Сенегов П.Н. Электромеханические переходные процессы. Конспект лекций

Подождите немного. Документ загружается.

При сопротивлении rр=rр3 максимальный момент Мm имеет место при скольжении s=1, то есть при непод-

вижном роторе. Этим широко пользуются для облегчения пуска двигателя, вводя на этапе пуска в обмотку ротора

дополнительное активное сопротивление.

14.4. Статическая устойчивость асинхронного двигателя

Расширим понятие статической устойчивости асинхронного двига-

теля с учетом проведенных рассуждений.

Будем считать момент сопротивления М

с на валу двигателя не за-

висящим от скольжения s (рис.14.7).

Как отмечалось, нормальный (устойчивый) режим работы двигате-

ля возможен при балансе электромагнитного момента М и момента сопро-

тивления М

с. Формально такой режим может существовать при скольжени-

ях s

a и sb, соответствующих точкам а и b пересечения характеристик мо-

мента М двигателя и момента М

с сопротивления устройства У (рис.14.7).

При малом возмущении режима, соответствующего точке а, появ-

ляющееся отклонение скольжения s от значения s

а будет с течением време-

ни затухать по колебательному закону (рис.14.7). Это обусловлено появле-

нием на валу двигателя избыточного момента ΔM=M-M

c, стремящегося

приблизить значение s к значению s

а. Так в случае s>sa избыточный момент ΔM имеет ускоряющий характер

(M>M

c), что приводит к увеличению скорости двигателя, то есть снижению скольжения s, а при s<sa - тормозящий

характер, что приводит к увеличению скольжения s. В результате двигатель возвращается в прежний нормальный

режим работы, характеризуемый скольжением s

a. Поэтому такой режим является статически устойчивым.

При малом возмущении режима, соответствующего точке b, появившееся отклонение скольжения s от зна-

чения s

b в конечном счете с течением времени будет прогрессирующе возрастать (рис.14.7), так как появившийся

тормозящий избыточный момент ΔM (M<M

c) возрастает и стремится еще больше увеличить это отклонение. В ре-

зультате двигатель снижает скорость и останавливается (s=1), то есть не возвращается в нормальный режим рабо-

ты. Согласно определению такой режим считается статически неустойчивым.

Проведенные рассуждения позволяют сформулировать формальный прямой критерий статической устой-

чивости асинхронного двигателя, заключающийся в необходимости выполнения условия

dM / ds >0 , (14.7)

либо

с учетом пропорциональности момента М развиваемой двигателем активной мощности Р

dP / ds >0 . (14.8)

Это условие, как следует из рис.14.7, выполняется при значениях скольжения s не превышающих критиче-

ского s

кр. Степень статической устойчивости двигателя можно характеризовать коэффициентом запаса статической

устойчивости

c = (Mm-M0) / M0 100 ,% . (14.9)

Действующие нормы устанавливают необходимый коэффициент запаса К

с для нормальных режимов не

менее 70%. Рассчитать статическую устойчивость двигателя это значит определить условия его устойчивой работы,

в частности, коэффициент запаса К

с.

14.5. Влияние напряжения питания асинхронного двигателя на его устойчивость

При снижении напряжения U

g питания двигателя пропорционально

ему в одинаковой степени уменьшаются индукция В

с магнитного поля и ток

р обмотки ротора. Следовательно в соответствии с законом Ампера умень-

шается и создаваемый двигателем электромагнитный момент. Уменьшение в

одинаковой степени индукции В

с и тока Iр означает, что и связанные с ними

тенденции в изменении момента двигателя М

1 и М2 также изменятся в оди-

наковой степени и будут равны при прежнем критическом значении сколь-

жения s

кр. То есть максимум момента М2m будет достигаться при прежнем

значении скольжения s

кр (рис.14.8).

Вышесказанное позволяет сделать вывод об отрицательном влиянии снижения напряжения питания двига-

теля на его устойчивость.

