27.Общая характеристика асинхронных режимов в эл.Системе: условия возникновения, возможность существования, мероприятия по их устранению.

Режимы работы электрических систем при больших отклонениях частоты вращения роторов генераторов или двигателей от синхронной имеют важное значение. К ним относятся: асинхронный пуск синхроннвых двигателей и компенсаторов, самозапуск двигателей, работа синхронной машины на шины, где частота отлична от частоты этой машины, ресинхронизация после нарушения устойчивости (мероприятия по обеспечению вхождения в синхронизм) и др. Все эти режимы называются асинхронными.

Для асинхронных режимов характерно периодическое изменение положения вектора э.д.с. хотя бы одной станции системы на угол , больший . Эта станция называется работающей или идущей асинхронно (асинхронный ход или асинхроннвый режим).

На рис.9.1 а показано, как меняется положение вектора э.д.с. одной из станций системы при больших качаниях, когда вектор перемещается из положения 1 в положение 2 и при асинхронном ходе станции, когда из положения 1 вектор перемещается в положение 3, «обогнав» вектор напряжения .

Рис.9.1. Копределению асинхронного хода:

а) изменение положения ротора (вектора э.д.с.) при качаниях и при асинхронном ходе;

б) изменения активной мощности в зависимости от угла ;

в) изменения актитвной мощности в зависимости от времени

На рис.9.1 б, в показаны характеристики активной мощности синхронной машины, обусловленные ее возбуждением (синхронная мощность) в зависимости от угла и времени . Следует обратить внимание на то, что при больших качаниях (в отличие от асинхронного хода) в зависимости появляется провал при переходе угла за , а для асинхронного хода характерно периодическое изменение знака синхронной мощности.

При асинхронном ходе и частоте вращения ротора синхронной машины больше синхронной генератор, работая как асинхронный, выдает в сеть так же активную мощность, которая называется асинхронной, при этом поглощая из сети реактивную мощность.

Из-за того, что ротор генератора несимметричен (явнополюсность, наличие одноосной обмотки возбуждения и т.д.) асинхронные (активная и реактивная) мощности и, как следствие, напряжение на шинах генератора, имеют пульсирующий характер во времени (рис.9.2).

Рис.9.2. Изменения активной(а) и реактивной (б) асинхронных мощностей и

напряжения (в) от времени при постоянном среднем скольжении

ротора синхронной машины

Величины активной и реактивной асинхронных мощностей зависят от типа, конструкции синхронной машины и от величины ее среднего скольжения .

Во время асинхронного хода синхронной машины изменяются не только мощности и , но и токи статора и ротора , а также результирующее потокосцепление обмотки возбуждения (определяющее значение э.д.с. ).

9.1.2. Возникновение асинхронного режима

Причины появления асинхронного режима могут быть различными:

1) исчезновение(потеря) возбуждения (рис.9.3);

2) нарушение динамической устойчивости после резкого возмущения (толчка) (рис.9.4);

3) нарушение статической устойчивости сильно перегруженной системы при малом возмущении (рис.9.5).

В первом случае генератор работает только как асинхронная машина, во втором и третьем случаях при наличии возбуждения генератор наряду с

асинхронной активной мощностью выдает также пульсирующую активную синхронную мощность.

Рис.9.3. Потеря возбуждения и переход синхронной машины на асинхронный режим:

1-8 – постепенно уменьшающаяся характеристика активной мошности

с уменьшением тока возбуждения при отключении возбудителя

Рис.9.4. Переход синхронной машины на асинхронный режим

в результате нарушения динамической устойчивости:

площадка ускорения ( ) больше площадки торможения ( )

Рис.9.5. Переход синхронной машины на асинхронный режим

в результате нарушения статической устойчивости, при

Для большинства синхронных машин асинхронный ход не представляет опасности.

Допустимость асинхронного хода может вызывать сомнения в связи с опасностью нарушения устойчивости остальной части системы, в которой мощный генератор работает асинхронно. В этом режиме генератор поглощает из системы значительную реактивную мощность, что может привести к снижению напряжения во всей системе, создавая опасность нарушения устойчивости остальных генераторов и двигателей.

Практика показала, что восстанавливать нормальную работу системы оказалось возможным, не отключая от сети выпавший из синхронизма генератор, оставляя его на некоторое время в асинхронном режиме и затем заставляя снова войти в синхронизм. При этом считают, что система сохраняет результирующую устойчивость, поскольку нарушения энергоснабжениея потребителей не имеет место.

Однако, асинхронный ход, не являющийся для системы нормальным режимом, не должен осуществляться без проверки.

Обычно при выпадении генератора из синхронизма его элетромагнитный момент становится меньше вращающего момента турбины, что приводит к повышению частоты вращения генератора. При увеличении частоты вращения под действием регуляторов турбины происходит уменьшение впуска энергоносителя в турбину и поэтому активная мощность, отдаваемая в сеть при асинхронном ходе, всегда будет меньше, чем активная мощность генератора до его выпадения из синхронизма.

Реактивная мощность, необходимая для создания электромагнитных полей в асинронно работающей машине, поступает из сети. Ток статора, возрастающий в связи с увеличением реактивной мощности во время асинхронного режима колеблется около среднего значения с частотой .

В асинхронном режиме предельная величина активной мощности, которую может отдавать турбогенератор, обычно ограничивается 50-70% номинальной мощности из-за возрастания тока статора.

Характер асинхронного хода и его допустимая длительность зависят от типа генератора.

Турбогенератору при потере возбуждения разрешается работать в асинхронном режиме до минут, без потери возбуждения – несколько меньше.Если за это время восстановить синхронную работу не удается, то турбогенератор должен быть отключен от сети.

Длительность работы гидрогенераторов в асинхронном режиме, разрешаемая только при наличии возбуждения, более кратковременна ( минуты.

Асинхронный ход недопустим в тех случаях, когда при его появлении потери в роторе оказываются больше номинальных, а ток статора- больше .