Статическая устойчивость нагрузки

Июль 26, 2022

Главная
Разное
Статическая устойчивость нагрузки

Содержание

2. Действительный предел мощности Нагрузка электрической системы оказывает влияние на устойчивость генераторов электрических станций. Если мощность приёмной
3. Действительный предел мощности Рассмотрим электропередачу, в которой приёмная система представлена нагрузкой и местной электростанцией (рис.13.1, а).
4. Действительный предел мощности Для этого необходимо при увеличении угла перемещать рабочую точку с одной характеристики на
5. Действительный предел мощности а) – принципиальная схема; б) – характеристики мощности при =1,0; 0,9; 0,8; 0,7
6. Действительный предел мощности Влияние нагрузки на напряжение определяется регулирующим эффектом нагрузки, т.е. степенью снижения активной и
7. Действительный предел мощности Уменьшение мощности, передаваемой по линии, приводит к уменьшению падения напряжения в элементах электропередачи,
8. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Уровень устойчивости синхронных и асинхронных двигателей в большой степени определяется напряжением на
9. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Последняя при неизменной частоте питающей сети остаётся постоянной при любом скольжении двигателя,
10. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Зависимость активной мощности от скольжения определяется выражением: . (13.1) Эта зависимость представляет
11. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Из последнего выражения следует, что максимум мощности двигателя достигается тогда, когда выполняется
12. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Характеристика тормозного момента не зависит от скольжения и параллельна оси абсцисс (рис.13.3).
13. Статическая устойчивость двигателей нагрузки В точке а с увеличением скольжения двигателя на вращающийся момент возрастает на
14. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Если двигатель работает со скольжением (точка b), то с увеличением скольжения на
15. Статическая устойчивость двигателей нагрузки При номинальном напряжении на выводах двигателя его максимальная мощность примерно вдвое превышает
16. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Если двигатель подключается к этим точкам сети через некоторое внешнее сопротивление, например,
17. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Зависимости момента от скольжения для асинхронного двигателя (штриховая кривая построена с учётом
18. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Запас устойчивости двигателя с учётом внешнего сопротивления значительно снижается. При больших внешних
19. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Статическая устойчивость синхронного двигателя оценивается также, как и синхронного генератора, с помощью
20. Статическая устойчивость двигателей нагрузки Если двигатель работает с АРВ пропорционального типа, то он имеет такую же
21. Вторичные критерии устойчивости нагрузки Нагрузка электрических систем состоит из различного рода потребителей, но двигатели составляют в
22. Вторичные критерии устойчивости нагрузки Одним из таких критериев является знак производной ЭДС генератора, питающего нагрузку системы
23. Вторичные критерии устойчивости нагрузки Пусть в исходном режиме эквивалентная ЭДС равна , а напряжение на нагрузке
24. Вторичные критерии устойчивости нагрузки схема подключения нагрузки
25. Вторичные критерии устойчивости нагрузки определение критерия
26. Вторичные критерии устойчивости нагрузки Для ЭДС возможны два режима работы генератора на характеристике – в точках
27. Вторичные критерии устойчивости нагрузки Запас устойчивости нагрузки по напряжению при этом вычисляется по формуле .
28. Вторичные критерии устойчивости нагрузки При расчётах устойчивости нагрузки в системе, состоящей из группы электростанций, объединённых общей
29. Вторичные критерии устойчивости нагрузки К определению критерия статической устойчивости нагрузки а – схема подключения нагрузки
30. Вторичные критерии устойчивости нагрузки На рис.13.6, б показаны характеристики реактивной мощности эквивалентного генератора и нагрузки. Характеристика
31. Вторичные критерии устойчивости нагрузки Характеристики реактивной мощности имеют две точки пересечения, определяющие возможные режимы работы: точку
32. Нормативные и методические указания по анализу статической устойчивости энергосистем Анализ устойчивости проводится в соответствии с руководящими
33. Утяжелённые перетоки допускаются при отсутствии необходимых резервов мощности, недостаточной маневренности оборудования тепловых и атомных электростанций или
34. Запас статической устойчивости режима качественно определяется близостью к режиму, соответствующему границе области, в которой появляется апериодическое
36. Коэффициент запаса по напряжению в узле нагрузки определяется по формуле , где – напряжение узла нагрузки
37. Утяжеление исходного режима энергосистемы Рекомендуются следующие способы утяжеления режима или их комбинации: 1) перераспределение активных мощностей
38. Утяжеление исходного режима энергосистемы Для каждой системы выбираются передающая и балансирующая станции с таким расчётом, чтобы
39. Утяжеление исходного режима энергосистемы При утяжелении режимов концентрированных систем (в которых электрические станции и узлы мощной
40. Утяжеление исходного режима энергосистемы В проектных расчётах последовательно утяжеляемых режимов допускается перегрузка части оборудования, но если
41. Утяжеление исходного режима энергосистемы В проектных расчётах можно не учитывать ряд ограничений, поскольку часто неизвестны такие
42. Утяжеление исходного режима энергосистемы Если достигается предел устойчивости системы, то расчёт заканчивается. Если предел устойчивости не
44. Скачать презентацию