14.6. Влияние параметров элементов электрической системы на устойчивость асинхронного

двигателя

При действующих нормах на коэффициент запаса (К

с>70%) двигатель может потерять устойчивость толь-

ко при снижении напряжения U

g на нем более чем на 30%. Такие снижения напряжения в установившихся режимах

в узлах электрической системы, например, напряжения U

c (рис.2.1) невозможны. Однако двигатель подключен к

узлу электрической системы не непосредственно, а, например, через линию Л

н и трансформатор Тн (рис.14.1),

имеющих суммарное индуктивное сопротивление х

н (рис.14.2). При увеличении нагрузки (момента сопротивления

Мс) на валу двигателя его скольжение s в соответствии с характеристикой момента М при неизменности напряже-

ния U

g должно возрасти со значения s0 до s1' (рис.14.9).

Однако, как было показано ранее, с увеличением скольжения s уве-

личивается ток I

р обмотки ротора, а следовательно и ток I, потребляемый

двигателем из сети (рис.14.2). Ток I на сопротивлении х

н создает падение

напряжения, которое при неизменности напряжения U

c в узловой точке элек-

трической системы приводит к снижению напряжения U

g на двигателе. Сни-

жение напряжения U

g в соответствии с рис.14.8 приводит к увеличению

скольжения s двигателя и установлению баланса между его моментом и мо-

ментом сопротивления М

с1 при скольжении s1>s1'. Снижение момента М дви-

гателя происходит при любых значениях скольжения s, поэтому при критиче-

ском скольжении s

кр2 с учетом снижения напряжения Ug на двигателе будет достигнут и меньший максимальный

момент M

m2<Mm1. При напряжении Ug=const и пренебрежении индуктивностью рассеяния статорной обмотки

двигателя максимальный момент M

m1 создается при критическом скольжении, определяемом из условия (14.3)

кр1 = rp / (ωc Lp) . (14.10)

В случае же U

с=const и прочих равных условиях двигателем создается максимальный момент Мm2 при

скольжении

кр2 = rp / (ωc Lp+xн') , (14.11)

где х

н' - индуктивное сопротивление хн, приведенное к обмотке ротора. Очевидно, что sкр2 < sкр1.

Таким образом можно сделать вывод о неблагоприятном влиянии на устойчивость двигателя величины ин-

дуктивного сопротивления элементов, через которые двигатель подключен к узловой точке электрической системы.

14.7. Влияние частоты электрической системы на устойчивость асинхронного двигателя

До сих пор предполагалось, что скорость вращения ω

с генератора Г (рис.2.1) неизменна. В действительно-

сти же она может меняться, что влечет и изменение циклической частоты f=2πω

c электрической системы, в том

числе, и питающего двигатель напряжения U

g (рис.14.2). Так при снижении циклической частоты fc снижается и

угловая частота ω

c, что при неизменном скольжении s вызывает пропорциональное уменьшение индуктивного со-

противления х

р=sωc обмотки ротора и связанные с этим, во-первых, увеличение тока Iр этой обмотки и, во-вторых,

уменьшение отношения х

р/rр. Уменьшение отношения хр/rр означает уменьшение угла ϕ запаздывания тока Iр от

ЭДС Е

р и соответствующее увеличение угла опережения α, которое, в свою очередь, как это было показано ранее,

при прочих неизменных условиях означает увеличение электромагнитного момента (см. зависимость момента М

от угла α на рис.14.5). Одновременно с этим увеличение тока I

р обмотки ротора в соответствии с законом Ампера

означает более интенсивное увеличение электромагнитного момента М двигателя.

Кроме того, при снижении частоты ω

c снижается и индуктивное сопротивление статорных обмоток двига-

теля. Следовательно увеличиваются протекающие в них токи I и индукция В

с создаваемого ими магнитного поля,

что в соответствии с законом Ампера должно приводить к увеличению момента М двигателя пропорционально

снижению частоты ω

c. Но этого не происходит, так как описанную тенденцию компенсирует противоположная ей

тенденция снижения также пропорционального снижению частоты ω

c момента М двигателя, связанная со сниже-

нием частоты ω

s=sωc скольжения пропорциональной ей ЭДС Ер, а следовательно и тока Iр обмотки ротора. Мак-

симума момент М двигателя достигнет в соответствии с условием (14.3) при большем критическом скольжении.

