Статической устойчивости

Под статической устойчивостью (т. е. под устойчивостью при сравнительно медленных изменениях режима) электропри-

Возможны два вида возмущений: 1) величина сколь угодно мала; 2) величина конечна. Устойчивость при малых возмущениях называется устойчивостью в малом или статической устойчивостью', устойчивость при конечных возмущениях — устойчивостью в большом или динамической устойчивостью.

Под статической устойчивостью понимается такое состояние установившегося режима ра-

Условия статической устойчивости. Угловая характеристика синхронной машины имеет важное значение для оценки статической устойчивости и степени перегружаемости. Под статической устойчивостью синхронной машины, работающей параллельно с сетью, понимают ее способность сохранять синхронное вращение (т. е. условие n-i = tii) при изменении внешнего вращающего или тормозного момента MDH, приложенного к ее валу. Статическая устойчивость обеспечивается только при углах 6, соответствующих М<Ммакс. Допустим, что синхронный генератор работает при некотором внешнем моменте М ВЯ, передаваемом его ротору ет первичного двигателя. При этом ось полюсов ротора сдвинута на некоторый угол 6 относительно оси суммарного потока 2Ф, и машина развивает электромагнитный момент М, который можно считать равным Мкв (точки А и С на 9.27, о). Если момент Л4ВН возрастает, то ротор генератора ускоряется, что приводит к увеличению угла 6 до значения 6 -f Л0. При работе машины в точке А возрастание угла 6 вызывает увеличение электромагнитного момента до величины М + ЛЛ1 (точка В); в результате равновесие моментов, действующих на вал ротора,

На 4.58 представлено семейство U-образных характеристик, причем Р">Р'>Р=0. границы работы не-довозбужденной машины определяются ее статической устойчивостью, а перевозбужденной — перегрузочной способностью.

Нормальные переходные процессы сопровождают текущую эксплуатацию системы. Они связаны в основном с изменениями нагрузки системы и реакцией на них регулирующих устройств. Эти процессы возникают при обычных коммутационных операциях: включении и отключении трансформаторов и отдельных линий электропередач, нормальных эксплуатационных изменениях схемы коммутации системы, включении и отключении отдельных генераторов и нагрузок или изменениях их мощности. При нормальной эксплуатации системы всегда имеются некоторые малые возмущающие воздействия, вызывающие малые возмущения режима, например изменения нагрузки. Следовательно, соответствующие действия регулирующих устройств происходят непрерывно. Это означает, что строго неизменного режима в системе не существует и, говоря об установившемся режиме, в сущности всегда имеют в виду режим малых возмущений. При этом предполагают, что отклонения параметров режима, связанные с этими возмущениями, происходят около некоторого условно принятого исходного равновесного состояния. Малые возмущения не должны вызывать нарушения устойчивости системы, т. е. не должны приводить к прогрессивно возрастающему изменению (включая и амплитуду колебаний) параметров ее исходного режима. Система должна быть устойчива при этих малых возмущениях, иначе говоря, она должна обладать статической устойчивостью.

Невыполнение необходимого условия п — п± <: 2 показывает, что система, снабженная АРВ п. д., принципиально не может обладать статической устойчивостью при неограниченном увеличении коэффициента усиления по отклонению напряжения.

При номинальном напряжении на выводах двигателя его максимальная мощность примерно вдвое превышает номинальную мощность. С уменьшением напряжения значение электромагнитной мощности двигателя падает по квадратичной зависимости. Максимальная мощность приближается к номинальной при снижении напряжения примерно на 30 %. В установившихся режимах такие снижения недопустимы, поэтому если двигатель подключается к сети в точках, напряжение в которых контролируется и поддерживается на уровне, определенном ГОСТ 13109-97, то проблем со статической устойчивостью нет. Иная ситуация возникает, когда двигатель подключается к вышеупомянутым точкам через внешнее сопротивление. Таким сопротивлением, например, обладает кабель, с помощью которого двигатель подключается к сети. При неучете сопротивления хм схемы замещения значение опрокидывающего момента может быть найдено по формуле (9.28):

На первом этапе создания или развития всякой технической системы определяется ее работоспособность, т. е. устойчивость состояния равновесия при малых от него отклонениях. Способность системы возвращаться в исходное или близкое к исходному положению после малого возмущения (начального отклонения параметров) называется устойчивостью состояния равновесия или статической устойчивостью.

