Асинхронный режимы

вращением части генераторов энергосистемы.
Причины:
- нарушения статической устойчивости из-за увеличения передаваемой мощности по линиям электропередачи сверхдопустимого значения;
- нарушения динамической устойчивости из-за аварийных возмущений (коротких замыканий, отключение генерирующего оборудования или электроустановок потребителя);
- несинхронного включения линий электропередачи и генераторов;
- потери возбуждения генератора. 

Чем характеризуется асинхронный режим?
периодическое изменение вектора э.д.с. хотя бы одной станции (одного генератора) системы на угол, больший 360 градусов.
- периодическое изменение знака синхронной мощности;
генератор выдает в сеть пульсирующую асинхронную мощность и потребляет больше РМ;
возрастает ток статора в связи с увеличившейся РМ, во время асинхронного режима колеблется около среднего значения с частотой, приблизительно равной 2(f0—f)

отдавать турбогенератор, обычно составляет 50-70% от Sн. Возможность асинхронного хода и его длительность зависят от типа генератора, от скольжения к концу аварийного процесса, характера изменения момента турбины на первой и последующих стадиях асинхронного режима, асинхронного момента генератора и мощности местной нагрузки в послеаварийном режиме.

при больших качаниях

асинхронный ход

Мэл и Рэл, отдаваемая синхронными машинами в генераторном режиме и соответственно получаемая в двигательном режиме, будут зависеть не только от величины угла, но и от скорости его изменения.

Мсн зависит от параметров машины, Iв, приложенного напряжения и величины угла δ
Мас - от параметров машины, приложенного напряжения, угла δ и скорости его изменения, т.е. скольжения (s= -dδ\dt)
Мас и Рас определяют при упрощающих предположениях, принимая, что машина сим­метрична в электрическом и магнитном отношениях и ее параметры по продольной и поперечной осям одинаковы: Tq = Td; xq = xd;

первичного двигателя имеют существенное значение при анализе асинхронных режимов. В первую очередь важно знать зависимость момента (или мощности) от скорости и ускорения агрегата.
Важную роль играет коэффициент статизма – показывает измение частоты вращения (соответствующее изменению мощности от Р=0 до Рном.

Механический момент приводных механизмов при уменьшении частоты вращения остается постоянным (1 - тяжелые условия пуска) или уменьшается (2 – легкие условия пуска)

трансформаторов и дру­гих неподвижных элементов системы при асинхронном ходе одного генератора или части ее генераторов, не влияющих на всю систему настолько сильно, чтобы вызвать в ней заметное отклонение частоты, не изменяются. При выявлении в процессе анализа значительных изменений частоты следует уточнять расчеты, изменяя индуктивные сопротивления

Нагрузка. Поведение нагрузки имеет большое значение для определения допустимости асинхронного хода в системе. Понижение напряжения при асинхронных режимах может вызвать опрокидывание двигателей нагрузки (лавину напряжения). Колебания напряжения на шинах нагрузки, происходящие во время асинхронного хода крупного генератора или группы генераторов, могут привести к колебаниям светового потока осветительных установок.
При асинхронном режиме в составе напряжения, подведенного к нагрузке,
будет несколько (по меньшей мере две) различных частот переменного тока, отличных от нормальной частоты f0.

увеличивается;
2 – с увеличением s появляется и растет Pac
3 – вступает в действие регулятор турбины, уменьшает мощность турбины и уравновешивает ее до Pт = Рас
4 – наступает установившийся асинхронный режим (Рас = Мас, Рт = Мт)
5 – если у СМ работает возбуждение, появляется синхронный вращающий момент Мс (среднее значение его равно 0)

6 – Мс вызывает пульсации скорости СМ, следовательно и пульсации скольжения

ротора в асинхронном режиме:

Проинтегрировав выражение получим:

8

него явлени­ями и признаками:
1. Периодическое изменение угла между несинхронными ЭДС от 0 до 360° с частотой скольжения. При этом частота скольжения во время асинхронного хода не остается постоянной, а изменяется.
2 . Периодическое изменение (качания) активной мощности. За один цикл (период) установившегося асинхрон­ного хода знак активной мощности изменяется дважды. Физически это означает, что генератор как синхронная машина в течение первого полупериода работает в генераторном режиме, а в течение второго полупериода - в двигательном. Средняя активная мощность, выдаваемая генератором, равна асинхронной составляющей активной мощности.

