Статическая устойчивость синхронных машин

Электроэнергетическая система – сложный объект, включающий в себя огромное количество электростанций, генерирующих агрегатов, линий электропередачи, преобразовательных и распределительных подстанций, узлов нагрузки. Всё это необходимо для того, чтобы доставить потребителям (промышленным и гражданским) электроэнергию с определёнными параметрами качества и обеспечить надёжность и бесперебойность электроснабжения.

Основными параметрами, определяющими качество электроэнергии, являются величина напряжения на зажимах электроприемников и частота напряжения в энергосистеме. Отсюда вытекают две главные задачи регулирования и два основных типа систем регулирования:

- задача поддержания уровней напряжения в узловых точках системы в установившихся (статических) режимах, решаемая системами регулирования возбуждения синхронных генераторов;

- задача поддержания частоты, как общего параметра электроэнергетической системы, решаемая системами регулирования моментов первичных двигателей (турбин).

Чтобы управлять объектами энергосистем, необходимо знать их свойства и характеристики, уметь рассчитывать установившиеся и переходные процессы.

Основные понятия и определения

В установившемся режиме реальной энергосистемы параметры режима постоянно меняются, что связано со следующими факторами:

- изменениями нагрузки, т. е. включениями и отключениями отдельных электроприемников;

- изменениями схемы, связанными с нормальными эксплуатационными отключениями и включениями генераторов, линий, трансформаторов.

Таким образом, в установившемся режиме энергосистемы всегда есть малые возмущения параметров режима, при которых система долж­на быть устойчива.

Статическая устойчивость – это способность системы вос­станавливать исходный (или близкий к исходному) режим после малого его возмущения.

Существуют такие режимы, при которых малое возмущение вызывает нарушение устойчивости системы. Такие режимы называют предельными режимами по услови­ям статической устойчивости.

Пропускной способностью элемента системы называют наи­большую мощность, которую можно передать через этот элемент с учетом различных ограничивающих факторов (устойчивости, нагрева, уровня напряжения и т. п.). Иногда пропускную способность опре­деляют по одному фактору и говорят, например, о пропускной спо­собности по нагреву.

Задачи, возникающие при анализе устойчивости, весьма слож­ны и объемны. Поэтому для понимания физической сущности рас­сматриваемых явлений прибегают к упрощению решаемых задач. Иногда приходится отказываться от математической строгости ре­шения, отбрасывать второстепенные факторы. При этом не отра­жаются детали, но получается достаточно полная картина явления. Один из упрощающих приемов – рассмотрение электроэнергети­ческой системы как позиционной.

Позиционная система – такая система, в которой параметры режима зависят от текущего состояния, на­пример взаимного положения роторов генераторов, независимо от того, как было достигнуто это состояние; при этом реальные динамические характеристики элементов системы заменяются статическими характеристиками.

Статические характеристики – это взаимосвязи параметров режима системы, не зави­сящие от времени.

При анализе статической устойчивости решаются задачи:

- расчета параметров предельных режимов (предельной пере­даваемой мощности, критического напряжения в узлах и т. п.).

- определения коэффициентов запаса по мощности или напряжению;

- выбора мероприятий по повышению статической устойчиво­сти энергосистем или обеспечению заданной пропускной способ­ности передачи;

- разработки требований, предъявляемых к настройке автоматических регулирующих устройств и направленных на повышение устой­чивости систем.