всегда имеются малые возмущающие воздействия (силы) и малые возмущения. Это означает, что строго неизменного режима в системе никогда не существует и, говоря об установившемся режиме, в сущности всегда имеют в виду режим малых возмущений. При этом предполагают, что отклонения параметров режима, связанные с этими возмущениями, происходят около некоторого равновесного — устойчивого — состояния. Малые возмущения в системе не должны служить причиной ее неустойчивости, т. е. не должны уводить систему от" ее исходного рабочего состояния. Система должна быть устойчива при этих малых возмущениях. Иначе говоря, она должна обладать статической устойчивостью.

Статической устойчивостью называется способность системы восстанавливать исходный (или весьма близкий к исходному) режим при малом его нарушении.

Математическим критерием статической устойчивости является соблюдение неравенства

3.5. Определение статической устойчивости электропривода с асинхронным двигателем

Устойчивость генератора с самовозбуждением определяется наличием нелинейного элемента в магнитной системе машины. Насыщение магнитопровода приводит к снижению относительного изменения напряжения du I и, увеличению коэффициента статической устойчивости и стабилизации напряжения.

При работе всех отходящих от станции линий или в случае отключения одной из них должна быть обеспечена выдача всей мощности станции с условием обеспечения 8%-ного запаса по статической устойчивости и надлежащего качества электроэнергии. При отключении двух отходящих ЛЭП в целях сохранения статической устойчивости допускается ограничение мощности, выдаваемой с шин станции.

В схеме РУ различают учитываемые, ремонтные и расчетные элементы. Для учитываемых элементов, за которые принимаются выключатели, ЛЭП и системы сборных шин, рассматриваются их отказы, приводящие к аварийному отключению расчетных элементов. В качестве расчетных элементов применяются генерирующие источники и ЛЭП. Отключение линий, по которым выдается мощность электростанции в систему, может привести к ограничению выдаваемой мощности станции, исходя из условия обеспечения статической устойчивости режима работы электростанции с энергосистемой. Для расчетных элементов учитываются последствия отказов. Элементы, вывод которых в плановый ремонт снижает надежность схемы РУ, принимаются за ремонтные (выключатели и рабочие системы сборных шин).

Расчет допустимой передаваемой по ЛЭП мощности электростанции. Влияние отключения одной или нескольких ЛЭП, связывающих электростанцию с системой, учитывается путем определения допустимой передаваемой активной мощности с шин электростанции в систему из условия обеспечения статической устойчивости. При отключении ЛЭП мощность, выдаваемая с шин станции, не должна превышать допустимую мощность (Рдоп), иначе необходимо производить разгрузку электростанции. В этом случае наблюдается недоотпуск электроэнергии в систему, вызывающий системный ущерб. Наибольшая допустимая передаваемая мощность станции

где -Рпред — предельная мощность по условию параллельной работы электростанции с системой, МВт; Кзт — коэффициент запаса статической устойчивости, равный 0,08 [56].

где Arrij — отключившаяся мощность одного, двух и т. д. генераторов в ij-й аварийной ситуации, МВт; k — число аварийных ситуаций, связанных с отключением генерирующих мощностей; А.Р, — снижение мощности электростанции из условия обеспечения статической устойчивости, МВт; п — число расчетных аварийных ситуаций, связанных с отключением ЛЭП и приводящих к снижению мощности электростанции.

Продолжительность отключения в году одновременно двух ЛЭП ?ш;77;0 = 0,0003-0,5-2 = 0,0003 ч/год. Снижение мощности АЭС при отключении двух ЛЭП из условия обеспечения статической устойчивости по (2.52) АР=880-855 = 25 МВт.

зация уравнений. При этом рассматриваются режимы малых колебаний, приращения переменных считаются линейными. Исследование статической устойчивости на основе малых гармонических возмущений оправдано, так как в таких задачах необходимо учитывать параметры линии и других электрических машин и трансформаторов, работающих в одной сети с рассматриваемой синхронной машиной. Для анализа динамики синхронных машин имеет важное значение исследование сложных переходных процессов при неправильной синхронизации, повторном включении, исследование крутильных колебаний валопроводов мощных агрегатов.

При анализе статической и динамической устойчивости параллельной работы синхронных машин широко используется линеаризация уравнений. При этом рассматриваются режимы малых колебаний, приращения переменных считаются линейными. Исследование статической устойчивости на основе малых гармонических возмущений оправдано, так как в таких задачах необходимо учитывать параметры линии и других электрических машин и трансформаторов, работающих в одной сети с рассматриваемой синхронной машиной. Для анализа динамики синхронных машин имеет важное значение исследование сложных переходных процессов при неправильной синхронизации, повторном включении, исследование крутильных колебаний валопроводов мощных агрегатов.