книги / Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения

теристического уравнения СПЭ с неизменными при любых изменениях режима узловыми напряжениями Uy и напряже­ ниями на выводах двигателей);

В произвольной СПЭ, имеющей пс узлов промышленной комплексной нагрузки (секций РУ), псд синхронных двигате­ лей, пАд асинхронных двигателей (пд= пСд+Яад— общее чис­ ло двигателей), свободный член характеристического уравне­ ния, согласно (10.46),

подключен двигатель /3.

Свободный член характеристического уравнения СПЭ по­ ложителен, если положительны все сомножители соотноше­ ния (10.47). Эти сомножители можно использовать как прак­ тические критерии статической апериодической устойчивости: первое прохождение через нуль любого из них определяет критический режим системы электроснабжения.

Режимы работы СПЭ отличаются многообразием и зави­ сят от режимов потребителей электрической энергии и па­ раметров системы в целом. Оценим влияние параметров СПЭ на ее статическую апериодическую устойчивость на основе

минальное напряжение в узлах нагрузки. Повышение устой­ чивости СПЭ на основе увеличения запаса статической ус­ тойчивости осуществляется при эксплуатации средствами уп­ равления системами, т. е. с помощью защитных устройств, регуляторов, средств автоматики и т. п., а при проектирова­ нии— рациональным выбором параметров системы в целом.

Рис. 10.2. Расчетная схема узла нагрузки

Для упрощения оценки влияния параметров на статичес­ кую апериодическую устойчивость СПЭ будем считать, что параметры не зависят друг от друга, т. е. изменение одного не влечет за собой изменения остальных. Кроме того, упрос­ тим анализ статической апериодической устойчивости СПЭ и рассмотрим следующие промышленные комплексные на­ грузки, питающиеся от электрической системы через сопро­ тивление Zc= lRc-\-jxc:

асинхронную двигательную нагрузку, состоящую из эк­ вивалентного АД и прочей нагрузки;

синхронную двигательную нагрузку, состоящую из экви­ валентного СД и прочей нагрузки.

Как известно, нарушение устойчивости АД связано с оп­ рокидыванием (торможением) при снижении напряжения в узлах нагрузки. Расчетная схема асинхронной двигательной нагрузки показана на рис. 10.2, причем узел этой нагрузки подключается к электрической системе, мощность источни­ ков которой значительно больше суммарной мощности узла нагрузки. Это позволяет замещать электрическую систему

источником постоянной ЭДС Ес, приложенным за комплекс­ ным сопротивлением Zc=iRc-\-jxc. Критериями статической устойчивости могут служить условия:

свободный член характеристического уравнения для асин­ хронной двигательной нагрузки

dEc/dU >0 (практический критерий).

На рис. 10.3 приведена зависимость UKP—f(xc) для асин­ хронной двигательной нагрузки, полученная при Rc/xc=0,l. Анализ кривой показывает, что с уменьшением сопротивле­ ния питающей сети область статической устойчивости увели-

Рис. 10.3. Зависимость параметров критического режима узла с асинхрон­ ной двигательной нагрузкой от сопротивления хс при sB=5,69; Лэа=0,9

чивается. Глобальное увеличение Zc ведет к росту потерь реактивной мощности промышленной сети, которые в свою очередь снижают уровень напряжения в узле нагрузки и, в конечном счете, ведут к изменению режима работы эквива­

го АД. В формуле (10.53) х\ — синхронное, а х" — сверхпе­ реходное сопротивление эквивалентного АД.

Скольжение sa можно определить из выражения (10.51):

(1а54>

Активный и реактивный токи эквивалентного АД можно выразить через напряжение V с помощью соотношений (10.51), (10.52):

Полные производные по напряжению от активного и ре­ активного токов

l l+t +p-

Можно сделать вывод, что основными параметрами, от кото­ рых зависит предел статической устойчивости узла асинхрон­ ной двигательной нагрузки, являются коэффициент загрузки двигателя Кза, определяющий предельное напряжение суще­ ствования установившегося режима двигателя, и сопротивле­ ние связи с. электрической системой хс, характеризующее удаленность двигателей от источника питания.

Нарушение статической устойчивости синхронной двига­ тельной нагрузки связано с выпадением из синхронизма при снижении напряжения. Будем считать, что настройка систе­ мы возбуждения эквивалентного СД идеальна в том смысле, что самораскачивание полностью устранено и нарушение ус­ тойчивости может быть только апериодическим. Критериями статической устойчивости в этом случае могут служить ус­

ловия:

свободный член характеристического уравнения синхрон­ ной двигательной нагрузки

d0 dU

ае ей

dEc/dU>0.

Анализ критериев показывает, что на запас статической устойчивости синхронной двигательной нагрузки влияют сопротивление промышленной сети хс> напряжение узла на­ грузки, коэффициент загрузки СД Кз, тип возбудительного устройства и закон регулирования возбуждения СД.

Оценим влияние параметров на устойчивость эквивалент­ ного СД при следующих законах регулирования возбужде­ ния:

Как известно, последний закон регулирования используется для СД большой мощности (несколько тысяч и десятков ты-

Рис. 10.5. Влияние коэффици­ ента загрузки, закона регули­ рования возбуждения и типа возбудительного устройства СД на статическую устойчи-

вость узла нагрузки:

1 Еq ==Eq N U\ 2 Eq = EqN\ 3 — Eq =

0,1 0,2 0,3 ол 0,5 хс

сяч киловатт), нагрузка которых резкопеременна (например, прокатные станы). Задача улучшения режима работы дви-

гателя состоит в обеспечений устойчивости, минимума по­ терь энергии и колебаний напряжения в сети. На рис. 10.5 приведены зависимости UK?=f (xc) для синхронной двига­ тельной нагрузки, полученные при Rc/xc= 0,1. Анализ зави-

Рис. 10.6. Зависимость крити­ ческого напряжения на выво­ дах СД от cos фс при хс = = var и законе регулирования возбуждения СД, обеспечива­

ющем cos фс = const

симостей показывает, что с уменьшением сопротивления про­ мышленной сети область статической устойчивости увеличи­ вается и третий закон регулирования возбуждения, реализу­ ющий постоянство отдачи реактивной мощности в сеть, яв­ ляется оптимальным для повышения запаса устойчивости узлов нагрузки.

Влияние коэффициента загрузки эквивалентного СД на статическую устойчивость можно оценить с помощью зависи­

двигателя и, если закон регулирования возбуждения обеспе­

коэффициент, зависящий от параметров двигателя и сопро­ тивления промышленной сети Zc.

Реактивная мощность эквивалентного СД при номиналь­ ном напряжении

■Oc= ± P c tg (p c ,

поэтому ее влияние на устойчивость двигателя должно рассматриваться с учетом cos срс. На рис. 10.6 представлены за­ висимости lt/кр от cos фс при различных хс, когда закон регу­ лирования возбуждения обеспечивает постоянство отдачи реактивной мощности в сеть. Анализ этих зависимостей по­ казывает, что увеличение cos фс сужает область устойчивости эквивалентного СД.

Для аналитической оценки влияния параметров системы электроснабжения на статическую устойчивость узла синх­

Активная и реактивная мощности эквивалентного СД в установившемся режиме

Eg U

Активный и реактивный токи эквивалентного СД можно вы­ разить через напряжение V с помощью соотношений (10.68), (10.69):

( Ю .7 1 )

<10-72>

Полные производные по напряжению от активного и реак­ тивного токов