Слайд 2

Действительный предел мощности
Нагрузка электрической системы оказывает влияние на устойчивость генераторов электрических

станций. Если мощность приёмной системы соизмерима с мощностью электропередачи, то напряжение на шинах нагрузки не остаётся постоянным при изменении режима работы электропередачи. В этом случае предел передаваемой мощности, называемый действительным пределом, существенно ниже предела при постоянном напряжении на шинах нагрузки. С другой стороны, колебания напряжения на шинах нагрузки могут вызвать неустойчивость работы синхронных и асинхронных двигателей, входящих в состав нагрузки, т.е. неустойчивость самой нагрузки.

Слайд 3

Действительный предел мощности
Рассмотрим электропередачу, в которой приёмная система представлена нагрузкой

и местной электростанцией (рис.13.1, а). Мощность этой электростанции соизмерима с мощностью нагрузки, поэтому при увеличении передаваемой активной мощности от электростанции напряжение на шинах нагрузки будет уменьшаться. Построив семейство характеристик мощности для различных значений напряжения , можно получить действительную характеристику мощности.

Слайд 4

Действительный предел мощности
Для этого необходимо при увеличении угла перемещать рабочую точку

с одной характеристики на другую в соответствии с уменьшением напряжения . Максимум действительной характеристики мощности, который называют действительным пределом мощности, достигаются при угле меньше 90о (рис.13.1, б). Величина максимума значительно ниже предела мощности при условии . Следовательно, снижение напряжения ухудшает статическую устойчивость рассматриваемой системы.

Слайд 5

Действительный предел мощности
а) – принципиальная схема; б) – характеристики мощности при

=1,0; 0,9; 0,8; 0,7

Слайд 6

Действительный предел мощности
Влияние нагрузки на напряжение определяется регулирующим эффектом нагрузки, т.е.

степенью снижения активной и реактивной мощностей нагрузки с уменьшением напряжения на её шинах. Увеличение активной мощности, передаваемой от станции к нагрузке, сопровождается снижением напряжения на её шинах; подразумевается, что напряжение на шинах станции поддерживается постоянным. Но с уменьшением напряжения уменьшается и мощность, потребляемая нагрузкой и .

Слайд 7

Действительный предел мощности
Уменьшение мощности, передаваемой по линии, приводит к уменьшению падения

напряжения в элементах электропередачи, что в свою очередь уменьшает степень снижения напряжения при увеличении передаваемой мощности. Регулирующий эффект нагрузки оценивается производными и в рабочей точке статических характеристик. Регулирующий эффект оказывает значительное влияние на действительный предел мощности, и с ним необходимо считаться в практических расчётах устойчивости.

Слайд 8

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Уровень устойчивости синхронных и асинхронных двигателей в большой

степени определяется напряжением на её зажимах.
Асинхронные двигатели представляют основную часть нагрузки электрических систем; при значительном снижении напряжения они останавливаются (опрокидываются). Схема замещения асинхронного двигателя приведена на рис. 13.2; в ней не учитываются потери активной мощности в магнитопроводе и активные потери в обмотке. Активная мощность, потребляемая двигателем из сети, определяется как произведение вращающего момента на угловую скорость вращения магнитного потока двигателя.

Слайд 9

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Последняя при неизменной частоте питающей сети
остаётся постоянной

при любом скольжении двигателя,
поэтому вращающий момент двигателя
пропорционален его активной мощности.
В относительных единицах
вращающий момент двигателя принимается равным
потребляемой им активной мощности.

Слайд 10

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Зависимость активной мощности от скольжения определяется выражением:
. (13.1)
Эта

зависимость представляет собой характеристику мощности или вращающего момента, показанную на рис. 13.3. Максимум этой характеристики определяется по производной выражения (13.1), взятой по скольжению
.