Вышесказанное иллюстрируется характеристиками момента двигате-

ля, построенными при различных частотах f

c системы и приведенными на

рис.14.10.

В результате можно сделать вывод о благоприятном влиянии сниже-

ния частоты электрической системы на устойчивость двигателя.

Однако при изменении частоты f

c системы изменяется и потребляемая

двигателем реактивная мощность Q. Одна часть этой мощности Q

1 расходует-

ся на создание основного магнитного поля, одновременно сцепляющегося со

статорными и роторными обмотками, другая часть Q

2 - на создание полей рас-

сеяния статорных и роторных обмоток. При снижении частоты f

c системы,

неизменности создаваемого двигателем момента и прочих равных условиях

пропорциональное этому снижение наводимой в обмотке ротора ЭДС Е

р ком-

пенсируется увеличением индукции В

с основного магнитного поля, то есть

увеличением реактивного тока статорной обмотки и соответственно увеличе-

нием потребляемой двигателем из системы реактивной мощности Q

(рис.14.11). В результате зависимость полной реактивной мощности Q=Q

1+Q2,

потребляемой двигателем, имеет U-образный характер (рис.14.11).

Характерно, что частота f

cкр системы, при которой потребляемая двигателем реактивная мощность Q ми-

нимальна, ниже номинальной f

сн. Это означает, что при снижении частоты от номинальной fсн до критической

снижается и потребление двигателем реактивной мощности, поэтому снижается и падение напряжения на транс-

форматоре Т

н и линии Лн (рис.14.1) при ее передаче, а значит при Uс=const несколько повышается напряжение Ug

на двигателе, что, как было показано ранее, благоприятно сказывается на устойчивости двигателя. При снижении

же частоты fc ниже критической fcкр происходит все с точностью до наоборот,

то есть в конечном счете происходит уменьшение напряжения U

д двигателя.

Однако при уменьшении напряжения U

g двигателя уменьшается и часть по-

требляемого им реактивного тока, создающего основное магнитное поле, а сле-

довательно уменьшается и пропорциональная им часть реактивной мощности

1 (рис.14.12). Одновременно, как было показано ранее, увеличивается сколь-

жение s двигателя и частота ω

p изменения тока Iр в обмотке ротора, что приво-

дит к увеличению наводимой полем рассеяния ЭДС самоиндукции и пропорциональной ей части реактивной мощ-

ности Q

2 (рис.14.12). В результате полная потребляемая двигателем реактивная мощность Q=Q1+Q2 при снижении

напряжении на двигателе до критического значения U

gкр снижается, а при последующем снижении увеличивается

(рис.14.12).

В практических случаях U

gн>Ugкр. Снижение напряжения Ug на двигателе ниже критического Ugкр вызы-

вает увеличение потребления им реактивной мощности Q, что, в свою очередь, как это было показано ранее, вызы-

вает еще большее снижение напряжения U

g на двигателе, то есть прогрессирующее его снижение. Это явление по-

лучило название “лавины напряжения”. В результате лавинообразного снижения напряжения на двигателе он опро-

кидывается и останавливается. Это обстоятельство позволяет говорить о благоприятном влиянии снижения частоты

fc системы на устойчивость двигателя только тогда, когда эта частота не ниже критической f

скр. В практических

случаях f

скр=43-45 Гц.

15. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ НА ЕЕ

УСТОЙЧИВОСТЬ

Под режимом электроснабжения в электрической системе понимается такое ее состояние, когда регламен-

тируется суммарная номинальная активная мощность потребителей электрической энергии (нагрузки), которые

могут быть одновременно включены и работать в ней. Каждому такому режиму, характеризуемому меньшим зна-

чением активной мощности, присваивается больший порядковый номер, начиная с единицы. Режим электроснаб-

жения в электрической

системе планируется на каждые сутки и его номер сообщается по местному радио.

