Переходные процессы в узлах нагрузки.

Переходные процессы в узлах нагрузки.

Часть электроэнергетической системы, непосредственно осуществляющая снабжение электроэнергией потребителей, называется системой электроснабжения, и содержит питающие и распределительные сети, трансформаторы, компенсирующие устройства и устройства, в которых электроэнергия используется в производственных или бытовых целях.

Места подключения отдельных систем электроснабжения к высоковольтным сетям электрических систем, называются узлами нагрузок.

В нормальных режимах, при малых возмущениях, проверяют статическую устойчивость синхронных двигателей, синхронных компенсаторов и больших групп асинхронных двигателей, которые, имея мощность, соизмеримую с мощностью питающих их генераторов, могут оказаться неустойчивыми. Эта неустойчивость проявляется в виде специфического явления, называемого лавиной напряжения.

Пуски двигателей, резкие колебания момента на их валу приводят к изменениям величины и фазы напряжения в узлах нагрузки. Эти отклонения не должны выходить из допустимых пределов.

Влияние резких изменений режима двигателя проявляется в распределительных сетях в виде колебаний напряжения. Медленное изменение режима двигателя, связанное с технологическими процессами, в которых эти двигатели участвуют, отражается на уровне напряжения в питающих сетях. Нарушения режима типа короткого замыкания в элементах питательных сетей, отключение и повторное включение синхронных двигателей, самозапуск асинхронных двигателей после перерыва питания, самовозбуждение и самораскачивание двигателей при работе на емкостном сопротивлении, могут существенно сказаться на режиме всей системы электроснабжения. Поэтому переходные процессы в элементах системы элекроснабжения рассматриваются с точки зрения обеспечения надежности всей системы электроснабжения.

«Лавиной» напряжения называется явление, связанное с неустойчивостью групп асинхронных двигателей. Асинхронные двигатели имеют большой запас устойчивости и обеспечение статической устойчивости отдельных двигателей не вызывает затруднений. Коэффициент запаса отдельного двигателя составляет 1,5-1,7 о.е.(это отношение максимального вращающего момента к рабочему). Если группа двигателей питается от генератора соизмеримой с ним мощности, то напряжение на шинах двигателей зависит от его режима (скольжения). Условия нарушения устойчивости двигателя получаются в этом случае иными, чем для одиночного двигателя.

На рис.а сопротивление генератора x_Г, сопротивление сети x_С, сопротивление x_S соизмеримы по величине. Изобразим схему замещения в виде рис.б и упростим ее переносом сопротивления x_μ к точке приложения ЭДС Е (рис. в). Из схемы видно, что напряжение на шинах двигателя будет падать с ростом скольжения и, соответственно, с ростом тока. Вращающий момент двигателя (мощность, потребляемая двигателем) удобно вычислять не по изменяющемуся напряжению U=f(S) на зажимах двигателя, а по неизменному значению E_Г. Максимальный вращающий момент будет:

Величина , определенная при E=const., будет значительно меньше, чем определенная при условии U=const. Это отображается на рис. д и записывается в виде выражения:

Записанное выражение для получено приближенно соответственно преобразованию схемы б в схему в. Это обстоятельство не меняет общих качественных закономерностей. Критическое скольжение, определяемое из выражения

оказывается много меньше, чем двигателя, определявшееся ранее как . Отсюда следует, что опрокидывание двигателя, питающегося от генератора соизмеримой мощности может произойти при сравнительно небольших изменениях скольжения S и небольших снижениях ЭДС E, питающие эквивалентный двигатель и тем более при небольших изменениях напряжения U, зависящего от режима двигателя. Определение критических условий проводят исходя не из напряжения на зажимах двигателя, которое не является независимой переменной, а исходя из той ЭДС E _Г, которое в данных условиях можно считать не зависящей от изменения режима. Эта ЭДС при различном способе регулирования генератора будет различной. В случае нерегулируемого генератора это будет E _q (переходная ЭДС). В случае пропорционального регулятора возбуждения в качестве ЭДС выступает E _q', которая примерно равна E '. В случае регулятора сильного действия в качестве ЭДС выступает напряжение на зажимах генератора . Соответствие характеристики зависимости напряжения на зажимах двигателя от величины ЭДС и реактивной мощности, потребляемой двигателем, показано на рис. е. Из этих характеристик видно, что снижение ЭДС особенно в зоне, где производная , приводит к росту реактивной мощности, соответственному увеличению токов, потребляемых двигателями нагрузки и увеличению потерь напряжения питающей сети. Таким образом, вблизи режима опрокидывания двигателей процесс прогрессирующего снижения напряжения оказывается очень заметным.

Персонал станции не может судить непосредственно о росте токов роторов, статоров и скольжений двигателей, входящих в состав комплексной нагрузки в то время, когда они приближаются к опрокидыванию, но персонал может наблюдать резкое лавинообразное снижение напряжения. Поэтому этот процесс получил название лавины напряжения. Появлению лавины напряжения предшествуют режимы при недостаточно высоком возбуждении генераторов или при увеличении реактивных сопротивлений связи. Получающееся при этом снижение реактивной мощности, приходящей к потребителю, заставляет персонал систем считать причиной лавины напряжения так называемый «дефицит» реактивной мощности.

Количественное определение условий, в которых возникает лавина напряжения, и определение запаса устойчивости двигателей могут производиться исходя из схемы в также, как для единичного двигателя, только вместо напряжения будет фигурировать ЭДС и вместо сопротивления будет использоваться Более удобно вместо критерия устойчивости или эквивалентного ему критерия воспользоваться вторичным критерием устойчивости:

Дата добавления: 2015-10-21