Слайд 11

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Из последнего выражения следует, что максимум мощности двигателя

достигается тогда, когда выполняется условие , откуда критическое скольжение
,
а максимум мощности
. (10.2)

Слайд 12

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Характеристика тормозного момента не зависит от скольжения и

параллельна оси абсцисс (рис.13.3). Установившийся режим работы двигателя возможен в двух точках пересечения характеристики момента двигателя и тормозного момента: точки а и b

кривая 1 при и кривая 2 при

Слайд 13

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
В точке а с увеличением скольжения двигателя на

вращающийся момент возрастает на и на валу двигателя появляется ускоряющий избыточный момент, под влиянием которого его скорость начинает возрастать, а скольжение уменьшаться. В результате этого устанавливается режим работы двигателя в точке а.

Слайд 14

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Если двигатель работает со скольжением (точка b), то

с увеличением скольжения на валу двигателя возникает тормозной избыточный момент, вызывающий дальнейшее увеличение скольжения и опрокидывание двигателя.
Критерием статической устойчивости двигателя является положительный знак производной
.

Слайд 15

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
При номинальном напряжении на выводах двигателя его максимальная

мощность примерно вдвое превышает номинальную мощность. С уменьшением напряжения значение электромагнитной мощности уменьшается по квадратичной зависимости. Максимальная мощность приближается к номинальной при снижении напряжения примерно на 30%. В установившихся режимах такое снижение напряжения недопустимо, поэтому если двигатель включается в сеть к точкам, напряжение в которых поддерживается уровне, определённом ГОСТ 13109–97, то статическая устойчивость гарантируется.

Слайд 16

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Если двигатель подключается к этим точкам сети через

некоторое внешнее сопротивление, например, кабель, то значение опрокидывающего момента может быть найдено из выражения (при неучёте сопротивления в схеме замещения двигателя) (13.2)
.
Изменение характеристики мощности при учёте внешнего сопротивления показано на рис.13.4.

Слайд 17

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Зависимости момента от скольжения для асинхронного двигателя
(штриховая

кривая построена с учётом внешнего сопротивления)

Слайд 18

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Запас устойчивости двигателя с учётом внешнего сопротивления значительно

снижается. При больших внешних сопротивлениях возможны такие режимы, при которых небольшое понижение напряжения на шинах (в допустимых пределах) может привести к нарушению статической устойчивости асинхронного двигателя.

Слайд 19

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Статическая устойчивость синхронного двигателя оценивается также, как и

синхронного генератора, с помощью критерия . При отсутствии АРВ максимальная мощность и критическое напряжение находятся с помощью выражений:
где – сопротивление проводника, с помощью которого двигатель подключается к шинам с напряжением ; – мощность двигателя, потребляемая в режиме, в котором оценивается устойчивость.

Слайд 20

Статическая устойчивость двигателей нагрузки
Если двигатель работает с АРВ пропорционального типа, то

он имеет такую же схему замещения, как и синхронный генератор: переходная ЭДС и переходное внутреннее сопротивление . В этом случае критическое напряжение определяется с помощью выражения:
.
Это напряжение всегда меньше , так как .

Слайд 21

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Нагрузка электрических систем состоит из различного рода потребителей,

но двигатели составляют в ней наибольшую долю. Однако применение критерия часто затруднительно из-за невозможности точного определения параметров эквивалентного двигателя, которым бы можно заменить все двигатели рассматриваемой нагрузки. Поэтому часто устойчивость нагрузки рассчитывают с использованием её статических характеристик.

Слайд 22

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Одним из таких критериев является знак производной ЭДС

генератора, питающего нагрузку системы по напряжению .
Эта производная определяется углом наклона касательной к кривой зависимости , которая строится с помощью статических характеристик нагрузки. Любую схему питания нагрузки можно заменить эквивалентной, приведенной на рис.13.5, а.

Слайд 23

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Пусть в исходном режиме эквивалентная ЭДС равна ,

а напряжение на нагрузке . Снижая напряжение на шинах нагрузки, можно по статическим характеристикам определять значения активной и реактивной мощностей, соответствующие этому напряжению. Затем, выполнив расчёт режима для схемы (рис.13.5, а), находят новое значение . Проведя ряд расчётов для нескольких значений напряжений, можно построить зависимость (рис.13.5, б).

Слайд 24

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
схема подключения нагрузки

Слайд 25

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
определение критерия

Слайд 26

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Для ЭДС возможны два режима работы генератора на

характеристике – в точках а и b. В точке а производная , в точке b – . Каждой точке характеристики соответствует своё скольжение, возрастающее с уменьшением напряжения . Аналогично, как и в характеристике мощности асинхронного двигателя, точка а зависимости , соответствующая меньшему скольжению, является точкой устойчивого режима нагрузки, точка b – неустойчивого. Предельный режим определяется значением ЭДС в точке, где .

