Характер нарушения статической устойчивости

В электрической системе постоянно возникают малые возмущения, создаваемые изменениями нагрузки, переключениями в электрической схеме и другими факторами. Время, место и причина возмущения носят случайный характер. Эти случайные возмущения вызывают изменения параметров режима электроэнергетической системы (тока, напряжения, мощности, угла и др.). Эти изменения могут иметь различный характер.

Если возникшее под действием случайных возмущений движение приводит систему в исходный (близкий к исходному) режим, то такое состояние системы называется статически устойчивым. В противном случае говорят о нарушении устойчивой работы системы.

Различают два вида нарушений статической устойчивости: апериодическое (сползание) и колебательное (самораскачивание).

Сползание. Обратимся к рис. 2.2 и представим себе, что мощность турбины увеличилась и стала по величине равной максимальной электрической мощности. Тогда установившийся режим возможен только в одной единственной точке максимума моментно-угловой характеристики.

При возмущениях, действующих в сторону увеличения угла δ, происходит прогрессирующее увеличение разности между электрической и механической мощностями и, следовательно, прогрессирующее увеличение угла δ. Происходит нарушение устойчивости – выпадение машины из синхронизма. Угол δ изменяется без колебаний (апериодически), сначала медленно, а затем всё быстрее, как бы сползая (рис. 2.4, а).

Рис. 2.4. Характер изменения угла δ при нарушении статической

устойчивости в виде сползания (а) и самораскачивания (б)

Самораскачивание. В настоящее время все синхронные генераторы и двигатели снабжаются системами возбуждения с быстродействующими автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ). Все турбины имеют автоматические регуляторы скорости (АРС). Для того, чтобы эти регуляторы выполняли свои функции, они соответствующим образом настраиваются (выбираются параметры и коэффициенты усиления регуляторов). При некоторых сочетаниях схемно-режимной ситуации и настройки регуляторов могут возникнуть колебания в системе регулирования, вызывающие нарастающие колебания угла δ вплоть до выпадения машины из синхронизма. Это явление и называется самораскачиванием (рис. 2.4, б).