Практический критерий статической устойчивости

Для простейшей ЭЭС

Рассмотрим простейшую ЭЭС, состоящую из генератора, работающего

через повышающий трансформатор и двухцепную ЛЭП на шины неизменного напряжения.

Рис. 2.25. Схема электроэнергетической системы

Будем предполагать, что генератор – неявнополюсный синхронный и

нерегулируемый и в расчете схемы замещения учитывается Е_q=const, тогда расчетная схема замещения для анализа статической устойчивости будет представляться, как на рис. 2.26.

Рис. 2.26. Схема замещения ЭЭС

Угловая характеристика мощности строится в соответствии с выражением

где .

Вид угловой характеристики показан на рис. 2.27.

Рис. 2.27. Угловая характеристика мощности неявнополюсного

нерегулируемого генератора

Параметром, от которого зависит изменение режима, является угол δ – угол между Е_q и напряжением U приемной системы GS (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Векторная диаграмма

В нормальном установившемся режиме должны быть равны между собой мощность турбины, подводимая к ротору генератора, и мощность, отдаваемая генератором в приемную систему. Это условие выполняется в точках А и В. Рассмотрим режим работы в точке А.

Пусть происходит малое возмущение режима, которое приводит к увеличению угла нормального режима δ_о на величину Δδ. В результате попадаем в точку . В ней мощность, отдаваемая генератором в приемную систему,

Мощность Р_г в точке оказывается больше мощности турбины (Р_г> Р_т), т. е. происходит нарушение баланса мощности, что вызовет снижение частоты вращения генератора из–за того, что тормозящая мощность генератора преобладает над мощностью турбины, имеющей ускоряющий характер. В результате торможения происходит уменьшение угла δ от точки и относительное движение ротора будет направлено к точке А, т. е. к исходному положению равновесия.

Рассмотрим отклонение от точки А в противоположную сторону с уменьшением угла нормального режима на величину Δδ₁. В результате такой возмущенный режим будет работать в точке А" c мощностью

Величина Р_г в точке А" оказывается меньше Р_т турбины ( Р_г < Р_т). Из-за преобладающей в точке А" мощности турбины Р_т, носящей ускоряющий характер, над мощностью генератора, носящей тормозящий характер, происходит увеличение частоты вращения ротора генератора, а, следовательно, увеличивается угол δ и движение от точки А" будет направлено к точке А, т. е. к исходному установившемуся режиму. Таким образом, режим работы в точке А может быть признан как установившийся режим работы.

Рассмотрим режим работы в точке В. Пусть в результате возмущения, которое связано с увеличением угла на величину Δδ₂, режим попадает в точку В'. В этой точкепреобладает ускоряющая мощность турбины над тормозящей мощностью генератора. В результате этого преобладания частота вращения ротора генератора будет увеличиваться, следовательно, будет увеличиваться и угол δ; движение от точки В' будет направлено в противоположную сторону по отношению к точке В, т. е. в точке В режим работы не восстановится.

К аналогичному выводу можно прийти и при отклонении от точки В в противоположную сторону (в сторону уменьшения угла). Таким образом, режим работы в точке В следует считать статически неустойчивым и практически неосуществимым.

Обобщая это, можно отметить, что любая рабочая точка на возрастающей части угловой характеристики мощности будет отвечать статически устойчивому режиму, тогда как любая точка на спадающей части угловой характеристики будет отвечать статически неустойчивому режиму. Таким образом, практический критерий статической устойчивости для простейшей электроэнергетической системы

.

Практический критерий статической неустойчивости для простейшей системы

.

Критический, с точки зрения статической устойчивости, режим будет определяться в точке максимума

.

Из-за нелинейности угловой характеристики мощности одно и то же отклонение угла Δδ будет вызывать различное отклонение мощности ΔР ( ) в зависимости от того, какой будет исходный режим работы.

Рассмотрим две рабочие точки на угловой характеристике (рис. 2.29): точка 1 и точка 2.

Рис. 2.29. Отклонение мощности ΔP в зависимости от исходного режима

При одном и том же возмущении режима, т. е. при одном и том же смещении угла Δδ, в точке 1: ΔР₁> ΔР₂, а следовательно, и отношение , поэтому в точке 2 легче вызвать отклонение угла δ и возвращение его к исходному значению δ₀₂ будет медленнее, чем в точке 1. Производная , которая примерно равна , называется синхронизирующей мощностью и она является показателем степени устойчивости.