Общая характеристика электропередач и порядок их электрического расчета. Круговые диаграммы электропередачи. Угловые характеристики мощности и предельная передаваемая мощность, страница 6

Таким образом, на работу генератора влияют электрические процессы в сети, часть которой составляет статор, и режим работы ротора, в частности, механические процессы, сопровождающие его вращение.

Нагрузка генераторов зависит от взаимного расположения векторов Е и U, определяемого углом Q. Максимальное значение передаваемой мощности  называют пределом передаваемой мощности. Данному значению мощности турбины соответствуют две возможных точки равновесия на характеристике мощности генератора: а и b. Устойчивый стационарный режим возможен только в точке а. Режим в точке b, лежащей на падающей части характеристики мощности, неустойчив и длительно существовать не может.

Действительно, для любой точки левой части характеристики при небольшом приращении угла Q вновь восстанавливается исходный режим. Тенденция к возвращению в исходный режим, очевидно, будет тем больше, чем больше величина

называемая синхронизирующей силой или моментом.

Для любой точки правой части характеристики мощности (падающая часть) отрицательное смещение ротора (уменьшение угла Q) вызовет переход от неустойчивого равновесия к устойчивому, а положительное – выпадение машины из синхронизма. Устойчивой части характеристики соответствует положительное значение синхронизирующей силы, а неустойчивой (правая часть) – отрицательное значение синхронизирующей силы.

Можно сформулировать следующие условия установившегося режима синхронной машины:

-  ротор машины должен вращаться со скоростью, равной синхронной скорости сети;

-  электрическая нагрузка ротора должна равняться механической;

-  синхронизирующая сила, удерживающая ротор в положении равновесия, должна иметь положительное значение.

Последнее условие является простейшим критерием статической устойчивости, которая является необходимым условием существования установившегося режима.

Под статической устойчивостью понимают способность системы самостоятельно восстановить исходный режим работы при бесконечно малом возмущении в условиях нормального режима.

Для данного значения передаваемой мощности Р₀ отношение амплитуды синусоиды мощности Р_м к Р характеризует степень устойчивости данного режима и называется коэффициентом статической устойчивости.

Чаще встречается коэффициент запаса статической устойчивости, определяемый как отношение:

Рассмотренный предел передаваемой мощности соответствует постоянству напряжения на шинах приемной энергосистемы.

При уменьшении напряжения в конце системы передачи с увеличением передаваемой мощности уменьшается предельное значение передаваемой мощности.

Максимальная передаваемая мощность Р_мд (рис. 7.7), получаемая с учетом снижения напряжения в конце системы передачи, рис. 7.2, меньше предела передаваемой мощности при постоянстве напряжения на шинах приемной системы и достигается при угле меньше 90^о.

Кроме статической устойчивости различают также динамическую устойчивость. Динамической устойчивостью системы называется способность системы продолжать работу при разных нарушениях режимов, т.е. при аварийных режимах.

Поясним сущность динамической устойчивости.

При внезапном изменении отдаваемой генераторами мощности, например, вследствие короткого замыкания, система регулирования турбины не поспевает за изменением мощности генератора. Появляется избыточный момент, который увеличивает число оборотов машины. Ликвидация аварии (отключение короткого замыкания) будет сопровождаться качаниями машины, что приводит или к затухающим колебаниям угла Q (рис. 7.23) или к прогрессирующему нарастанию угла, т.е. к нарушению устойчивости (рис. 7.24).

Зависимости рис. 7.23 и 7.24 дают возможность построить дифференциальное уравнение ротора:

где М – постоянная инерции генераторов.

Это уравнение, обычно, решается методами численного интегрирования (метод последовательных интервалов).

Кроме того для энергетических систем введено понятие результирующей устойчивости. Если после большого возмущения синхронная работа системы сначала нарушается, а затем после некоторого допустимого по условиям эксплуатации перерыва восстанавливается, то система считается имеющей результирующую устойчивость.