9

простейшей системы при работе генератора в асинхронном режиме можно считать, что вектор мощной приемной системы Ес являет­ся неподвижным, а вектор ЭДС генератора Ег вращается относительно Ес с частотой вращения ƒs.
Примем, что ЭДС численно равны, т. е. Ес = Ег.
С учетом принятых исходных условий и параметров  построена диаграмма изменения напряжения в различных точках при асин­хронном ходе.

! при асинхронном режиме вращаются относительно друг друга не только векторы ЭДС, но и все векторы напря­жений, находящиеся по разные стороны от ЭЦК

10

занимают новое фазовое расположение. При этом имеется их существенная зависимость от угла δ. На рассматриваемой системе имеется характерная точка, напряжение в которой при угле δ = 180° снижается до нуля. Эта точка называется электрическим центром качаний (ЭЦК). Характер изме­нения напряжения в ЭЦК

11

ЭДС для любого угла можно опреде­лить на основании векторной диаграммы
При EГ = EС = EЭЦК расположен в середине вектора EС – EГ. Поэтому вектор напряжения Uэцк делит угол δ пополам, и, следовательно, можно записать:

При изменении значений ЕГ и ЕС место расположения ЭЦК меняется. В зависимости от соотношения величины ЭДС и сопротивления парамет­ров системы ЭЦК может располагаться в любой точке линии, в трансфор­маторе или даже в самом генераторе.
Вектор напряжения в точке А, находящейся за ЭЦК от вектора EС, последовательно занимает те же положения, что и век­тор ЕГ . Следовательно, вектор напряжения UA вращается относительно вектора ЕС с той же частотой, что и вектор EГ, т. е. с частотой скольжения. Аналогично изменяются векторы напряжения во всех точках электропередачи, находящихся за ЭЦК от вектора EС.

ток, проходящий по электропередаче при асинхронном режиме, равен

где xΣ- суммарное реактивное сопротивление между векторами ЕС и ЕГ.

Из векторной диаграммы следует:

Ток асинхронного режима зависит от угла δ и равен нулю при δ = 0° и достигает максимального значения при δ = 180°.

которые могут превышать токи КЗ, и колебаниями активной и реак­тивной мощности. Последствиями асинхронного режима являются:
1. Глубокие снижения напряжения в электрической сети могут приво­дить к нарушению устойчивости двигателей, массовому отключению по­требителей, нарушению технологических процессов на производстве, нарушению устойчивой работы собственных нужд элек­тростанций. 
2. Повреждения элементов сети из-за больших токов перегрузки, ко­торые в асинхронном режиме могут превосходить исходный или номиналь­ный в несколько раз.
3. Повреждения генераторов из-за возникающих больших электроди­намических и механических усилий, перегрева обмоток статора и ротора. Увеличение нагрева ротора и дополнительно циркулирующих в нем вихревых токов.
4. Глубокие снижения напряжения при двухчастотном асинхронном режиме могут привести к его развитию в трехчастотный и многочастот­ный асинхронный ход. Глубокие снижения напряжения в асинхронных режимах могут вызывать каскадное нарушение устойчивости других электростан­ций и приводить к развитию аварии.
5. Возникновение дефицита активной мощности, т.к. в асинхрон­ном режиме предельная нагрузка, которую может выдать турбогенератор, ограничивается 40—60 % от номинальной мощности, для гидрогенера­тора - 30-50 %.
6. Глубокие колебания параметров электрического режима могут при­водить к ложной работе устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

снижения напряжения в узлах энергоси­стемы, от которых питаются крупные и ответственные потребители или с ними связаны мощные тепловые и атомные электростанции;
при возникновении асинхронного хода между двумя частями энер­госистемы следует нарушение устойчивости других электростанций;
происходит повреждение оборудования в электрической сети, на электростанциях;
изменение режимных параметров приводит к неселективному сра­батыванию устройств РЗ и ПА, а загрубление их уставок является недопу­стимым.
! В тех случаях, когда приведенные выше условия не являются опреде­ляющими, кратковременный асинхронный режим может быть допущен. При этом предельная длительность асинхронного режима составляет 30 с. Турбогенератору при потере возбуждения разрешается работать в асинх­ронном режиме до 15-30 мин. Активная нагрузка при этом должна быть снижена до 40-60 % от номинальной.

токи, напряжения, угол мощность, частота вращения (скорость)
Асинхронный режим допустим, однако есть разные условия влияющие на его длительность, и его «допустимость» или «недопустимость»
В асинхронном режиме генераторы и двигатели меняют свои характеристики, в отличие от параметров сети
При асинхронном режиме в составе напряжения, подведенного к нагрузке присутствует по меньшей мере две различных частоты переменного тока, отличных от нормальной частоты f0.
В ЭЦК напряжение равно 0