Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Нагрузка электроэнергетических систем состоит из различного рода потребителей, и двигатели составляют в ней значительную долю. Для оценки устойчивости асинхронных двигателей в комплексном узле нагрузки можно использовать критерий dP/ds>0 .Однако применение данного критерия возможно лишь при условии представления множества двигателей нагрузки одним эквивалентным. Определение параметров такого эквивалентного двигателя весьма сложно, а часто и проблематично. Это заставило искать другие критерии, позволяющие оценить устойчивость нагрузки, используя ее статические характеристики по напряжению.
Одним из таких критериев является знак производной ЭДС генераторов электростанции либо эквивалентной ЭДС системы, питающей нагрузку, по напряжению
Данный критерий впервые был предложен проф. П. С. Ждановым, поэтому его называют критерием устойчивости Жданова. Для проверки устойчивости комплексной нагрузки по критерию (4.16) систему электроснабжения необходимо представить схемой замещения, показанной на рис. 4.9, а. При этом генераторы без АРВ замещаются ЭДС Еq, а генераторы с АРВ - в зависимости от типа регулятора .Для данной схемы эквивалентная ЭДС определяется из уравнения
Где Rэ , Xэ – эквивалентные сопротивления питающей сети и генераторов.
Для оценки устойчивости нагрузки по критерию (4.16) необходимо построить зависимость Eэ=f(U). Пусть исходный режим рассматриваемой системы электроснабжения характеризуется эквивалентной ЭДС Е0, напряжением на нагрузке U0 и значениями мощностей Р0 и Q0. Задаваясь новым, меньшим значением напряжений U1 на шинах нагрузки, можно по статическим характеристикам определить Р1, и Q1 соответствующие этому напряжению. Далее, выполнив расчет режима системы, или по формуле (4.17) находят новое значение ЭДС Е]. Проведя ряд таких расчетов для нескольких значений напряжения, можно построить кривую зависимости расчетных значений ЭДС Еэ от напряжения U, приведенную на рис. 4.9, б. При Еэ = Е0 установившиеся режимы возможны в точках а и b. В точке а производная dE/dU> О, следовательно, режим устойчив, в точке b - dE/dU < 0 - режим неустойчив. Предельный режим определяется критическими значениями ЭДС Екр и напряжения Uкр в точке с, где dE/dU= 0.
Режим при dE/dU < 0 устойчивым быть не может по условиям его физической нереализуемости. Действительно, любое случайное снижение напряжения левее точки с будет требовать увеличения ЭДС для наступления установившегося режима, что является неосуществимым в рассматриваемых системах электроснабжения. Следует отметить, что рассмотренные точки а и b (рис. 4.9, б) аналогичны точкам установившегося режима на характеристиках мощности асинхронного двигателя.
Использование критерия Жданова является достаточно простым и удобным способом оценки запаса статической устойчивости комплексной нагрузки. При наличии нескольких узлов нагрузки в системе электроснабжения необходимо построить зависимости Е =f(U) для каждого из них. Расчеты удобно вести, задаваясь значением напряжения на наиболее удаленной из нагрузок.
При расчетах устойчивости нагрузки, получающей питание от нескольких электростанций, удобно пользоваться практическим критерием
На рис. 4.10, в приведена графическая зависимость Qг0=f(U), соответствующая эквивалентной ЭДС Е0 в исходном режиме. Построенные графики Qг0 и Qн имеют две точки пересечения, характеризующие возможные режимы работы при данной ЭДС Е0 (точки а и b на рис. 4.10, в). В этих точках балансируются как реактивные, так и активные мощности генерации и нагрузки. Точки а и b, очевидно, совпадают с одноименными точками на характеристике мощности двигателя. Точка а, соответствующая большему напряжению (а следовательно, меньшему скольжению), где dΔQ/dU< 0, является точкой устойчивой работы, а точка b - неустойчивой.
Для определения критических параметров в узле нагрузки, например Uкр , необходимо выполнить постепенное и пошаговое утяжеление режима по различным параметрам, например увеличение мощности нагрузки, уменьшение ЭДС генерирующих источников или увеличение реактивного сопротивления питающей сети.