Статическая устойчивость узла нагрузки

Места подключения отдельных СЭС к ЭЭС называются узлами нагрузки.

В нормальном режиме системы при малых его возмущениях возникает необходимость проверки статической устойчивости синхронных двигателей, синхронных компенсаторов, больших групп асинхронных двигателей, которые, имея мощность, соизмеримую с мощностью питающих их генераторов, могут оказаться неустойчивыми.

Слабые возмущения могут возникать при воздействиях со стороны ЭЭС (изменения напряжения и частоты), а также в результате изменений режимов работы самой СЭС и ее электроприёмников.

Если узлы нагрузки по суммарной потребляемой мощности соизмеримы с мощностью питающей ЭЭС или электрически удалены от источников энергии, то режим их работы при слабых возмущениях может оказаться неустойчивым.

Узел нагрузки с асинхронными двигателями адекватно замещают расчётной моделью в виде эквивалентного асинхронного двигателя, движение которого описывается теми же уравнениями, что и реальных двигателей.

АД имеют большие запасы устойчивости, и поэтому даже значительное снижение напряжения на шинах двигателей не могут привести к нарушению их устойчивости.

Однако это относится к одиночному АД или к группе АД, питаемых от шин, величина напряжения на которых не зависит от режима двигателя ( ).

Если АД питается от генератора или группы генераторов,зазаменённых эквивалентным соизмеримой мощности, то напряжение на шинах Д (эквивалентного) зависит от его режима (в частности от скольжения).

Рассмотрим схему системы, где сопротивления эквивалентного Г, сети, эквивалентного Д соизмеримы по величине, т. е. равновелики по мощности.

СЗ упростим переносом сопротивления намагничивания к точке приложения ЭДС Г. Такое грубое преобразование не меняет качественных закономерностей.

С ростом электрической удалённости ИП, т. е. увеличения , напряжение на шинах асинхронной нагрузки снижается, что и показано на рисунке 2, в зависимости от коэффициента .

Вычислять максимальный вращающий момент и определять критические условия нельзя в этом случае исходя из напряжения на зажимах АД, которое не является независимой переменной.

В качестве расчётной выбирают ЭДС Г, которую можно считать не зависящей от изменения режима.

В зависимости от степени регулирования возбуждения Г эта ЭДС различна:

при нерегулируемом возбуждении; при АРВп;

при АРВс.

Рассмотрим примерные характеристики моментов при постоянстве различных потенциалов в СЗ.

Рисунок 3

Критическое скольжение оказывается значительно меньше критического скольжения двигателя.

Из характеристик рисунка 3 следует, что опрокидывание Д, питающегося от Г соизмеримой мощности, может произойти при сравнительно небольших изменениях скольжения и снижения ЭДС ИП, и тем более при небольших изменениях .

Рассмотрим характеристики и .

Рисунок 4

Из характеристик рисунка 4 видно, что снижение возбуждения и соответственно ЭДС, особенно в зоне, где производная Q отрицательна, приводит к росту Q,потребляемой Д, и соответствующему увеличению токов и увеличению потерь напряжения питающей сети, а, следовательно, способствует дальнейшему снижению напряжения.

Таким образом, вблизи режима опрокидывания процесс снижения напряжения оказывается заметным. Персонал станции не может судить непосредственно о росте токов роторов, статоров, скольжения комплексной нагрузки, когда они приближаются к опрокидыванию. Персонал наблюдает только резкое лавинообразное снижение напряжения (лавина напряжения).

Появлению лавины предшествуют режимы при недостаточно высоком возбуждении генераторов или увеличении реактивных сопротивлений связи. Наблюдаемое при этом снижение реактивной мощности, приходящей к потребителю, показывает, что причиной лавины является дефицит реактивной мощности в системе.