39.(20) Динамическая устойчивость синхронного двигателя.

При кратковр. набросе мех. мощности на вал ротора синхр. двигателя (рис.1) правило площадей определяется равенством

Случай, когда (рис. 1, б) является условием определения пред. угла восстановления исходного момента.

Рис.1. Иллюстрация процессов в СД при набросе механического момента

По известному методом численного интегрирования нетрудно найти (см. рис. 1, а), то есть определить предельную длительность импульса Р_мех.

При кратковр снижении напр-ия условия сохранения динам. устойчивости синхр. двигателя принципиально не отличаются от случая наброса мех. момента. Так, при снижении питающего напряжения от значения до значения (рис. 2, б) электромагн. мощность синхр. двигателя скачком изменяется от точки A до точки B (рис.2, б) и двигатель начинает затормаживаться. При восстановлении напряжения электромагн. мощность переходит из точки C в точку C” и далее ротор двигателя ускоряется. В предельном случае, показанном на рис. 2, площадь возможного ускорения равна площади торможения, ограниченной точкой F, которой соответствует критический угол .

Рис. 2. Иллюстрация процессов в СД при кратковременном снижении напр-ия.

В этом случае на основе равенства можно определить пред. угол восстановления напряжения ( рис.2, б) и, путѐм численного интегрирования – пред. время восстановления напр-ия (рис. 2, а).

40.(28) Процессы при самозапуске электродвигателей.

Самозапуском асинхронного двигателя называют процесс восстановления нормальной работы после еѐ кратковременного нарушения, вызванного исчезновением питания или кратковременным снижением напряжения питания.

(на рис)В этих условиях тормозящий момент приводного механизма превосходит электромагнитный вращающий момент; двигатель затормаживается; его скорость уменьшается, а скольжение возрастает.

Рис. 1. Работа AД при кратковременном снижении питающего напряжения

Если восстановление напряжения произойдет при s_вос1<s_b–самозапуск является успешным. Устойчивая работа двигателя сохранится и режим возвратится в точку устойчивого равновесия A. При восстановлении напряжения при s_вос2>s_b на двигатель по прежнему будет действовать избыточный тормозящий момент – скольжение возрастает и двигатель останавливается. В этом случае самозапуск невозможен. Условия самозапуска выполняются, если в момент восстановления напряжения электромагнитный момент будет больше механического.

Из этих рассуждений следует, что условием успешного самозапуска

АД может служить неравенство s_вос1<s_b.

Следует учитывать, что в момент восстановления напряжения притормозившийся электродвигатель потребляет повышенные активную и

реактивную мощности. Это приводит к повышенным потерям напряжения во внешней сети и, следовательно, к уменьшению напряжения питания двигателя и, следовательно, условиясамозапуска двигателя ухудшаются. При одновременном самозапуске

группы двигателей этот фактор имеет весьма существенное значение.

41. (5) Эффективность основных мероприятий по повышению устойчивости электрических систем: уменьшение реактивных сопротивлений генераторов; увеличение постоянной инерции Тj; расщепление проводов фаз линий электропередачи.

Генераторы. Параметры генераторов оказывают существенное влияние, как на статическую, так и на динамическую устойчивость.

При использовании на генераторах АРВ с зоной нечувствительности на статическую устойчивость влияет синхронное индуктивное сопротивление x_d, на динамическую - переходное сопротивление x'_d и постоянная инерция Tj.

Возможно уменьшение индуктивных сопротивлений генератора путем увеличения воздушного зазора между статором и ротором. Однако для сохранения мощности генератора при этом нужно увеличить намагничивающую силу машины путем увеличения возбуждения, что связано с увеличением расхода материала, веса, габарита машины, а, следовательно, и ее стоимости.

Существует реальная возможность изменения индуктивных сопротивлений только у гидрогенераторов, которые выполнены по индивидуальным проектам. На некоторых гидроэлектростанциях как в нашей стране, так и за рубежом установлены специальные гидрогенераторы с «улучшенными» параметрами. Обычно турбогенераторы и двигатели изготавливаются едиными сериями с заданными параметрами, изменение которых трудноосуществимо.

Увеличение механической постоянной инерции возможно путем увеличения махового момента ротора и маховика. Это мероприятие связано с теми же отрицательными последствиями, как и при уменьшении сопротивления генератора.

