Динамическая устойчивость синхронных машин

Аварийные режимы в электрической системе возникают при КЗ, аварийных отключениях нагруженных генераторов, линий, трансформаторов. Это уже большие возмущения системы, приводящие к большим изме­нениям параметров режима.

Динамическая устойчивость – это способность системы воз­вращаться в исходное (или близкое к исходному) состояние после боль­шого возмущения.

Когда после большого возмущения синхронный режим системы нарушается, а затем после допустимого перерыва восстанавливается, то говорят о результирующей устойчивости системы. Результирующую устойчивость иногда считают разно­видностью динамической устойчивости, разделяя синхронную динамическую устойчивость и результирующую динамическую устойчивость.

При анализе динамической устойчивости выявляется способность системы сохранять синхронный режим работы при больших возмущениях. Большие возмущения возникают при КЗ; отключениях линий, генераторов, трансформаторов и пр. К большим возмущениям относятся также изменения режима мощной нагрузки, потеря возбуждения синхронного генератора, включение крупных двигателей. Одним из следствий возникшего возмущения является отклонение скоростей вращения роторов генераторов от синхронной (качания роторов генераторов системы).

Если после какого-либо возмущения взаимные углы роторов примут определённые значения (их колебания затухнут около новых значений), то считается, что динамическая устойчивость сохраняется. Если хотя бы у одного генератора ротор начинает проворачиваться относительно поля статора, то это признак нарушения устойчивости. В общем случае о нарушении динамической устойчивости системы можно судить по зависимостям δ_i = f (t), полученным в результате совместного решения (интегрирования) уравнений движений роторов генераторов. Но существует более простой и наглядный метод, основанный на энергетическом подходе к анализу динамической устойчивости. Это метод площадей.

Задачи анализа динамической устойчивости:

а) расчет параметров динамического перехода при эксплуата­ционном или аварийном отключениях нагруженных элементов электроэнергетической системы;

б) определение параметров динамических переходов при КЗ в системе с учетом различных факторов:

- возможного перехода одного несимметричного КЗ в другое (например, однофазного в двухфазное);

- работы автоматического повторного включения (АПВ) элемента, от­ключившегося после КЗ, и т. п.

Результатами расчета динамической устойчивости являются:

- предельное время отключения расчетного вида КЗ в наиболее опасных точках системы;

- паузы систем АПВ, установленных на различных элементах электрической системы;

- параметры систем автоматического ввода резервного питания (АВР).

При расчетах динамической устойчивости принимаются следующие допущения, обеспечивающие достаточ­ную для инженерных расчетов точность:

- предполагается, что скорость вращения роторов синхронных машин при протекании электромеханических переходных про­цессов изменяется в небольших пределах (2...3 % от синхронной скорости);

- считается, что напряжение и токи статора и ротора генера­тора изменяются мгновенно;

- не учитываются нелинейности параметров системы, однако, как правило, учитываются нелинейности параметров режима. Когда от такого учета отказываются, это специально оговаривают и систему называют линеаризованной.

- переход от одного режима электрической системы к другому осуществляется изменением собственных и взаимных сопротивлений схемы, а также ЭДС синхронных машин;

- исследование динамической устойчивости при несиммет­ричных возмущениях производится по схеме прямой последова­тельности, поскольку считается, что движение роторов синхронных машин обусловлено моментами, создаваемыми токами прямой последовательности.