Переходные процессы в электроэнергетических системах. Часть 2 (Электромеханические переходные процессы), страница 4

1.  Влияние на устойчивость системы времени отключение КЗ

Чем меньше время отключения КЗ , тем меньше угол  и тем меньше площадка ускорения  и больше возможная площадка торможения .

Т.е. чем меньше , тем больше запас динамической устойчивости системы. Ускорение отключения КЗ является основным мероприятием улучшения динамической устойчивости.

Для трехфазных КЗ характерны следующие случаи отключения:

 - для концентрированных систем;

 - для дальних электропередач.

Для других видов КЗ эти параметры выше.

2.  Влияние вида КЗ

Это влияние можно выявить, сопоставляя максимумы угловых характеристик мощности , для различных видов КЗ.

Для этого вновь обратимся к выражениям (4.8), откуда имеем:

,           .

Отсюда видно, что чем больше , тем больше  (т.е. максимум угловой характеристики мощности аварийного режима).

С другой стороны, из курса электромагнитных переходных процессов:

Таблица 4.1

Дополнительное сопротивление при различных видах КЗ

Вид КЗ	К(3)	К(2)	К(1)	К(1,1)
	0

По этой таблице легко найти соотношение между  при различных видах КЗ. Поэтому для максимума мощностей при различных видах КЗ можно записать:

.                                                      (4.12)

Выражение (4.12), в частности, означает, что при трехфазном КЗ в начале или в конце ЛЭП, или на выводах генератора, мощность в режиме КЗ равна нулю (не учитывая активных потерь в сопротивлениях сети).

Рис.4.7. Иллюстрация примера.

Однако, при трехфазном КЗ где-то на одной из цепей двухцепной линии мощность в режиме КЗ не будет равна нулю.

Чем больше  (), тем меньше площадка ускорения  и тем лучше динамическая устойчивость системы.

В порядке убывания тяжести с точки зрения динамической устойчивости системы виды коротких замыканий располагаются следующим образом: , , , .

Амплитуда  зависит еще и от места КЗ, в данной схеме простейшей электропередачи самым тяжелым является короткое замыкание в начале ЛЭП.

Значит, нужно принимать в качестве расчетного случая трехфазное КЗ в начале ЛЭП.

Однако обеспечить устойчивость при   трудно и дорого, кроме того трехфазные КЗ достаточно редки (по статистике 7% от общего числа КЗ), а, например, однофазные КЗ составляют 70% от общего количества КЗ.

Таким образом, задача выбора расчетного вида КЗ для оценки динамической устойчивости той или иной электрической системы – это задача технико-экономическая.

3.  Влияние постоянной времени инерции   агрегата

Для оценки влияния постоянной инерции  генератора будем исходить из анализа уравнения движения ротора генератора:

 или ,                                                     (4.13)

поскольку  - угловое ускорение.

Из (4.13) следует, что чем больше , тем меньше угловое ускорение  и тем меньший угол  пройдет ротор генератора в течение заданного времени  и тем меньше будет угол , а значит меньше площадка ускорения , и лучше устойчивость системы.

Т.е. чем больше , тем выше динамическая устойчивость системы. Мощные генераторы с точки зрения динамической устойчивости лучше (у них большие маховые массы, соответственно большие ).

4.  Влияние величины передаваемой мощности

В исходном состоянии . Если  станет больше, то  станет больше, соответственно  в режиме КЗ увеличится, тогда возрастет ускорение , и за то же время существования КЗ  генератор пройдет больший угол , т.е. больше будет . Соответственно, тем больше будет площадка ускорения , и тем меньше возможная площадка торможения , т.е. меньше устойчивость системы.

При какой-то величине  площадки ускорения  и торможения  станут одинаковыми, и это будет предельная величина передаваемой мощности из условия динамической устойчивости системы .

Величина  зависит от времени отключения КЗ, от вида и места КЗ и от постоянной инерции.

Расчет динамической устойчивости в простейшей электрической системе

Существует два вида методов расчета динамической устойчивости:

1.  Упрощенные методы расчета;

2.  Уточненные методы расчета.

Рассмотрим первую группу методов. При них предполагаются следующие допущения:

1) ;

2) ;

3) Нагрузки заменяются неизменными сопротивлениями;

4) Пренебрегают тормозными моментами от токов обратной последовательности, от апериодической составляющей тока статора, от токов в демпферных контурах, от активных потерь в цепи статора генераторов.

Для случая простейшей системы существуют два вида расчетов:

а) Определение предельного времени отключения КЗ ();

б) Определение зависимости  при заданном .

Итак, рассмотрим расчеты динамической устойчивости в простейшей системе.

Рис.4.8. простейшая система.

Перед расчетом необходимо определить характеристики мощности (, для режимов I, II, III), изобразить их на одном чертеже, отметить линию , и по виду этого рисунка выяснить нужно ли делать дальнейшие расчеты. Если анализ рисунка покажет, что система заведомо неустойчива при любом КЗ любой длительности, то дальнейших расчетов делать не придется, либо наоборот анализ может показать, что система заведомо устойчива даже при не отключении КЗ.

Покажем на рис.4.8 характерные граничные случаи, когда дальнейших расчетов динамической устойчивости выполнять не требуется. Этим граничным режимам соответствуют следующие условия:

 и .                                                         (4.14)

Рис.4.9. Граничные случаи динамической устойчивости системы.

При передаваемой мощности равной  система неустойчива при любом времени отключения КЗ, любом виде КЗ.

Площадка  и  соответствуют случаю простого отключения одной цепи линии (без КЗ).

Если передаваемая мощность будет больше мощности  - система заведомо неустойчива, и дальнейшего анализа не требуется.