Выпадение из синхронизма, асинхронный ход синхронных машин

Проанализируем процесс выпадения из синхронизма. При этом в исследуемом процессе будем различать три стадии: режим синхронных колебаний и переход от синхронного к асинхронному режиму; установившийся асинхронный ход; режим ресинхронизации. Рассмотрим эти процессы применительно к простейшей системе (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема системы

Предположим, что в этой системе отключилась одна из цепей ЛЭП.

Повторное включение отключившейся линии восстановило условия нормальной работы передачи. Однако полученный ротором генератора толчок оказался настолько велик, что генератор, ускоряясь, вышел из синхронизма. Исходя из предположения, что скольжение мало, и пренебрегая асинхронной мощностью, можно провести анализ при помощи метода площадей, приняв (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Выпадение из синхронизма и переход на асинхронный ход:

1 – режим синхронных колебаний; 2 – переходный режим от синхронного к асинхронному ; ; 3 – установившийся асинхронный ход,

В переходном процессе площадка торможения 3′-4-5-3′ оказывается меньше площадки ускорения 1-2-3-3′-1. Ротор проходит участок 4-5, где на него действуют тормозящие силы; пройдя положение, отвечающее точке 5, он вновь получает ускорение, непрерывно увеличивающееся и становящееся значительным при достижении угла сдвига в 200–300 градусов. Скольжение обусловливает появление асинхронного момента. Пренебрежем пульсацией асинхронного момента, которая происходит с двойной частотой скольжения. В начальной части кривой .

Асинхронная мощность непрерывно возрастает с ростом скольжения. Эта зависимость представлена частью 7-7′ кривой P_ас. Далее с ростом скольжения зависимость приобретает вид, показанный на рис. 4.9.

Вместе с ростом скорости (увеличением скольжения) мощность турбины (кривая 5′-6) уменьшается под действием регулятора скорости турбины. Синхронная мощность во время рассматриваемого процесса будет пульсирующей:

.

Рис. 4.9. Изменение асинхронного момента СГ и момента турбины

при изменении скольжения

Являясь функцией скольжения, синхронная мощность будет в свою очередь влиять на него, вызывая пульсации. При некотором значении скольжения момент турбины уравновесится средним асинхронным моментом генератора = .

Установившийся асинхронный ход при отсутствии пульсаций будет характеризоваться асинхронным моментом , отвечающим значению скольжения . Однако, если выпавшая из синхронизма машина возбуждена, то, кроме взаимно уравновешивающих друг друга асинхронного момента и момента турбины на валу агрегата, при асинхронном ходе будет действовать также пульсирующий вращающий момент, вызывающий пульсации скольжения, изменяющегося от до (рис. 4.10).

а

б

Рис. 4.10. Изменение режимных параметров:

а – синхронного момента; б –скольжения

Пульсации скольжения тем больше, чем больше синхронный момент.

Значение скольжения проходит через минимум при угле, близком к 180 градусам, если асинхронный момент и момент турбины малы; далее процесс повторяется периодически.