Линии. Индуктивное сопротивление линии может быть снижено расщеплением проводов, применяемым с целью уменьшения потерь на корону. При расщеплении снижается индуктивное сопротивление линии, следовательно, возрастает предел передаваемой мощности и увеличивается устойчивость системы. Расщепление фазы на три провода (ВЛ 500кВ) уменьшает реактивное сопротивление линии на 25-30%

42.(5) Эффективность дополнительных мероприятий по повышению устойчивости электрических систем: сооружение переключательных пунктов на линиях электропередачи; применение емкостной компенсации индуктивных сопротивлений линий электропередачи, использование электрического торможения генераторов.

Переключательные пункты. Авария на какой-либо из параллельных линий сопровождается отключением только поврежденного участка, а по остальным участкам линии может передаваться вся мощность удаленной станции.(см рис.1)

Установка для эл торможения генераторов. Для повышения устойчивости при симметричных КЗ мб использованы активные сопротивления, включаемые или последовательно с каким-либо звеном передачи, либо // ему. Наиболее эффективно вкл-е акт сопротивлений // генераторам или трансформаторам передающей станции. В этом случае действие нагрузочного сопротивления продолжается и после отключения КЗ, а в ряде случаев может только начинаться после отключения КЗ. Если мощность приемной системы велика сравнительно с мощностью передающей станции, то с помощью нагрузочных сопротивлений можно достичь благоприятных результатов.

Применение емкостной компенсации.

Уменьшить индуктивное сопротивлении линии можно, приме­няя продольную (емкостную) компенсацию реактивного сопротив­ления ВЛ, которая осуществляется последовательным включением в линию статических конденсаторов. При этом эквивалентное со­противление линии (без учета распределенности параметров) оп­ределится как x_экв=х₀l-х_с

Чем больше сопротивление конденсаторов х_с, тем выше сте­пень компенсации параметров линии и, следовательно, выше пре­дел передаваемой мощности электропередачи, в состав которой входит компенсированная линия. Для повышения пропускной спо­собности дальних электропередач применяются промежуточные синхронные компенсаторы и управляемые конденсаторы. В системах электроснабжения продольная емкостная компен­сация применяется на мощных токопроводах, уменьшая падение напряжения и повышая устойчивость двигателей нагрузки.

43. (9) Эффективность мероприятий режимного характера по повышению устойчивости электрических систем: автоматическое отключение части генераторов в аварийном режиме, автоматическое отключение части нагрузки при снижении частоты в энергосистеме.

1) Отключение части генераторов как средство повышения ус­тойчивости системы. Уменьшение отдаваемой генератором активной мощности при заданном токе возбуждения может быть в известном смысле аналогичным по­явлению резерва по активной мощности. Так, если во время динамического пере­хода в процессе аварии или в послеаварийном режиме отключить часть генератор ров, то условия устойчивости остальной части генераторов улучшатся. Отключе­ние части генераторов может быть средством для синхронизации выпавших из синхронизма станций (ресинхронизация).

Отмечая возможность улучшения устойчивости отключением части генераторов, необходимо заметить, что все же применение этого мероприятия менее желательно, чем других мероприятий. Отключение генераторов приводит к понижению передаваемой мощности и необходимости синхронизировать и наби­рать мощность на включенных машинах. Отключение реакторов обычно влияет сравнительно мало, но в то же время известная опасность увеличения напряжения и необходимость достаточно быстрого обратного их включения при восстановлении нормального режима заставляют считать это мероприятие вспомогательным.

2)Автоматическая частотная разгрузка (АЧР реализуется отключением части потребителей в энергосистеме. Основная цель АЧР — предотвращение недопустимого снижения частоты в дефицитных частях энергосистемы и развития аварии. АЧР, за редким исключением, действует после нарушения устойчивости и отделения частей энергосистемы со значительным дефицитом мощности, который не может быть ликвидирован автоматическим регулированием скорости вращения турбин. Таким образом, действие АЧР начинается при существенном снижении частоты и по факту такого снижения.

АЧР предотвращает одно из наиболее опасных явлений — «лавину частоты», которая возникает при достижении некоторого критического значения частоты.