Вторичные критерии устойчивости нагрузки

Нагрузка электроэнергетических систем состоит из различного рода по­требителей, и двигатели составляют в ней значительную долю. Для оценки устойчивости асинхронных двигателей в комплексном узле нагрузки можно использовать критерий dP/ds>0.Однако применение данно­го критерия возможно лишь при условии представления множества двига­телей нагрузки одним эквивалентным. Определение параметров такого эквивалентного двигателя весьма сложно, а часто и проблематично. Это заставило искать другие критерии, позволяющие оценить устойчивость нагрузки, используя ее статические характеристики по напряжению.

Одним из таких критериев является знак производной ЭДС генерато­ров электростанции либо эквивалентной ЭДС системы, питающей нагруз­ку, по напряжению

Данный критерий впервые был предложен проф. П. С. Ждановым, поэтому его называют критерием устойчивости Жданова. Для проверки устойчивости комплексной нагрузки по критерию (4.16) систему элект­роснабжения необходимо представить схемой замещения, показанной на рис. 4.9, а. При этом генераторы без АРВ замещаются ЭДС Е_q, а генера­торы с АРВ - в зависимости от типа регулятора.Для данной схемы эквивалентная ЭДС определяется из уравнения

Где R_э, X_э – эквивалентные сопротивления питающей сети и генераторов.

Для оценки устойчивости нагрузки по критерию (4.16) необходимо по­строить зависимость E_э=f(U). Пусть исходный режим рассматриваемой сис­темы электроснабжения характеризуется эквивалентной ЭДС Е₀, напряжени­ем на нагрузке U₀ и значениями мощностей Р₀ и Q₀. Задаваясь новым, мень­шим значением напряжений U₁ на шинах нагрузки, можно по статическим характеристикам определить Р₁, и Q₁ соответствующие этому напряжению. Далее, выполнив расчет режима системы, или по формуле (4.17) находят новое значение ЭДС Е_]. Проведя ряд таких расчетов для нескольких значе­ний напряжения, можно построить кривую зависимости расчетных значе­ний ЭДС Е_э от напряжения U, приведенную на рис. 4.9, б. При Е_э = Е₀ устано­вившиеся режимы возможны в точках а и b. В точке а производная dE/dU> О, следовательно, режим устойчив, в точке b - dE/dU < 0 - режим неустойчив. Предельный режим определяется критическими значениями ЭДС Е_кр и на­пряжения U_кр в точке с, где dE/dU= 0.

Режим при dE/dU < 0 устойчивым быть не может по условиям его фи­зической нереализуемости. Действительно, любое случайное снижение напряжения левее точки с будет требовать увеличения ЭДС для наступле­ния установившегося режима, что является неосуществимым в рассмат­риваемых системах электроснабжения. Следует отметить, что рассмот­ренные точки а и b (рис. 4.9, б) аналогичны точкам установившегося ре­жима на характеристиках мощности асинхронного двигателя.

Использование критерия Жданова является достаточно простым и удоб­ным способом оценки запаса статической устойчивости комплексной нагруз­ки. При наличии нескольких узлов нагрузки в системе электроснабжения необ­ходимо построить зависимости Е =f(U) для каждого из них. Расчеты удобно вести, задаваясь значением напряжения на наиболее удаленной из нагрузок.

При расчетах устойчивости нагрузки, получающей питание от несколь­ких электростанций, удобно пользоваться практическим критерием

На рис. 4.10, в приведена графическая зависимость Q_г0=f(U), соответ­ствующая эквивалентной ЭДС Е₀ в исходном режиме. Построенные графики Q_г0 и Q_н имеют две точки пересечения, характеризующие возможные режи­мы работы при данной ЭДС Е₀ (точки а и b на рис. 4.10, в). В этих точках балансируются как реактивные, так и активные мощности генерации и на­грузки. Точки а и b, очевидно, совпадают с одноименными точками на характери­стике мощности двигателя. Точка а, соответствующая большему напряжению (а следовательно, меньшему скольжению), где dΔQ/dU< 0, является точкой устойчивой работы, а точка b - неустойчивой.

Для определения критических параметров в узле нагрузки, например U_кр, необходимо выполнить постепенное и пошаговое утяжеление режима по различным параметрам, например увеличение мощности нагрузки, уменьшение ЭДС генерирующих источников или увеличение реактивного сопротивления питающей сети.