Выявим ранее не учтенное влияние режима электроснабжения

на устойчивость простейшей электрической системы (рис.2.1). Для

этого воспользуемся зависимостями от ее частоты f

c активных мощно-

стей Р и Р

н, соответственно развиваемых генераторами Г и Гс и по-

требляемой нагрузкой Н в этой системе при различных режимах элек-

троснабжения (рис.15.1). Основную часть нагрузки представляют

асинхронные двигатели. Потребляемая ими активная мощность, с од-

ной стороны, пропорциональна скорости их вращения, а значит и час-

тоте f

c системы, и, с другой стороны, моменту сопротивления на валу,

который в большинстве практических случаев растет с увеличением

скорости вращения двигателя, а значит и частоты f

c системы. Поэтому зависимости потребляемой нагрузкой ак-

тивной мощности Р

н имеют прогрессирующе возрастающий характер (рис.15.1). Турбины генераторов снабжены

регуляторами, обеспечивающими стабильность их скорости вращения, а значит и частоты f

c системы при измене-

нии питаемой ими нагрузки. Эта стабильность обеспечивается путем регулирования впуска в турбину энергоноси-

теля, например, пара. При полном впуске энергоносителя, то есть полном открытии регулирующих устройств тур-

бины, например, регулирующих клапанов в паровых турбинах, турбина, а следовательно и генератор развивают

максимальную активную мощность Р

m. Поэтому характеристика активной мощности Р генераторов при работе

регуляторов скорости турбин имеет вид практически вертикальной прямой при номинальной частоте f

сн системы.

Если при полном открытии регулирующих устройств турбин, то есть при полном впуске энергоносителя, частота f

снижается, то развиваемая турбиной, а следовательно и генератором активная мощность в среднем также снижает-

ся (рис.15.1). Это обусловлено тем, что большая часть генераторов в электрической системе работает на тепловых

станциях, где энергоносителем является пар, вырабатываемый парогенераторами. Производительность парогенера-

торов определяется производительностью механизмов собственных нужд, обеспечивающих подачу в него пита-

тельной

воды, топлива, воздуха. Большинство из этих механизмов (насосы, мельницы, транспортеры, вентиляторы)

приводятся в действие синхронными и асинхронными двигателями. При снижение частоты f

c системы пропорцио-

нально ей снижается и скорость вращения этих двигателей, а следовательно и производительность приводимых

ими в действие механизмов собственных нужд. В результате снижается и производительность парогенератора, в

турбину поступает меньше пара и поэтому турбина и генератор развивают меньшую активную мощность.

В нормальном режиме работы электрической системы номинальная активная мощность

работающих гене-

раторов составляет P

m1 и они развивают при номинальной частоте fсн системы потребляемую нагрузкой активную

мощность P

н1, соответствующую первому режиму электроснабжения, не предусматривающему никаких ограниче-

ний для потребителей электроэнергии. При этом имеется запас по генерируемой мощности “горячий резерв” ΔP

(рис.15.1). В случае уменьшения числа работающих генераторов, уменьшается и их суммарная номинальная мощ-

ность, например, до величины P

m2. Если режим электроснабжения оставить прежний, то нормальная работа элек-

трической системы будет осуществляться уже при меньшей частоте f

c1 системы, так как только при ней будет су-

ществовать баланс развиваемой генераторами и потребляемой нагрузкой активных мощностей. Работа электриче-

ской системы с пониженной частотой, как было показано, не всегда возможна с технической точки зрения. Кроме

того она может быть нецелесообразна и с экономической точки зрения, хотя бы уже потому, что снижение частоты

ведет к пропорциональному уменьшению скоростей вращения двигателей

, а следовательно и производительности

механизмов, приводимых ими в действие, причем в масштабах экономического района, который обслуживает эта

электрическая система, то есть, практически всей России. Сохранить работу системы с прежней номинальной час-

тотой f

сн возможно, если установить второй, а лучше третий (при нем будет “горячий резерв” мощности) режим

электроснабжения, соответствующий характеристике нагрузки Р

н2, Рн3, то есть ввести плановые ограничения на

потребление электроэнергии. Такой механизм регулирования генерируемой и потребляемой электрической энергии

