Материал: Полный текст лекций

То есть, если АПВ неуспешно, то оно добавляет проблему в виде дополнительной площадки ускорения и виде дополнительной энергии, которую необходимо рассеять. Неуспешное АПВ ухудшает процесс с точки зрения устойчивости энергосистемы. На рисунке площадка ускорения выделена красным, площадка торможения – синим цветом.

АПВ оперирует выключателями. Выключатели – это элементы, которые предназначены для того, чтобы их включали/отключали по несколько раз. Поэтому этот метод АПВ очень приветствуется. Если АПВ успешно, то мы возвращаемся в ту же точку устойчивого равновесия, в которой начался переходный процесс.

АПВ одноцепной линии

Рассматривается схема генератор – трансформатор – линия – ШБМ. Здесь только одна линия. КЗ происходит на этой линии. Мы находились в точке 1, после КЗ мы упали на АР к точке 2. Из-за того, что Pm – Pe > 0 по АР движемся в сторону больших углов к точке 3: до того момента, когда происходит отключение линии. Тогда у нас после срабатывания РЗ обрывается передача мощности между генератором и ШБМ. То есть, характеристика Ре ПАР обращается в 0, и мы будем в точке 4 на характеристике ПАР. При этом Pт будет такой же. Так как Pm – Pe > 0 по ПАР движемся в сторону больших углов к точке 5 до окончания паузы АПВ. Канал КЗ затух. После чего мы снова включаем линию (связь между генератором и ШБМ восстановлена) и движемся вверх к характеристике НР к точке 6. Затем, движемся в сторону большего угла, чтобы рассеять накопившуюся энергию.

Рисунок 52

Еще одним видом противоаварийной автоматики являются различные виды торможения ротора. Есть последовательное торможение ротора и параллельное торможение.

Последовательное торможение

Рисунок 53

КЗ происходит после трансформатора в начале линии. Ставится специальное устройство, представляющее собой резистор и выключатель (он типа сверху от резистора). В нормальном режиме выключатель замкнут, то есть связь идет через Q (резистора как будто нету, он шунтирован). Но если происходит КЗ, мы отключаем выключатель Q (расшунтируем резистор) и получается, что у нас связь генератора с системой (ШБМ) будет через этот резистор. Этот резистор равен в районе 0,1…0,3 о.е. Когда мы добавляем резистор, то точка, где у нас находится напряжении генератора, она находится сразу за Xd на схеме. И если Q отключен, то у нас еще большее напряжение начинает падать и на трансформаторе и на резисторе торможения. За счет этого характеристика аварийного режима (АР) поднимается. Также стоит отметить требования к выключателю (они написаны на картинке).

Минимальные потери выключателя – это потому что в нормальном режиме через выключатель постоянно будет протекать ток генератора.

Моментно-угловая характеристика работы последовательного торможения. Мы находились в точке а. Произошло КЗ. Упали на характеристику АР в точку b. Начинаем двигаться к точке с (потому что машину тянет в сторону увеличения угла). Потом включился резистор, то есть КЗ еще не отключилось, но резистор включился. И при действующем КЗ отключился выключатель. Благодаря этому характеристика АР изменилась. Можно сказать, что характеристика этого резистора – это прямая линия. Если это прямая линия, то она прибавляется к характеристике АР и получается линия как на рисунке 54. По сути, характеристика АР смещается вверх на величину МУХ резистора. Почему это справедливо для активного сопротивления? Потому что на активном сопротивлении угол не меняется, и

Все, что было до этого – это генерация, распределение электроэнергии (генераторы, трансформаторы, ЛЭП). Вся выработка энергии уходила в ШБМ (то есть, полное потребление энергии). Понятно, что в реальности есть специальные элементы (нагрузки) где это потребление происходит. Но в нашей схеме мы этих элементов не касались. Для полной картины необходимо изучить нагрузки. Начнем мы изучение с асинхронных двигателей.

Асинхронные двигатели

Нагрузки бывают: АД, СД и статические нагрузки (печи, выпрямители, освещение, бытовая нагрузка и потери). Если так считать, то синхронные двигатели мы уже изучали, когда мы брали нашу машину и ставили ему отрицательный момент (потребляет). Тогда наша машина выступала в качестве синхронного двигателя. При этом параметры задаются одинаково. Если нам нужно куда-то поставить СД, мы берем синхронную машину с её параметрами из справочника и просто ставим отрицательный момент. Возбуждение должно быть, и оно должно быть положительное, чтобы СД или СГ работали в энергосистеме. Отличаются только моментом на валу.

Но в большинстве случаев нагрузками являются асинхронные двигатели. Асинхронный двигатель питается, преобразует электрическую энергию в механическую и крутит какой-то механизм, который позволяет вырабатывать электроэнергию на станции. Мы начнем изучать самый неизвестный элемент в энергосистеме. Чтобы был установившийся режим необходим баланс активной и реактивной мощности (сколько энергии вырабатывается, столько же и должно потребляться с учетом потерь).

Мы можем регулировать вырабатываемую энергию (за счет регулятора возбуждения, увеличивая/снижая уставку мы снижаем/увеличиваем напряжение на шинах генератора тем самым регулируем выработку реактивной мощности). За счет регулирования турбины (момента на валу генератора) мы также можем увеличивать/снижать активную мощность. Но нагрузка: сколько потребляется в данный момент – это величина неизвестная (системный оператор не прорабатывает нагрузку каждого компьютера, асинхронного двигателя и т.д.). На узле ставится не каждая нагрузка, а обобщенная. То есть, из-за того, что не моделируется каждый элемент. Выходит, что эта обобщенная нагрузка – очень сильно усредненная. С асинхронным двигателем также – его параметры очень сильно усредненные. Тот узел, где асинхронный двигатель и нагрузка, является самым неточным в энергосистеме (большие погрешности). Тем не менее, что-то рассчитывается.

Реальный АД

Про реальный асинхронный двигатель (маленький по мощности, максимум 30 МВт видел Филимонов). Обычно мощность АД меньше 1 МВт. Мы будем АД и нагрузку ставить

обобщенные на 110 кВ.

Уравнение на рисунке 58 лучше записать через скольжение, либо через скорость: