16. (3) Учёт генераторов и нагрузок при расчётах динамической устойчивости энергосистем.

Учёт генераторов

Электромагнитный момент, действующий на вал ротора генератора в динамическом переходе, - результат реакции на внешние возмущения и на внутренние процессы в генераторе. Полное описание процессов, происходящих в обмотках и системах АРВ генераторов, осуществляется с помощью подсистем дифференциальных уравнений высокого порядка.

Простые математические модели генераторов, удобные для изучения принципиально важных процессов в генераторах:

1. Уравнение движения

2. ЭДС и реактивность (при возникновении сильных возмущений)

В начальный момент резкого изменения режима: для машины без демпферных обмоток переходная ЭДС неизменна, для машины с демпферными обмотками – сверхпереходная ЭДС.

В расчётах динамической устойчивости процессы в демпферных обмотках синхронных машин можно не учитывать, поскольку токи в этих обмотках затухают быстро. Машину считают симметричной - с равными сопротивлениями в продольной и поперечной осях. Следует, что синхронный генератор может учитываться моделью и . , – сопрот-ие элементов между генератором и приемной системой.

3. При несимметричных коротких замыканиях и в неполнофазных режимах в расчётах учитываются электромагнитные моменты генераторов, создаваемые только токами прямой последовательности.

Электромагнитные поля от токов нулевой последовательности на вращение ротора генератора оказывают очень слабое влияние. При внешних КЗ токи нулевой последовательности в обмотках генераторов не попадают и моментов нулевой последовательности не создают.

Токи обратной последовательности протекают в статорных обмотках генератора и создают магнитный поток реакции, вращающийся в направлении, обратном направлению вращения ротора, и имеющий двойную скорость. Возникающий при этом вращающий момент изменяется периодически с двойной частотой. Ротор не успевает следовать за периодическими колебаниями столь высокой частоты и среднее значение момента обратной последовательности близко к нулю.

Учёт нагрузки производится путём её замещения постоянным сопротивлением.

Наиболее точным был бы учёт нагрузки статическими или динамическими характеристиками. Крупная двигательная нагрузка учитывается в виде эквивалентных синхронных или асинхронных двигателей, для которых в промышленных программных комплексах предусмотрены соответствующие математические модели.

17(23). Правило (способ) площадей и критерий динамической устойчивости одномашинной энергосистемы.

Показаны угловые характеристики для нормального, аварийного и послеаварийного режимов.

Момент, действующий на вал генератора и вырабатываемая электромагнитная мощность связаны соотношением , т.к. → . При перемещении ротора на угол под воздействием избыточного момента совершается элементарная работа или , которая эквивалентна энергии .

В рассматриваемых условиях площадь в некоторой пропорции отражает энергию (или работу). В соответствии с законом сохранения количества энергии следует, что площадка должна быть равна площадке .

Равенство называется правилом площадей.

Как видно из рис, для рассматриваемого случая имеется возможность дальнейшего торможения, то есть в случае более позднего отключения повреждённой цепи ротор имел бы возможность дополнительного торможения за счет не использованной площадки . Поэтому площадь можно назвать площадью возможного торможения. Коэффициент запаса динамической устойчивости:

Критерий динамической устойчивости .

Для сохранения динамической устойчивости одномашинной энергосистемы необходимо и достаточно, чтобы площадь возможного торможения была больше или равна площади ускорения.