Характеристика мощности.

Рассмотрим схему электропередачи (рис.2.4), в которой генератор работает через трансформатор и линию электропередачи на шины приемной системы, мощность которой настолько велика по сравнению с мощностью рассматри­ваемой электропередачи, что напряжение приемника U можно считать не­изменным по абсолютному значению и фазе при любых условиях работы электропередачи.

Рис.2.4 Принципиальная схема электропередачи.

Рис.2.5 Схема замещения электропередачи.

На рис.2.5 дана схема замещения электропередачи, в кото­рой активные сопротивления и емкости опущены и элементы схемы пред­ставлены только их индуктивными сопротивлениями. Сумма индуктивных сопротивлений генераторов, трансформаторов и линий дает результирующее индуктивное сопротивление системы:

х_С = х_г + x_T1 + 0,5х_л + х_Т2.

Рис.2.6 Векторная диаграмма нормального режима работы электропередачи.

На рис. 2.6 показана векторная диаграмма нормального режима работы электропередачи, из которой ввиду равенства отрезков и ВС= вытекает соотношение

,

где — активный ток;

— угол сдвига вектора эдс относительно век­тора напряжения приемной системы .

Умножая обе части равенства на U/x_c, нетрудно получить:

и , где Р - активная мощность, выдаваемая генератором.

При постоянстве эдс Е и напряжения U изменение передаваемой мощности Р может быть обусловлено лишь соответ­ствующим изменением угла . Как известно, изменение мощности, отдаваемой генерато­ром, на станции осуществляется воздей­ствием на регулирующие органы турбины. В исходном режиме мощность турбины уравновешивается мощностью генератора, который вращается с неизменной частотой вращения. По мере открытия регулирую­щих клапанов (или направляющего аппа­рата у гидравлических турбин) мощность турбины возрастает, и равновесие вращаю­щего и тормозящего моментов турбины и генератора нарушается, что вызывает ускорение его вращения.

При ускорении генератора вектор эдс на рис. 2.6 перемещается относительно вращающегося с неизменной угловой ско­ростью вектора напряжения приемной сис­темы U, Связанное с этим увеличение угла и обусловливает соответ­ствующее изменение мощности генератора Р, возрастающей до тех пор, пока она вновь не уравновесит увеличивающуюся мощность турбины. Таким образом, вели­чиной, непосредственно определяющей зна­чение активной мощности, отдаваемой ге­нератором приемнику, является угол .

Рис.2.7 Движение вектора эдс генератора при его ускорении.

Как вытекает из уравнения мощности генератора зависи­мость мощности от угла имеет синусои­дальный характер (рис.2.8) и, следовательно, с увеличением угла мощность Р сначала возрастает, но затем, достигнув максималь­ного значения, начинает падать.

При данном значении эдс генератора Е и напряжения приемника U существует определенный максимум передаваемой мощности ,

Рис.2.8 Угловая характеристика генератора.

который может быть назван идеальным пределом мощности рассматриваемой простейшей электрической системы. Равновесие между мощ­ностью турбины и генератора достигается лишь при значениях мощности, меньших Р_т, причем данному значению мощности турбины Р_о соответствуют, вообще говоря, две возможные точки равновесия на характеристике мощ­ности генератора и, следовательно, два значения угла и (рис.2.8). Однако в действительности устойчивый установившийся режим работы электропередачи возможен только при угле . Режим, которому на рис.2.8 отвечает точка на падающей части характеристики, неустойчив и длительно существовать не может.