В электроэнергетических системах

Практически важное значение имеют режимы работы электрических систем при больших отклонениях скорости вращения роторов генераторов или двигателей от синхронной. К таким режимам относятся: работа синхронной машины на шины, где частота отлична от частоты этой машины, ресинхронизация после нарушения устойчивости, самосинхронизация генераторов, автоматическое повторное включение с самосинхронизацией (АПВС) или без контроля синхронизма (АПВбС), асинхронный пуск двигателей и компенсаторов, самозапуск двигателей. Все эти режимы, возникающие в системе по различным причинам, называются асинхронными.

Для асинхронных режимов характерны периодические изменения вектора ЭДС хотя бы одной станции системы на угол больше 360 градусов. В сложных системах, содержащих несколько станций, признаком асинхронного хода будет изменение угла какой-либо станции к на угол . Эта станция к называется работающей или идущей асинхронно (асинхронный ход или асинхронный режим). На рис. 4.1 показано, как меняется положение вектора ЭДС одной из станций при больших качаниях, когда вектор перемещается из положения 1 в положение 2, а при асинхронном ходе этой станции вектор перемещается из положения 1 в положение 3, «обогнав» вектор напряжения . На рис. 4.1, б, в показано, как меняется мощность в зависимости от угла и времени. Следует обратить внимание на то, что для больших качаний характерен провал в кривой мощности, появляющийся при переходе угла за 90 градусов. Для асинхронного хода характерно периодическое изменение знака мощности ( рис. 4.1, в).

При асинхронном ходе и скорости больше синхронной генератор, рабо-

тая как асинхронный, выдает активную мощность, которая называется асин-

хронной. Если бы генератор был идеально симметричен, то асинхронная мощность при данном скольжении была бы постоянной. Наличие несимметрии (явнополюсность, одноосная обмотка возбуждения и т. д.) приводит к тому, что асинхронная мощность пульсирует около некоторого среднего значения – средней асинхронной мощности ( рис. 4.2).

Рис. 4.1. К определению асинхронного хода:

а – изменение положения ротора (вектора ЭДС) при качаниях и при асинхронном ходе;

б – изменение мощности в зависимости от угла δ;

в – изменения мощности во времени

Средняя асинхронная мощность равна среднему асинхронному моменту, если частота сети зависит от типа и конструкции генератора и величины среднего скольжения.

Типичные зависимости среднего момента от скольжения показаны на рис. 4.3.

Во время асинхронного хода изменяется не только мощность, но и токи статора и ротора, а также результирующее потокосцепление обмотки возбуж-

дения – ЭДС . ЭДС и пульсируют около некоторого среднего значе-

-ния. В первом приближении можно считать, что в начале установившегося

асинхронного режима ток, активная и реактивная мощности определяются значением ЭДС исходного режима, если выпадение из синхронизма генератора, не имеющего регулятора возбуждения, происходило медленно.

Рис. 4.3. Средние асинхронные моменты синхронных генераторов различных типов:

1 – для турбогенератора; 2 – для гидрогенератора без успокоительных обмоток;

3 – для гидрогенератора с демпферными обмотками

Если генератор имеет регулятор возбуждения, поддерживающий постоянство результирующего потокосцепления с обмоткой возбуждения, или выпадение произошло в результате резкого возмущения (например, короткого замыкания), то можно грубо полагать, что параметры установившегося асинхронного режима определяются ЭДС или , отвечающей исходному режиму.

Указанные рекомендации очень приближенны, и с их помощью можно получить только ориентировочные результаты. Но пока достаточно простой, обоснованной и точной в смысле совпадения с экспериментом методики не имеется.

Все рассуждения относились к асинхронному режиму одного генератора. Однако в сложных электроэнергетических системах могут быть случаи, когда из синхронизма на станции одновременно выходят несколько генераторов. При анализе вся эта группа генераторов заменяется одним эквивалентным. Разумеется, такая замена может быть сделана довольно приближенно при соблюдении ряда условий, и прежде всего при условии, что параметры всех объединяемых генераторов и их удаленность от узловой точки примерно одинаковые. Постоянная инерции эквивалентного генератора в этом случае находится суммированием приведенных к базисной мощности постоянных инерции отдельных генераторов. Момент эквивалентного генератора принимается равным сумме моментов объединяемых генераторов. Существенное влияние на асинхронный ход оказывает регулятор скорости. Для регулятора скорости эквивалентного генератора рекомендуется принять средневзвешенное значение соответствующих параметров серводвигателей и регуляторов, установленных на эквивалентируемых генераторах:

– эквивалентная постоянная серводвигателей

;

– эквивалентный коэффициент неравномерности

.

Ряд проведенных исследований показал, что такое эквивалентирование в большинстве случаев дает практически удовлетворительные результаты.