Ресинхронизация и результирующая устойчивость

Длительная работа электрических машин в асинхронном режиме яв­ляется недопустимой. Поэтому возникший асинхронный ход синхронных машин должен быть прекращен. Ликвидация асинхронною режима возможна следующими способами:

1. Отключением синхронной машины от электрической сетис последу­ющим синхронным включением. Это отключение синхронного двигателя приводит к нарушению технологии производства, а отключение генерато­ра или электростанций - к возникновению дефицита мощности. Последующее включение генератора в сеть является довольно длительной и сложной технологической операцией. Поэтому данный способ применим, в основном, для отдельных генераторов при потере ими возбуждения.

2. Делением энергосистемы на части. Операция разделения, осуществляется автоматикой ликвидации асинхронною режима (АЛАР) или автоматикой пре­кращения асинхронного хода (АПАХ). Если по какой-либо причине автоматика отказа­ла,то прекращения асинхронного хода выполняет оперативный персонал энер­госистемы. Также путем деления энергосистемы на несинх­ронно работающие части.

Недостатки такого способа:

- возникновение небаланса генерирующих мощнос­тей и нагрузок в разделившихся частях энергосистемы;

- генери­рующая мощность окажется выше мощности нагрузки и частота повысится;

- генерирующей мощности будет недостаточно и частота может снизиться даже до уровня срабатывания устройств АЧР.

3. Ресинхронизацией генераторов, двигателей или частей энергосисте­мы, вышедших из синхронизма.

Синхронные машины, пере­шедшие в асинхронный режим, можно синхронизировать, не отключая их от сети. Процесс восстановления синхронизма машин в процессе асинхронно­го режима называется ресинхронизацией. Одним из условий ре­синхронизации является прохождение скольжения через нуль, т. с. s = 0. Это означает, что генератор или двигатель кратковременно вошел в синхронизм, дополнительная кинетическая энергия стала равна нулю, а асинхронная со­ставляющая мощности исчезла. Это условие, s = 0. соответствующее возмож­ному процессу ресинхронизации, выполняется, при

Предельный случай выполнения условия s= 0: при s_min= О среднее допустимое скольжение, при котором возможно наступление ре­синхронизации. Определяется как.s_ср.доп = s_max /2 или с учетом

(5.16) имеем

Таким обратом ресинхронизация возможна при выполнении условия

Данное условие, является недостаточным для ресинхро­низации. Действительно при s= 0 генератор кратковременно вошел в син­хронизм. Однако останется ли он далее в режиме синхронной работы за­висит от соотношений между моментами генератора и турбины, а также от угла σ. при котором скольжение прошло через нуль. Избыточный момент, определяющий движение генератора в асинхронном режиме, согласно состоит из трех составляющих:

Пocкольку при s = 0 скорость вращения ротора генератора стала синх­ронной, то асинхронный момент равен нулю. Следовательно, условием втягивания генератора в синхронизм будет

М_с>М_т

При таком соотношении моментов и s = 0 на вал генератора действует тормозной избыточный момент, который, вызывает умень­шение угла σ. Если условие М_с>М_т не выполняется, то ресинхронизация будет неуспешной, угол σ продолжит возрастать, а генератор останется в асинхронном режиме.

Успешная ресинхронизация может быть обеспечена путем уменьше­ния мощности турбины (рис. 5.16. а) или увеличением синхронного мо­мента путем регулирования его возбуждения (рис. 5.16. б).

Ресинхронизация синхронных двигателей имеет свои особенности и ее процесс можно разделить условно на два этапа:

1. Разгон ротора двигателя до подсинхронной частоты вращения при выполнении условия

М_ас>М_мех

где М_мех - механический-момент приводного механизма.

2. Вхождение и синхронизм. Если процесс подтягивания скорости до синхронной происходит под воздействием асинхронного момента то втя­гивание и синхронизм, как и генератора, осуществляется под воздействием синхронного момента. Однако если ре­синхронизация без управления возбуждением двигателя не осуществима, то на этапе разгона двигателя поле возбуждения гасится, а при достиже­нии подсинхронной скорости производится подача и форсировка возбуж­дения. В большинстве случаев за счет подобного управления возбуждени­ем удается обеспечить успешную ресинхронизацию синхронных двигате­лей. Это вполне возможно при выполнении условия

где s_ср.уст – критическое скольжение, при котором возможно втягивание двигателя в синхронизм

Для обеспечения ресинхронизации осуществляется разгрузка рабочею механизма, если это допустимо по условиям технологического процесса или предусмотрены другие меры, облегчающие вхождение в син­хронизм.

Ели выпавший из синхронизма генератор не отключается от сети, то и работая в асинхронном режиме, он выдает в сеть некоторую мощность, а входя в синхронизм путем ресинхронизации, он быстро увеличивает мощность. Скорость вращения синхронного двигателя в асинхронном режиме несколько уменьшается, но при успешной ресинхронизации его режим работы быстро восстанавливается, что может не сказаться существенно на приводном механизме и связанном с ним технологическом процессе. Если генератор, двигатель или часть системы вышли из синхронизма и некоторое время проработали в асинхронном режиме, а затем восстанови­ли свою синхронную работу, близкую к параметрам исходного режима, то такую энергосистему нельзя в полном смысле считать неустойчивой, ее следует рассматривать как систему, обладающую результирующей устой­чивостью. поскольку нарушения электроснабжения потребителей не про­исходит. Следовательно, способность системы восстанавливать синхрон­ную работу после возникновения асинхронного режима называется резуль­тирующей устойчивостью энергосистемы.