реализуется в ходе плановой эксплуатации электрической системы. В аварийных же ситуациях когда возникает

дефицит генерирующей мощности (отключается один или несколько мощных генераторов) и полностью задейство-

ван “горячий резерв” наиболее часто сохраняют частоту системы путем

автоматического отключения соответст-

вующей части нагрузки, в первую очередь, неответственной, с помощью устройства автоматической частотной раз-

грузки (АЧР). Однако в случае неправильной настройки устройства АЧР может создаться ситуация, когда при вне-

запном аварийном снижении генерирующей мощности, например, до значения P

m3 устройство АЧР отключит по-

требителей и уменьшит нагрузку до значений, определяемых характеристикой мощности P

m2, располагающейся

выше характеристики мощности генераторов Р

3. Это приведет к возникновению на валу генераторов избыточного

тормозного момента, под действием которого скорость вращения генераторов будет уменьшаться, пропорциональ-

но ей будет уменьшаться и частота f

c. А так как ни при какой частоте fc избыточный момент не исчезнет, процесс

будет идти до полной остановки турбогенераторов. Это явление нарушения устойчивости работы электрической

системы получило название “лавины частоты” и является тяжелейшей аварией, связанной с полным нарушением

электроснабжения. Восстановление нормальной работы электрической системы после такой аварии занимает мно-

гие часы.

Изложенное позволяет сделать вывод о решающем

влиянии режима электроснабжения на устойчивость

электрической системы.

16. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ НА ЕЕ

УСТОЙЧИВОСТЬ

Режим короткого замыкания (к.з.) в электрической системе - режим при существовании в ней к.з. Он ха-

рактеризуется, в частности, видом к.з. и его продолжительностью. Различают четыре основные вида к.з.: однофаз-

ное, двухфазное, двухфазное на землю и трехфазное. Продолжительность режима к.з. характеризуется временем,

проходящим с момента возникновения к

.з. до момента отключения участка электрической сети с к.з. Это время

называется временем отключения t

отк к.з.

Рассмотрим режим простейшей электрической системы

(рис.2.1) при к.з. в точке К в начале одной из цепей ее линии

электропередачи Л (рис.16.1). При этом будем считать: мощность

приемной системы С бесконечно большая (U

c=const); отключены

АРВ у генератора Г (Е

г=const) и регулятор турбины (Мт=const);

равны нулю активные сопротивления элементов электрической системы и зарядная мощность линии Л.

При возникновении к.з. в точке К в зависимости от его вида происходит шунтирование одной, двух или

трех статорных обмоток генератора Г от ЭДС Е

с фаз генератора Гс приемной системы. Это обуславливает умень-

шение токов статорных обмоток генератора и определяемой ими индукции В

с магнитного поля (рис.2.8), что, в

свою очередь, согласно закону Ампера приводит к уменьшению создаваемого генератором электромагнитного мо-

мента М, то есть к появлению на валу турбоагрегата избыточного ускоряющего момента ΔM=M

т-М, действие ко-

торого может привести к нарушению устойчивости генератора, а значит и электрической системы в целом. Умень-

шение электромагнитного момента генератора происходит при любой развиваемой

им активной мощности (любом угле δ), что обуславливает расположение характери-

стики момента M

II генератора при к.з. (в аварийном режиме) ниже аналогичной ха-

рактеристики М

I до к.з. (в нормальном режиме). Очевидно, что при трехфазном к.з.

имеет место полное шунтирование статорных обмоток генератора от приемной сис-

темы и поэтому генератор не создает никакого электромагнитного момента и его

характеристика М

(1)

менее всего отличается от характеристики момента МII нор-

мального режима (рис.16.2). Характеристики момента M

(2)

и MII

(1,1)

генератора

соответственно при двухфазном и двухфазном на землю к.з. занимают промежуточ-

ные положения (рис.16.2).

