Вопрос 4 Режимы и параметры системы и сети

Состояние системы в любой момент времени или на некотором интервале времени называется режимом системы.

Режим определяется показателями, которые называются параметрами режима к их числу относятся:

1)частота,

2)активная и реактивная мощность в элементах системы,

3)напряжение в различных точках сети у потребителей,

4)величины токов,

5)величины углов расхождения векторов ЭДС и напряжения.

Различают три основных вида режимов электроэнергетических систем:

1. Нормальный установившейся режим, применительно к которому проектируется электрическая сеть и определяются ее технико–экономические характеристики;

2. Послеаварийный установившийся режим, наступающий после аварийного отключения какого – либо элемента сети или ряда элементов (в этом режиме система и соответственно сеть могут работать с несколько ухудшенными технико– экономическими характеристиками);

3. Переходный режим, во время которого система переходит из одного состояния к другому.

Любой режим состоит из множества различных процессов.

Различают параметры режима и параметры сети.

Параметры режима электрической сети связаны между собой определенными зависимостями, в которые входят некоторые коэффициенты, зависящие от физических свойств элементов сети, от способа соединения этих элементов между собой, а также от некоторых допущений расчетного характера.

К ним относятся полное сопротивление, активное и реактивное сопротивление, проводимости элементов, собственная и взаимная проводимости, коэффициент трансформации, коэффициент усиления.

Например, ток на участке ЛЭП определяется зависимостью:

I=(U1-U2)/Z_Л,

где Здесь U₁,U₂,I – параметры режима; Z_Л – сопротивление данного участка системы (линии), является одним из параметров сети.

Ряд параметров сети зависит от характера изменений ее режима, т.е. является нелинейной системой. Однако во многих практических задачах параметры сети можно полагать не изменяющимися и считать сеть линейной.

Другой вид нелинейности сети обусловлен характером соотношений между параметрами ее режима. Так, мощность, связана квадратичной зависимостью с напряжением и т.д. (S=√3∙U∙I=√3∙U∙U/(√3∙Z)=U²/Z) Нелинейность такого вида надо учитывать.

Электрическую сеть рассматривают применительно к неизменному режиму системы, но в действительности такого режима не существует, и говоря об установившемся режиме имеют в виду режим малых возмущений. Отклонения параметров режима, происходит около некоторого устойчивого состояния.

Система должна быть устойчива при этих малых возмущениях. Иначе говоря, она должна обладать статической устойчивостью.

Аварийные переходные процессы возникают при резких аварийных изменениях режима, например, при к.з. элементов системы и последующем их отключении, при изменении схемы электрических соединений элементов системы.

Большие возмущения в системе при аварийных переходных процессах приводят к значительным отклонениям параметров режима к большим возмущениям, устойчивость по отношению к которым определяют как динамическую.

При этом под динамической устойчивостью понимают способность системы восстанавливать после больших возмущений свое состояние, практически близкое к исходному.

Необходимо учитывать изменения параметров режима, которые возникают при:

1) увеличении передаваемых мощностей;

2) росте нагрузок;

3) изменении схемы электрических соединений в результате повреждений в сети.

Определяется активное сопротивление линии:

(1.1)

где L – длина ЛЭП, км; F – сечение активной части провода, мм²; γ – удельная проводимость алюминия.

Определяется индуктивное сопротивление линии:

где - радиус провода, мм; - среднее геометрическое расстояние между осями соседних фаз, мм; - относительная магнитная проницаемость проводника (алюминия);L – длина ЛЭП, км.

Определяется активная проводимость линии:

(1.4)

где ΔР_кор – потери активной мощности на корону, кВт; U_н – номинальное напряжение на ЛЭП, кВ.

Определяются потери активной мощности на корону:

(1.5)

где - коэффициент, учитывающий атмосферное давление; U_ф – фазное напряжение ЛЭП, кВ; U_ф.кор. - фазное напряжение, при котором появляется корона, кВ.

Определяется фазное напряжение, при котором появляется корона:

(1.6)

где - коэффициент, учитывающий состояние поверхности провода; - коэффициент, учитывающий состояние погоды;

Определяется реактивная проводимость линии:

(1.7)

Основные уравнения, описывающие режимы токов и напряжений ЛЭП и ПС электрических сетей

Вопросы 5 Устойчивость системы электроснабжения

Система должна быть устойчива при этих малых возмущениях. Иначе говоря, она должна обладать статической устойчивостью.

Под статической устойчивостью, вообще говоря, понимают способность системы самостоятельно восстановить исходный режим работы при малом возмущении. Статическая устойчивость является необходимым условием существования установившегося режима работы системы, но отнюдь не предопределяет способности системы продолжать работу при резких наруше­ниях режима, например при коротких замыканиях.

Аварийные переходные процессы возникают при резких аварийных изменениях режима, например, при к.з. элементов системы и последующем их отключении, при изменении схемы электрических соединений элементов системы.

Большие возмущения в системе при аварийных переходных процессах приводят к значительным отклонениям параметров режима к большим возмущениям, устойчивость по отношению к которым определяют как динамическую.

При этом под динамической устойчивостью понимают способность системы восстанавливать после больших возмущений свое состояние, практически близкое к исходному.

ПРИМЕР

В режиме работы в точке а , мощности генератора и турбины уравновешивают друг друга. Если допустить, что угол получает небольшое приращение , то мощность генератора, следуя синусоидальной зависимости от угла, также изменится на некоторую величину , причем, как видно из рис. , в точке а положительному приращению угла соответствует также положительное изме­нение мощности генератора . Что же касается мощности турбины, то она не зависит от угла и при любых изменениях последнего остается постоянной и равной . В результате изменения мощности генератора равновесие моментов турбины и генератора оказывается нарушенным и на валу машины возникает избыточный момент тормозящего характера, поскольку тормозящий момент генератора в силу положительного изменения мощности преобладает над вращающим моментом турбины.

Под влиянием тормозящего момента ротор генератора начинает замедляться, что обусловливает перемещение связанного с ротором вектора э.д.с. генератора Е в сторону уменьшения угла . В результате уменьшения угла вновь восстанавливается исходный режим работы в точке а и, следовательно, этот режим должен быть признан устойчивым. К тому же выводу можно прийти и при отрицательном приращении угла в точке а.

Рис. 2. Влияние АПВ на динамическую устойчивость СЭС.

Успешное АПВ увеличивает площадь возможного торможения (рис. 2), что способствует сохранению динамической устойчивости СЭС.

Номинальный режим, угловая характеристика мощности которого соответствует кривой Ӏ, характеризуется параметрами

; ,

где – Э.Д.С. в статоре; – синхронное сопротивление статора; – сопротивление трансформатора.

При аварийном режиме (кривая II)

;

В послеаварийном режиме (кривая III)

;

В режиме, соответствующем успешному АПВ, кривая IV совпадает с кривой I и характеризуется параметрами

;