не противоречащим им по существу.

Предметом исследования была схема с двумя электростанциями и эквивалентным асинхронным двигателем (рис.6.33).

Вследствие значительной разницы постонных инерции генераторов и двигателя устойчивость последнего проверялась пи постоянстве угла сдви-

га э.д.с. генераторов .

На рис.6.33 показана характеристика активной мощности эквивалент- ного двигателя в зависимости от скольжения , построенная при постоянном угле , отличном от нуля. Здесь же приведены значения синхронизирующей мощности , найденные при работе генераторов при том же значении угла и различных значениях скольжения эквивалентного двигателя.

При этом синхронизирующая мощность определялась при учете нагрузки по статическим характеристикам, соответствующим принятым параметрам эквивалентного асинхронного двигателя. В этих условиях синхронизирующая мощность, изменив знак плюс на минус, проходит через бесконечность, после чего она вновь становится положительной.

Бесконечно больших значений синхронизирующая мощность достигает в точке , соответствующей максимуму характеристики мощности асин- хронного двигателя. При этом положительное значение синхронизи- рующей мощности на второй ветви графика не свидетель- ствует об устойчивости системы в целом, поскольку из-за отрицательных значений производной в этой области становится неустойчивым двигатель. Заметим, что синхронизирующая мощность проходит через нуль в точке , когда производная остается еще положительной.

При уменьшении начального угла обе ветви кривой синхронизиру- ющей мощности сближаются и при угле образуют непрерывную кривую за исключением особой точки (рис.6.33 б), где синхронизи- рующая мощность принимает любые значения от до , а производ- ная становится равной нулю.

Приведенные результаты исследования позволяют заключить, что при любых непрерывных изменениях режима работы рассматриваемой сис- темы, сваязанным с изменением относительного угла сдвига роторов гене- раторов и скольжения эквивалентного асинхронного двигателя, синхронизирующая мощность изменяет знак раньше, чем производная за исключением совершенно симметричного режима с относи- тельным углом сдвига роторов .

Таким образом, неустойчивость генераторных станций всегда предше- ствует возникновению неустойчивости нагрузки или по крайней мере совпадает с ней и для оценки устойчивости системы в целом можно было бы использовать по существу единственный критерий в виде знака син- хронизирующей мощности (то есть определяя действительный предел мо- щности).

Тем не менее, придерживаясь высказанных выше предположений, при симметричных схемах и режимах можно рекомендовать оценку устойчи- вости нагрузки путем построения зависимости , что равносильно использованию критерия , приводящего в симметричных усло- виях к результатам, весьма близким или даже совпадающим с результа-тами оценки устойчивости станций.

Кроме простоты расчетов статической устойчивости путем построения зависимости , целесообразность использования такого подхода обусловлена тем обстоятельством, что наиболее вероятной причиной нарушения статической устойчивости симметричных схем при достаточно тесной связи между электростанциями является именно снижение напряжения в системе в силу каких-либо обстоятельств.

Такого рода аварии, известные под названием “лавины напряжения”, имели место в крупных энергосистемах, когда из-за дефицита реактивной мощности приходилось допускать чрезмерно низкий уровень напряжения в системе.При наличии зависимости допустимые пределы измене- неия напряжения в системе устанавливаются непосредственно по графику.

На практике статическая устойчивость системы должна проверяться не только в нормальных, но и в послеаварийных режимах работы, возникаю- щих в результате отключения линий, трансформатолров или целых участ- ко системы. Запас устойчивости в послеаварийном режиме работы сис- темы может быть допущен меньше, чем в нормальном режиме.

При расчетах статической устойчивости системы существенное значе- ние имеет учет типа автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) генераторов. На практике различают два основных типа АРВ : сильного

действия и пропорционального действия. На рис.6.34 приведены при- мерные внешние характеристики генераторов при наличии и отсутствии АРВ.

Характеристика мощности регулируемых генераторов с АРВ сильного действия может быть построена как внешняя характеристика при постоян- стве напряжения генераторов (что в схеме замещения электропередачи равносильно условию ). Регуляторы сильного действия обеспе- чивают устойчивость при передаче активных мощностей в диапазоне, ограниченным только максимумом внешней характеристики. При этом за-пас устойчивости должен определяться как .

Рис.6.34. Примерный вид внешних характеристик генератора:

1)при отсутствии АРВ; 2) при наличии АРВ пропорционального действия;

3) при наличии АРВ сильного действия

Регуляторы пропорционального действия позволяют обеспечить устойчивость режима в меньшем диапазоне передаваемой мощности. Для практических целей можно ограничиться упрощенным решением задачи, приближенно определяя предел устойчивости как предел мощности по характеристике, построенной при условии постоянства переходной э.д.с генераторов , приложенной в схеме замещения за их переходным сопро- тивлением. .

Действующие нормы устанавливают необходимый запас статической устойчивости для нормальных режимов равным 20%, а для послеава- рийных режимов – 8%.