2. Характеристика мощности простейшей системы энергопередачи

Рассмотрим систему

Генератор работает на шины бесконечной мощности. Шины бесконечной мощности – точка ЭС, где напряжение постоянно по модулю и по фазе.

Составим сх замещения

Найдем результирующее сопротивление

Известны активная и реактивная мощности и напр, надо опр ЭДС

Зависимость называют характеристикой мощности

P_пр - предел мощности

P_т - характеристика турбины

3

f2.2. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА 5

С электрической точки зренияугол б, как было установлено в преды­дущем подразделе, - это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора. Эта же величина име­ет вполне определенный механический смысл, что позволяет связать в еди­ных уравнениях как электрические, так и механические величины, харак­теризующие электромеханические переходные процессы. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный поток, основная часть кото­рого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора ма­шины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е , (рис. 2.4). Векто­ры Ф_; и Е можно считать жестко связанными с ротором и вращающимися со скоростью со. При этом вектор Е отстает от Ф_; на 90°. На угол 5 вектор Е_ч опережает вектор напряжения шин системыU.

Проведем в роторе условную пространственную ось, параллельную вектору U, и будем считать, что она вращается с постоянной синхронной скоростью со₀, так же как и векторU.Угол, который составляет эта ось с поперечной осью полюсов ротора или вектора Е в пространстве, равен углу 5. Предположим, что генератор снижает свою активную мощность до нуля {Р = 0, / = 0 ). В таком режиме вектор ЭДС будет совпадать по фазе с векторомUна шинах системы (рис. 2.5).

Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол 5 представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов

. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА δ

С электрической точки зрения угол δ - это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора. Эта же величина име­ет вполне определенный механический смысл, что позволяет связать в еди­ных уравнениях как электрические, так и механические величины, харак­теризующие электромеханические переходные процессы. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный поток, основная часть кото­рого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора ма­шины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е , (рис. 2.4). Векто­ры Ф_d и Е можно считать жестко связанными с ротором и вращающимися со скоростью ω. При этом вектор Е отстает от Ф_d на 90°. На угол δ вектор Е_q опережает вектор напряжения шин системы U.

Проведем в роторе условную пространственную ось, параллельную вектору U, и будем считать, что она вращается с постоянной синхронной скоростью ω₀, так же как и вектор U. Угол, который составляет эта ось с поперечной осью полюсов ротора или вектора Е в пространстве, равен углу δ. Предположим, что генератор снижает свою активную мощность до нуля. В таком режиме вектор ЭДС будет совпадать по фазе с вектором U на шинах системы.

Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол δ представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов ротора при данной активной мощности и синхронно вращающейся в про­странстве осью, с которой поперечная ось полюсов совпадала при нулевой активной мощности генератора. Поскольку синхронно вращающаяся в пространстве ось совпадает с вектором U, то с механической точки зрения угол δ характеризует положение ротора относительно оси, совпадающей с вектором U системы и вращающейся в пространстве со скоростью ω₀. С математической точки зрения угол δ в произвольный момент Т

где δ ₀ - начальное значение угла.

4

f2.2. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА 5

С электрической точки зренияугол б, как было установлено в преды­дущем подразделе, - это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора. Эта же величина име­ет вполне определенный механический смысл, что позволяет связать в еди­ных уравнениях как электрические, так и механические величины, харак­теризующие электромеханические переходные процессы. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный поток, основная часть кото­рого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора ма­шины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е , (рис. 2.4). Векто­ры Ф_; и Е можно считать жестко связанными с ротором и вращающимися со скоростью со. При этом вектор Е отстает от Ф_; на 90°. На угол 5 вектор Е_ч опережает вектор напряжения шин системыU.

Проведем в роторе условную пространственную ось, параллельную вектору U, и будем считать, что она вращается с постоянной синхронной скоростью со₀, так же как и векторU.Угол, который составляет эта ось с поперечной осью полюсов ротора или вектора Е в пространстве, равен углу 5. Предположим, что генератор снижает свою активную мощность до нуля {Р = 0, / = 0 ). В таком режиме вектор ЭДС будет совпадать по фазе с векторомUна шинах системы (рис. 2.5).

Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол 5 представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов

. ПОНЯТИЕ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ

Статическая устойчивость – это способность системы восстанавливать исходный режим после малого возмущения или режим близкий к исходному, если возмущающее воздействие не снято.

При отклонении угла δ в точке а от равновесия, система вернется в исходное состояние, т.к. при избытке мощности ротор ускорится, а при дефиците тормозится. Такой режим в точке а будет статически устойчивым.

В точке в при увеличении угла δ мощность генератора уменьшится относительно P₀ и следовательно ротор продолжит ускоряться, а выдаваемая генератором мощность будет дальше уменьшаться. Все режимы, находящиеся на восходящей части хар-ки будут являться статически устойчивыми, следовательно с математической точки зрения первый критерий устойчивости можно записать в виде соотношения

dP/dδ>0

Величина dP/dδ>0 называется синхронизирующей мощностью, соответственно положительная величина синхронизирующей мощности является критерием статической устойчивости системы.

Синхронизирующая мощность системы

При планировании рисков работы необходимо оценивать уровень статической устойчивости системы для надежности существования режима, т.е. система должна иметь некоторый запас характеризующийся синхронизирующей мощностью. Практически запас устойчивости рассчитывается с помощью следующего коэффициента

P_пред=P_max

k_з≥0,2

5. ХАР-КА МОЩНОСТИ ПРИ СЛОЖНОЙ СВЯЗИ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ С ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ

Завсимость

справедлива только для простейшей схемы эл. передачи.

При этом не учитывались активные сопротивления трансформаторов, линий, синхронных машин, зарядные мощности (емкостные проводимости) цепей линий, а также нагрузка по­требителей. Теперь получим зависимости активной и реактивной мощно­сти от угла, не накладывая ограничений на схему и параметры связи синх­ронной машины с шинами мощной энергосистемы.

Рассмотрим электрическую систему, состоящую из синхронной ма­шины, связанной через трансформаторы и две линии электропередачи с шинами неизменного напряжения энергосистемы (рис. 2.9, а). Схема за­мещения такой системы представлена на рис 2.9, б.

Рассчитаем режим рассматриваемой системы, используя принцип на­ложения. Такой способ расчета режимов применим, только если активные и реактивные сопротивления элементов схемы замещения не зависят от режимных параметров, т. е. являются постоянными. Используя данный принцип, режим работы системы можно получить как результат наложе­ния друг на друга независимых режимов, получаемых путем последова­тельного приложения к схеме ЭДС источника при закорачивании всех ос­тальных источников. При этом режимов должно быть столько, сколько в схе­ме имеется ветвей, содержащих ЭДС. Для данной схемы замещения (рис. 2.10) необходимо рассмотреть два режима. Первый из них создается приложением ЭДС Е при напряжении энергосистемы U,равном нулю (рис. 2.11, а). Второй режим (рис. 2.11,в) создается напряжением U энергосистемы при ЭДС Е = 0.