Несинусоидальные напряжения

Системы должны эксплуатироваться так, чтобы выходы из синхронизма были по возможности исключены. Это, в частности, достигается применением быстродействующих защит, использованием комплексов устройств противоава-рийной автоматики. Если, однако, синхронизм оказывается все же нарушенным, систему приходится автоматически делить в определенных, заранее установленных местах на несинхронно работающие части, так чтобы в последних были по возможности сбалансированы генерирующие мощности и мощности, потребляемые в нагрузках.

Роль АЧР особенно велика в энергетических системах небольшой и средней мощности с малым числом электрических станций и слабо развитыми электрическими сетями. По мере укрупнения энергетических систем относительная (а не абсолютная) величина возможного аварийного небаланса мощности снижается. Однако даже в мощных объединенных энергосистемах отказываться от АЧР было бы нецелесообразно. Так, если при объединении систем уменьшается вероятность глубокого понижения частоты во всей объединенной системе, то остается опасность возникновения подобных аварий при отделении каких-либо ее частей или более мелких систем, а также при разделении объединенной системы на несинхронно работающие части. Таким образом, в объединенных системах большое значение имеет местная разгрузка по частоте.

Деление системы на несинхронно работающие части и ресинхронизация

1) разрыв в одной из межсистемных связей не должен приводить к каскадному развитию аварии с произвольным делением объединений системы на несинхронно работающие части;

В случае блочной передачи авария на линии касается как самой линии, хак и всех присоединенных к ней Генераторов, т. е. всего блока. Мощность одного блока электропередачи не должна1 быть больше резервной мощности системы, так как иначе в послеаварийном режиме (после выхода блока) нормальная работа системы станет невозможной: в ней Начнется снижение частоты, появится опасность нарушения статической устойчивости, после чего придется осуществлять отключение части потребителей и, возможно, деление системы на несинхронно работающие части.

Разделение электрических систем как средство сохранения динамической устойчивости. Деление электрических систем на несинхронно работающие части может рассматриваться как мероприятие, предотвращающее нарушение динамической устойчивости системы. Однако делить системы на части даже в аварийных условиях крайне нежелательно. Деление, вообще говоря, приводит к ослаблению всей системы в целом и, кроме того, может привести к тому, что в отдельных частях системы появится дефицит мощности, снизятся частота и напряжение. Деление системы может быть рекомендовано только в том случае, когда оно является единственным способом сохранения динамической устойчивости. При этом в каждой электрической системе должны быть заранее установлены те точки, в которых разделение системы может быть произведено более или менее безболезненно.

18.16. В каких случаях деление системы на несинхронно работающие части может предотвратить развитие аварии в системе?

Теория переходных режимов электрических систем в последнее десятилетие была вынуждена рассмотреть и ряд специальных задач. К ним относится методика проведения эквивален-тирования участков сложных систем*, а также асинхронного хода синхронных машин в системах и их ресинхронизации. В СССР в этой области были проведены многочисленные исследования П. С. Ждановым, И. А. Сыромятниковым, Л. Г. Мамиконянцем, А. А. Хачатуровым и др. Исследованию этих режимов за рубежом уделялось несколько меньшее внимание. При рассмотрении проблем устойчивости в историческом аспекте следует подчеркнуть, что в силу ряда особенностей развития энергетики внимание к тгм ил и иным проблемам теории и тем или иным путям улучшения устойчивости в СССР и за рубежом было различно. В наших энергосистемах улучшение устойчивости и качества переходных процессов достигалось не только повышением напряжения электропередач и конструктивными изменениями их параметров и параметров генераторов, ноирежимными мероприятиями, к которым относились автоматическая разгрузка электрических систем, синхронное и несинхронное автоматическое повторное включение, автоматическое регулирование возбуждения и специальная его форсировка, применение асинхронного хода, обеспечение условий результирующей устойчивости, деление системы на несинхронно работающие части и т. д. В зарубежных системах (США и др.) большее внимание обращалось на усиление связей, резервирование и проведение других, требующих вложения значительных средств, мероприятий при меньшем, чем у нас, внимании к режимным мероприятиям. Недостаточное их применение было одной из наиболее существенных причин появления в системах США ряда тяжелых аварий.

Выход из синхронизма является весьма редким видом нарушения работы систем. Если, однако, синхронизм оказывается нарушенным и обратное втягивание машин в него, несмотря на работу разного рода устройств, не наступает, систему приходится автоматически делить в определенных, заранее установленных местах на несинхронно работающие части так, чтобы в последних были по возможности сбалансированы генерирующие мощности и мощности, потребляемые нагрузками.