Слайд 27

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Запас устойчивости нагрузки по напряжению при этом вычисляется

по формуле
.

Слайд 28

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
При расчётах устойчивости нагрузки в системе, состоящей из

группы электростанций, объединённых общей узловой точкой (рис.13.6, а), к которой подключена нагрузка, удобно использовать критерий
, (13.3)
где .

Слайд 29

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
К определению критерия статической устойчивости нагрузки
а –

схема подключения нагрузки

Слайд 30

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
На рис.13.6, б показаны характеристики реактивной мощности эквивалентного

генератора и нагрузки. Характеристика реактивной мощности генератора может быть найдена при неизменной ЭДС генератора и имеющемся напряжении при условии, что активная мощность генератора изменяется в соответствии с активной мощностью нагрузки ( ). Мощность нагрузки при этом вычисляется по статической характеристике .

Слайд 31

Вторичные критерии устойчивости нагрузки
Характеристики реактивной мощности имеют две точки пересечения, определяющие

возможные режимы работы: точку а и точку b. Эти точки, очевидно, совпадают с одноимёнными точками на характеристике мощности двигателя (рис.13.3). Точка а, соответствующая большему напряжению, а, следовательно, меньшему скольжению, является точкой устойчивой работы, точка b – неустойчивой. Если исходный режим работы устойчив и определяется точкой а, то при подключении к нагрузке индуктивности, потребляющей реактивную мощность , её напряжение уменьшится на величину . При этом положительному значению соответствует отрицательное значение , что подтверждает критерий (13.3).

Слайд 32

Нормативные и методические указания по анализу статической устойчивости энергосистем
Анализ устойчивости

проводится в соответствии с руководящими указаниями, периодически выпускаемыми Министерством энергетики РФ. В этих указаниях вводится понятие перетоков в сечениях, т.е. таких отключаемых элементов, которые соединяют две какие-либо части системы. Разрыв таких связей делит систему на две изолированные части. Перетоки в сечениях при установившихся режимах подразделяют на нормальные, утяжелённые и вынужденные.

Слайд 33

Утяжелённые перетоки допускаются при отсутствии необходимых резервов мощности, недостаточной маневренности оборудования

тепловых и атомных электростанций или неблагоприятном наложении плановых и аварийных ремонтов основного оборудования электростанций и сетей.
Вынужденные перетоки допускаются при предотвращении ограничений потребителей, а также невозможности уменьшения перетока из-за недостаточной маневренности АЭС.

Слайд 34

Запас статической устойчивости режима качественно определяется близостью к режиму, соответствующему границе

области, в которой появляется апериодическое или колебательное нарушение устойчивости. Запас количественно характеризуется коэффициентами запаса по перетокам активной мощности в сечениях системы и по напряжению в узлах нагрузки .

Слайд 35

Слайд 36

Коэффициент запаса по напряжению в узле нагрузки определяется по формуле
,
где –

напряжение узла нагрузки в исходном режиме; – критическое напряжение узла, значение которого принимается не менее 0,7 и 0,75 ( – напряжение в узле в нормальном режиме).
Запас устойчивости определяется последовательными утяжелениями режима энергосистемы. Утяжеление режима и расчёт предельного перетока в сечении производится в предположении отключения любых устройств, препятствующих достижению предельного перетока в данном сечении. Предельные перетоки определяются с учётом перегрузок всего оборудования, допустимых в течение 20 минут.

Слайд 37

Утяжеление исходного режима энергосистемы
Рекомендуются следующие способы утяжеления режима или их комбинации:
1)

перераспределение активных мощностей между электрическими станциями;
2) увеличение нагрузки на наиболее загруженных узловых подстанциях;
3) снижения напряжения в узлах системы.
Первый способ применяется для систем, содержащих протяжённые или сильно загруженные линии электропередачи. Этот способ позволяет определить пропускную способность рассматриваемых линий. Для оценки апериодической устойчивости используется критерий .

Слайд 38

Утяжеление исходного режима энергосистемы
Для каждой системы выбираются передающая и балансирующая станции

с таким расчётом, чтобы увеличивающийся поток активной мощности проходил по линиям электропередачи исследуемого направления или через определённое сечение. При этом надо учитывать, насколько данная траектория утяжеления режима вероятна в условиях рассматриваемой энергосистемы.