Предположим, что в нормальном режиме момент турбины М

0. Тогда вызванный к.з. переходный процесс в

электрической системе будет аналогичен рассмотренному в разделе 6 пособия переходному процессу в ней при

отключении одной цепи линии электропередачи Л и иметь два возможных следствия. Первое - установление нового

режима с прежней синхронной скоростью вращения генератора, но с большим значением угла δ

1 (рис.16.3а), то

есть сохранение устойчивости генератора. Второе - проворот ротора генератора относительно ротора генератора Г

приемной системы (увеличение угла δ более чем на 2π), то есть нарушение его устойчивости (рис.16.3б). При этом

первое следствие характерно для однофазного к.з., так как существующие нормы требуют обеспечения устойчиво-

сти электрической системы при однофазном к.з., а второе следствие может иметь место при любом другом виде

к.з

., например, двухфазном.

Изложенные выше рассуждения проведены в пред-

положении, что время существования к.з. не ограничено. В

действительности же режим к.з. сопряжен не только с воз-

можностью потери устойчивости электрической системы,

но и еще с рядом нежелательных последствий, например,

тепловым действием токов к.з. Поэтому продолжитель-

ность этого режима,

как правило, ограничивают и делают

это путем отключения через время t

отк участка электриче-

ской сети, где возникло к.з. В рассматриваемом случае от-

ключают с двух сторон выключателями В цепь линии Л, на

которой возникло к.з. (рис.16.1). В результате прекращается

шунтирующее действие к.з. на статорные обмотки, но токи

в них не восстанавливаются до значений, имевших место в исходном режиме,

вследствие ограничения их большим

индуктивным сопротивлением линии электропередачи, равным сопротивлению одной, а не двух параллельных це-

пей, как это было в исходном режиме. Поэтому характеристика мощности M

III генератора в режиме с отключенной

цепью линии электропередачи (в послеаварийном режиме) располагается между характеристиками мощности M

I и

II генератора соответственно в нормальном и аварийном режимах (рис.16.4).

В рассматриваемом случае при приведенном на рис.16.4 взаимном расположении характеристик моментов

I,MII<MIII генератора для различных режимов и момента Мт турбины в аварийном режиме (при к.з.) на валу тур-

боагрегата действует избыточный момент ΔM=М

т-MII под действием которого генератор ускоряется, что сопрово-

ждается прогрессирующим увеличением угла δ (рис.16.4). В момент t

отк (при δ=δотк) отключения к.з. аварийный

режим сменяется послеаварийным, в котором генератор в соответствии с характеристикой момента M

III создает

больший, чем в аварийном режиме, электромагнитный момент и поэтому на валу турбоагрегата уже действует из-

быточный момент ΔM=M

т-MIII, под действием которого генератор тормозится, что сопровождается замедлением

увеличения угла δ. Если при торможении угол δ, достигнув критического значения δ

кр, несколько превысит его, то

характер избыточного момента сменится на ускоряющий, что вновь приведет к прогрессирующему увеличению

угла δ, превышению им значения 2π, означающему проворот ротора генератора Г относительно ротора генератора

с приемной системы, то есть к потере устойчивости генератором Г (рис.16.4а). Если отключение к.з. осуществить

быстрее, то есть уменьшить t

отк, то при последующем торможении генератора скорость его вращения может сни-

зиться до синхронной раньше, чем угол δ достигнет критического значения δ

кр. Поэтому угол δ, достигнув макси-

мального значения δ

m в дальнейшем будет изменяться вокруг установившегося значения δуст и по завершении

переходного процесса станет равным ему (рис.16.4б), то есть

скорость вращения генератора восстановится до синхронной,

что будет означать сохранение им устойчивости. Возмож-

ность обеспечения устойчивости генератора путем уменьше-

ния времени отключения t

отк к.з. обусловлена, с одной сто-

роны, уменьшением в результате этого времени ускорения

генератора, а потому и запасаемой им при этом дополнитель-

ной кинетической энергии и, с другой стороны, увеличением

возможного времени торможения генератора (времени от

момента отключения к.з. до достижения углом δ критическо-

го значения δ

кр), в течение которого кинетическая энергия

генератора уменьшается. Устойчивость генератора сохраня-

ется в случае, когда запасенная генератором при ускорении

дополнительная кинетическая энергия полностью выводится

из него при торможении. Это условие осуществимо всегда, так как уменьшая время отключения t

