Понятие статической устойчивости

Лекция 8

Понятие статической устойчивости

Для простешей схемы электропередач:

Рис.1

Угловая характеристика мощности имеет следующий вид:

Рис.2

Из угловой характеристики мощности видно, значению мощности турбины Р₀ соответствуют две возможные точки, при которых будет выполняться баланс мощностей  Р_т=Р_эл и следовательно два значения угла d₀ и d^/₀. На самом деле устойчивый установившийся режим работы электропередачи возможен только при угле d₀. Режим при угле d^/₀ не устойчив и существовать не может.

Рассмотрим точку 1.

В результате внешнего малого возмущения (включение небольшой нагрузки) d₀ увеличивается и становится равным  d₁. Мощность электрическая становится больше мощности турбины, следовательно тормозящий момент будет больше вращающего момента и следовательно на ротор генератора будет действовать тормозящий момент, это приводит к уменьшению скорости вращения ротора генератора и следовательно к уменьшению скорости вращения вектора Е_q, который жестко связан с ротором генератора. Угол  d уменьшается и это приводит к уменьшению P_eq. Таким образом угол d стремится вернуться к исходному значению d₀ и Р_эл становится равной Р₀ и система самостоятельно возвращается в исходное состояние. Аналогично, если d₀ уменьшился до d₂, тогда Р_эл<Р₀ на ротор генератора действует ускоряющий момент и следовательно угол d растет и возвращается к d₀.

Рассмотрим точку 2.

При увеличении d^/₀ до d^/₁ Р_эл>Р₀ на ротор генератора действует тормозящий  момент, что приводит к уменьшению угла  d и не приводит в точку равновесия. Аналогично при d^/₂.

Вывод: все точки на восходящем участке синусоиды являются точками устойчивой работы при малых возмущениях и все точки на нисходящем участке синусоиды точками неустойчивой работы.

Прямой критерий статической устойчивости простейшей системы: приращения угла d и мощности генератора должны иметь один и тот же знак, т.е.:

Критерий статической устойчивости системы

С₁ – синхронизирующая мощность

Точка 3 является границей устойчивости системы:

при d=90⁰

Количественно статическая устойчивость характеризуется коэффициентом запаса:

К_зст показывает на сколько предел  передаваемой мощности больше действительно передаваемой мощности.

Из характеристик мощности простой системы с нерегулируемым и регулируемым генераторами видно, что коэффициент  запаса статической устойчивости будет наибольший у генераторов с автоматическим регулятором возбуждения сильного действия.

При увеличении Р_эл нарушение мало вероятно, так как новое значение мощности будет находится только на восходящем участке характеристики.

Нарушение статической устойчивости может произойти только при увеличении Р_т выше Р_эл. В этом случае при определенном времени возмущающего воздействия может произойти переход на  нисходящую веточку и тогда даже если Р_т станет прежним произойдет нарушение.

Расчет параметров режима электропередачи

1.  Нерегулируемый неявнополюсный генератор

E_q - ? d_max - ? P_max - ? K_зст - ?

E_q находится из векторной диаграммы для электропередачи с нерегулируемым неявнополюсным генератором по т. Пифагора:

- предел передаваемой  мощности

Предел статической устойчивости d_max=90°

Коэффициент запаса статической устойчивости:

Для нормально спроектированной системы этот коэффициент должен быть не меньше 25%.

2. Неявнополюсный генератор с АРВ пропорционального действия.