Методы расчёта статической и динамической устойчивости систем

3. Методы расчёта статической и динамической устойчивости систем

Анализ статической устойчивости

Нарушение устойчивости электростанций, как правило, влечет за собой и неустойчивость нагрузки. Точно так же и опрокидывание двигателей крупных потребителей, сопровождаемое резким снижением напряжения, может при вести к выпадению из синхронизма генераторов, питающих данную нагрузку.

Тем не менее для того, чтобы иметь суждение о необходимых средствах увеличения устойчивости, уместно поставить вопрос о том; в каких условиях параллельной работы двух станций на общую нагрузку, при каких параметрах схемы и режимах работы системы нарушение устойчивости происходит в результате выпадения из синхронизма станций или же является следствием опрокидывания двигателей нагрузки.

При неравномерном распределении активных и реактивных мощностей между станциями, и особенно при различающихся индуктивных сопротивлениях генераторов и связей, иными словами, в условиях, при водящих к значительным углам δ12 между роторами генераторов в исследуемом режиме, представляется вероятным нарушение устойчивости работы станций. Расчеты устойчивости в этих случаях следует вести путем определения действительного предела мощности или вычисления синхронизирующей мощности если в расчете не предполагается cтpого учитывать характеристики АРВ. Наоборот, при симметричных схемах и режимах, приводящих к небольшим начальным углам δ12, казалось бы целесообразным обращать внимание на устойчивость нагрузки и проверять устойчивость системы путем построения графика Е =f(U).

Исследование этого вопроса привело к результатам, не вполне совпадающим с только что высказанными предположениями, но и не противоречащим им по существу. Предметом исследования была схема с двумя электростанциями и эквивалентным асинхронным двигателем.

Вследствие значительной разницы постоянных инерции генераторов и асинхронного двигателя устойчивость последнего проверялась при постоянном угле сдвига э. д. с. генераторов.

Синхронизирующая мощность определялась при учете нагрузки по статическим характеристикам, соответствующим принятым параметрам асинхронного двигателя. В этих условиях синхронизирующая мощность, изменив знак плюс на минус, проходит через бесконечность, после чего она вновь cтaно виться положительной. Бесконечно больших значений синхронизирующая мощность достигает в точке в, соответствующей максимуму характеристики мощности асинхронного двигателя. При этом положительное значение синхронизирующей мощности на второй ветви графика dP l/ d δ12 =f(δ) не свидетельствует об устойчивости системы в целом, поскольку из-за отрицательных значений производной dP_м /ds в этой области становится неустойчивым асинхронный двигатель. Синхронизирующая мощность проходит через нуль в точке А, когда производная dP /ds остается еще положительной. При уменьшении исходного угла δ12 обе ветви кривой синхронизирую щей мощности сближаются и при δ12 = О образуют непрерывную кривую, за исключением особой точки С, где синхронизирующая мощность принимает любые значения от -∞ до + ∞, а производная dP /ds становится равной нулю.

Эти результаты позволяют заключить, что при любых непрерывных изменениях режима работы рассматриваемой системы, связанных с изменением относительного угла сдвига роторов δ12 и скольжения двигателей s, синхронизирующая мощность изменяет знак раньше, чем производная dP_м/ds, за исключением совершенно симметричного режима с относительным углом сдвига роторов, равным нулю.

Таким образом, неустойчивость генераторных станций всегда предшествует возникновению неустойчивости нагрузки или по крайней мере совпадает с ней и для оценки устойчивости системы в целом по существу можно было бы использовать единственный критерий в виде знака синхронизирующей мощности (действительный предел мощности).

Тем не менее, придерживаясь высказанных выше предположений, при симметричных схемах и режимах следует рекомендовать оценку устойчивости нагрузки путем построения зависимости Е = f(U), что равносильно использованию критерия dP_м /ds > О, приводящего в симметричных условиях к результатам, весьма близким или даже совпадающим с результатами оценки устойчивости станций.

Помимо исключительной просто ты и экономичности расчетов