Слайд 39

Утяжеление исходного режима энергосистемы
При утяжелении режимов концентрированных систем (в которых электрические

станции и узлы мощной нагрузки расположены недалеко друг от друга) рассматриваются увеличение нагрузки основных узлов приёмной части системы или снижение напряжения в узловых точках. Эти способы следует применять при исследовании статической устойчивости узлов нагрузки. Предельный режим в обоих случаях определяется по знаку свободного члена характеристического уравнения или по практическим критериям:

или

Слайд 40

Утяжеление исходного режима энергосистемы
В проектных расчётах последовательно утяжеляемых режимов допускается перегрузка

части оборудования, но если при подходе к пределу устойчивости перегрузки оказывается во много раз больше допустимых, то это означает, что выбранный способ утяжеления неприемлем. Вопрос о необходимости учёта ограничений следует решать в зависимости от того, является ли расчёт проектным, исследовательским или эксплуатационным.

Слайд 41

Утяжеление исходного режима энергосистемы
В проектных расчётах можно не учитывать ряд ограничений,

поскольку часто неизвестны такие факторы, как размещение резервов в системе, точные параметры нагрузок и т.п. Для решения эксплуатационных задач следует провести серию расчётов режимов с проверкой устойчивости при длительно допустимых эксплуатационных ограничениях. Под эксплуатационными ограничениями понимаются ограничения, обусловленные тепловым режимом машин и элементов сети, уровнем напряжения в заданных точках системы, желаемыми перетоками в некоторых линиях электропередачи, располагаемой мощностью синхронных машин и т.д.

Слайд 42

Утяжеление исходного режима энергосистемы
Если достигается предел устойчивости системы, то расчёт заканчивается.

Если предел устойчивости не достигнут, а нарушается какое-либо из ограничений, то может быть проведена вариация расчётов режимов в пределах заданных эксплуатационных ограничений. Если эта возможность исчерпана, то эксплуатационные ограничения могут быть сняты и заменены кратковременно допустимыми техническими ограничениями.

Статическая устойчивость нагрузки

Содержание

Действительный предел мощности Нагрузка электрической системы оказывает влияние на устойчивость генераторов электрических

Действительный предел мощности Рассмотрим электропередачу, в которой приёмная система представлена нагрузкой

Действительный предел мощностиДля этого необходимо при увеличении угла перемещать рабочую точку

Действительный предел мощностиа) – принципиальная схема; б) – характеристики мощности при

Действительный предел мощностиВлияние нагрузки на напряжение определяется регулирующим эффектом нагрузки, т.е.

Действительный предел мощностиУменьшение мощности, передаваемой по линии, приводит к уменьшению падения

Статическая устойчивость двигателей нагрузки Уровень устойчивости синхронных и асинхронных двигателей в большой

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиПоследняя при неизменной частоте питающей сети остаётся постоянной

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиЗависимость активной мощности от скольжения определяется выражением: . (13.1) Эта

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиИз последнего выражения следует, что максимум мощности двигателя

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиХарактеристика тормозного момента не зависит от скольжения и

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиВ точке а с увеличением скольжения двигателя на

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиЕсли двигатель работает со скольжением (точка b), то

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиПри номинальном напряжении на выводах двигателя его максимальная

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиЕсли двигатель подключается к этим точкам сети через

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиЗависимости момента от скольжения для асинхронного двигателя (штриховая

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиЗапас устойчивости двигателя с учётом внешнего сопротивления значительно

Статическая устойчивость двигателей нагрузки Статическая устойчивость синхронного двигателя оценивается также, как и

Статическая устойчивость двигателей нагрузкиЕсли двигатель работает с АРВ пропорционального типа, то

Вторичные критерии устойчивости нагрузки Нагрузка электрических систем состоит из различного рода потребителей,

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиОдним из таких критериев является знак производной ЭДС

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиПусть в исходном режиме эквивалентная ЭДС равна ,

Вторичные критерии устойчивости нагрузкисхема подключения нагрузки

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиопределение критерия

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиДля ЭДС возможны два режима работы генератора на

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиЗапас устойчивости нагрузки по напряжению при этом вычисляется

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиПри расчётах устойчивости нагрузки в системе, состоящей из

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиК определению критерия статической устойчивости нагрузки а –

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиНа рис.13.6, б показаны характеристики реактивной мощности эквивалентного

Вторичные критерии устойчивости нагрузкиХарактеристики реактивной мощности имеют две точки пересечения, определяющие

Нормативные и методические указания по анализу статической устойчивости энергосистем Анализ устойчивости