Надежность и эффективность основной сети ЕЭЭС. Увеличение территориальных размеров ЕЭЭС сопровождается серьезным усложнением условий ее функционирования и управления. Как показывают исследования, не всякое развитие ЕЭЭС является приемлемым с точки зрения надежности и эффективности ее функционирования. Применительно к реально ожидаемым направлениям и масштабам развития ЕЭЭС до конца XX в. выводы о ее «неуправляемости» в этот период пока не подтверждаются. Однако все усиливающееся взаимное влияние принципов развития ЕЭЭС и построения системы управления ее режимами заставляет уже в ближайшей перспективе строить ЕЭЭС так, чтобы обеспечить удобства секционирования ее основной электрической сети за счет управляемых связей, вставок постоянного тока и других средств. Разделение ЕЭЭС на несинхронно работающие (в нормальных условиях) части представляется пока экономически нецелесообразным. Вставки постоянного тока будут применяться на электрических связях с зарубежными странами (включая страны-члены СЭВ), а также в отдельных местах для размыкания колец и повышения управляемости ЕЭЭС.

Предупреждение таких аварий должно быть заложено при планировании развития энергетических систем. Линии постоянного тока как бы разделяют энергетическую систему на несинхронно работающие части. Тогда нарушение работы генератора или электросети в одном месте не распространяется на другой участок, если он связан с первой линией постоянного тока.

Известно, что постоянный ток в энергетической электронике получают преобразованием переменного синусоидального тока с помощью выпрямителей, в которых используются нелинейные элементы — диоды (полупроводниковые, электронные и ионные). Естественно, что в таких электрических цепях возникают как несинусоидальные токи, так и несинусоидальные напряжения. На 5.2 приведены временные диаграммы напряжений и токов однополупериодного, двухполупериодного и трехфазного выпрямителей, работающих на резистивную нагрузку.

В этой главе будут рассмотрены вопросы, связанные с анализом электрических цепей несинусоидального тока. Первой причиной возникновения таких токов является несовершенство источников постоянной и синусоидальной э. д.с., в которых вследствие циклически повторяющихся факторов создаются периодические несинусоидальные напряжения.

дальных напряжений специальной формы. Одним из самых распространенных на практике генераторов такого типа являются релаксационные генераторы пилообразного напряжения, рассмотренные в предыдущей главе. За счет повторяющихся процессов заряда и разряда конденсатора на его зажимах возникает периодическое несинусоидальное напряжение почти треугольной формы. В промышленной электронике широко применяется другой тип релаксационного генератора— мультивибратор, в котором также происходят процессы заряда и разряда конденсаторов. Благодаря использованию транзисторов или электронных усилительных ламп в этих генераторах удается получать периодические несинусоидальные напряжения в виде повторяющихся импульсов прямоугольной формы.

В цепях со сталью возникают несинусоидальные напряжения и токи (см. § 4-3). В ряде случаев такие напряжения и токи удобно заменять эквивалентными синусоидами (см, ч. 1. § 13-8). Амплитуда эквивалентной синусоиды равна действующему значению соответствующей несинусоидальной величины, умноженному на 1/2, а сдвиг фаз между эквивалентными синусоидами напряжения и тока определяется во формуле

При питании цепей с нелинейными элементами (катушки со стальным сердечником) от источника синусоидального напряжения на отдельных участках таких цепей возникают несинусоидальные напряжения, содержащие помимо основной частоты высшие гармоники. Особенно велики бывают амплитуды второй или третьей гармоник напряжения. Выделив эти составляющие, получают синусоидальное напряжение удвоенной или утроенной частоты. Так, при частоте сети / = = 50 Гц можно получить источники с частотой 100 или 150 Гц.

8. Периодические несинусоидальные напряжения и токи в линейных цепях

При моделировании ЭП с несинусоидальным напряжением на выходе можно использовать уравнение (4.9) и систему уравнений (7.1) —(7.8), где несинусоидальные напряжения и токи раскладываются на гармоники, а также систему уравнений (2.1) — (2.3) с несинусоидальными напряжениями.

При моделировании ЭП с несинусоидальным напряжением на выходе можно использовать уравнение (4.9) и систему уравнений (6.1)—(6.8), где несинусоидальные напряжения и токи раскладываются на гармоники, а также систему уравнений (2.1)—(2.3) с несинусоидальными напряжениями.

Периодические несинусоидальные напряжения и токи

Глава 10. Периодические несинусоидальные напряжения и токи 157 § 10.1. Решения и методические указания...........172

1. В каких случаях в электрической цепи могут возникнуть несинусоидальные напряжения и токи?