отк к.з. можно ин-

тервал ускорения генератора, а следовательно и дополнительно запасенную им кинетическую энергию сделать

сколь угодно малыми. Поэтому всегда существует некоторое предельное время t

пр отключения к.з., - такое, что при

отключении к.з. ранее его (t

отк<tпр) генератор устойчивость сохраняет (рис.16.4б), а при отключении позднее

отк>tпр) - теряет (рис.16.4а). Предельное время tпр отключения к.з. является величиной, определяемой при расчете

динамической устойчивости электрической системы. Динамической, потому, что к.з. приводит к большому возму-

щению режима этой системы.

Ранее было показано, что возможности генератора Г по созданию электромагнитного момента M

II в ава-

рийном режиме зависят от вида к.з. Причем эти возможности при однофазном к.з. больше чем при двухфазном к.з.,

при двухфазном к.з. больше чем при двухфазном на землю к.з., а при двухфазном на землю к.з. больше чем при

трехфазном к.з. (рис.16.2). Поэтому быстрее

всего генератор будет разгоняться при трехфазном к.з. и медленнее

всего - при однофазном к.з., так как в первом случае ускоряющему моменту М

т турбины не будет никакого проти-

водействия, а во втором случае ему будет противодействовать наибольший электромагнитный момент. Более быст-

рый разгон генератора означает и более быстрое увеличение его кинетической энергии. Возможности же уменьше-

ния этой энергии после отключения к.з. любого вида одинаковы. Поэтому при трехфазном к.з. кинетическая энер-

гия генератора быстрее достигнет предельного уровня и во избежание его превышения, то есть потери устойчиво-

сти генератора, оно должно быть отключено быстрее чем другие виды к.з. Аналогично рассуждая, приходим к вы-

воду, что

двухфазное на землю к.з. по критерию устойчивости генератора следует отключить раньше, чем двухфаз-

ное к.з., которое, в свою очередь, следует отключить раньше чем однофазное к.з.

Так как величина момента М

т турбины непосредственно определяет ускорение генератора в аварийном

режиме, то есть скорость увеличения его кинетической энергии, то очевидно, что сохранение устойчивости более

нагруженного активной мощностью генератора при к.з. в электрической системе, требует и более быстрого отклю-

чения к.з.

Возникновение к.з. в электрической системе (рис.16.1) может привести не только

к потере устойчивости

генератора Г, но также и нагрузки Н. Действительно, снимая допущение о постоянстве напряжения U

с на шинах

приемной системы, а значит и нагрузки Н, можно заметить, что при к.з. в точке К электрической системы понижа-

ются уровни напряжений в любых ее точках, в том числе, и на нагрузке Н. Снижение же напряжения на нагрузке,

как это было показано ранее, может привести к опрокидыванию входящих

в ее состав асинхронных двигателей, то

есть к потере устойчивости нагрузки. Вероятность такого события возрастает при более близком к нагрузке воз-

никновении к.з., вследствие большей посадки напряжения на ней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем пособии обсуждено влияние наиболее существенных факторов на устойчивость электриче-

ской системы. Обсуждение проведено применительно к модели простейшей электрической системы методами ка-

чественного анализа с использованием фундаментальных законов физики, оригинальных моделей синхронного

генератора и асинхронного двигателя, а также графических средств представления информации.

Приведенные в пособии модели, графики и вводы позволяют

вместо детального анализа происходящих в

электрической системе процессов мыслить короче и проще. Однако, несмотря на то, что такое мышление требует

хорошего знания модели, оно содержит в себе и некоторый риск забыть, что анализируется поведение электриче-

ской системы, а не ее модели и графики. Помните же, что модели и графики ничего

не значат сами по себе. Они

только помогают нам понять, как поступать в той или иной ситуации при проектировании или эксплуатации реаль-

ных электрических систем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах:-М.:Высш.шк.,1985.-536 с.

2. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под ред. Л.А.Жукова.-М.:Энергия,1979.-456 с.

3. Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины. Л.:Наука,1985.-502 с.