Асинхронные режимы в электрической системе, ресинхронизация, результирующая устойчивость

Асинхронный режим, т.е. режим при периодическом изменении вектора ЭДС хотя бы одной машины на угол, больший 360°, может возникать при нарушении статической устойчивости (сильно перегруженная машина при малом возмущении) динамической устойчивости (площадка ускорения больше площадки торможения) или в случае аварийного режима с потерей возбуждения.

Если удастся восстановить нормальную работу системы, не отключая машины, выпавшей в асинхронный режим, то система сохраняет результирующую устойчивость.

Асинхронный режим, не являющийся для системы нормальным, должен допускаться только после проверки его.

Приближенную оценку режима можно дать, приняв, что несинхронно работающая машина разделяется на две механически связанные – синхронную (1) и асинхронную (2).

 

а)	б)
Рисунок 9.1 – Представление синхронной машины в режиме асинхронного хода

 

Рисунок 9.2 – Выпадение из синхронизма и переход на асинхронный ход синхронной машины

 

Рисунок 9.3 – Изменение асинхронного момента синхронного генератора () и момента турбины () при изменении скольжения

 

Рисунок 9.4 – Изменения синхронного момента (а) и вызываемого им изменения скольжения (б)

 

Вывести критерий ресинхронизации можно, используя уравнение движения ротора генератора

 

	(9.1)
или
	(9.2)

 

через выражение энергии

 

(9.3)

 

Если скольжение в установившемся синхронном режиме пройдет через 0, то появится возможность ресинхронизации. Это произойдет, когда

 

(9.4)

 

Приближенно

 

(9.5)

 

Реально процесс ресинхронизации осуществляется ликвидацией условий, которые способствовали возникновению асинхронного режима и дополнительным воздействием на турбину уменьшением ее мощности.

Работа в режиме асинхронного хода вызывает дополнительные потери в машине, величина которых растет с увеличением скольжения. Турбогенератор имеет весьма «жесткую» характеристику асинхронного момента и «зависает» на скольжении 0,2¸0,6 %. Это позволяет не отключать машину от сети до 30¸60 минут при сниженной до 40% нагрузке (конкретные показатели режима определяются предварительным расчетом).

Гидрогенератор с существенно более «мягкой» характеристикой имеет скольжение , что приводит к выходу из строя машины в течение 1¸5 мин, вследствие чего асинхронный режим считается недопустимым для гидрогенераторов. Подобный режим на Воткинской ГЭС привел к потере 3 машин по 1000 МВт, позволив сохранить узел трех объединенных энергосистем и ликвидировать тяжелую аварию.

Влияние асинхронного хода на работу нагрузок в энергосистеме можно представить, используя метод наложения.

 

а)

б)

в)

Рисунок 9.5 – Представление системы при анализе влияния асинхронного хода

 

Напряжение в любой точке электрической системы может быть представлено векторной суммой двух частных напряжений, каждое из которых определяется только ЭДС одного источника и «электрическим удалением» этой точки от источника, т.е. напряжение точки «а» зависит практически только от ЭДС источника 1, точки «е» – от ЭДС источника 2, напряжения промежуточных точек – суммы частных напряжений. Точка «с», в которой частные напряжения равны, может быть названа «электрическим центром» системы.

При входе в асинхронный ход станции 1, все частные напряжения от нее будут прокручиваться относительно частных напряжений станции 2 с частотой . Так как эта разница реально составляет 0,2¸0,6 %, то амплитуда напряжений в точках «b», «с», «d» будет изменяться от до с частотой 0,1¸0,3 Гц, т.е. с периодом 3¸10 сек, что приведет к останову двигателей узлов нагрузок и последующему срабатыванию релейной защиты и отключению узлов.

Асинхронный ход в электрической системе опасен и для источников и для потребителей, но возможность его позволяет сохранить в целости систему после тяжелого повреждения, что резко облегчает поиск причины аварии, ее устранение, уменьшая ущерб от аварии.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1985, 530 с.

2. Жданов П.С. Устойчивость электрических систем. – М.: Энергия, 1986, 480 с.

3. Электрические системы: Математические хадачи электроэнергетики /Под. ред. В.А. Веникова/ - М.: Высшая школа, 1981, 278 с.

4. Электрические системы: Управление переходными режимами электроэнергетических систем /Под. ред. В.А. Веникова/ - М.: Высшая школа, 1982, 244 с.

5. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях /Под. ред. В.А. Веникова/ - М.: Энергоатомиздат, 1983, 456 с.

6. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. – М.: Энергия, 1963, 400 с.

 

 

Чтобы перейти к списку всех методических указаний,

нажмите левой кнопкой мыши здесь

 

 

[Я1]А где 1