Глава 15

15.1. Резкие изменения параметров режима в узлах системы электроснабжения

К резким изменениям режима работы СЭС, которые могут нарушить ее устойчивость, приводят разные причины:

1) аварии и перегрузки в распределительных или питающих сетях, когда в начальный момент времени t0 напряжение резко уменьшается со значения U0 до U1 а затем через время t1 вновь восстанавливается до значения U0 (рис. 15.1,а);

Рис 15.1. Изменения режима работы СЭС при снижении напряжения на ΔU (а) и увеличении момента сопротивления на ΔМ (б)

2) отключение узла нагрузки с последующим включением его через время t1 когда в течение времени от t0 до t1 наступает перерыв в электроснабжении потребителей ( );

3) изменение момента сопротивления при увеличении нагрузки на приводимом двигателем механизме () или при уменьшении ее () с последующим восстановлением прежнего момента через время t1 (рис. 15.1,б).

Резкие изменения параметров режима могут быть вызваны толчкообразными электрическими нагрузками при появлении резкопеременных моментов сопротивления на валах синхронных и асинхронных двигателей прокатных станов и подъемных кранов, а также толчками нагрузки при работе дуговых плавильных печей, трубопрокатных и трубосварочных станов, которые приводят к отклонениям и колебаниям напряжения, изменениям его фазы по отношению к источнику питания и т. д.

В тех случаях, когда изменения параметров режима, характеризующие качество электрической энергии у потребителей, выходят за допустимые пределы, необходимы специальные меры, направленные на устранение отрицательного влияния толчкообразной нагрузки на работу СЭС. Это особенно важно при питании электродвигателей от источников соизмеримой с ними мощности.

Исследование переходных процессов в СЭС, содержащей двигатели с переменной нагрузкой, сводится к решению системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих движение роторов двигателей и генераторов, изменения токов и напряжений в системе.

Методика расчета переходного процесса в СЭС основывается на следующих дополнительных упрощающих предположениях:

1) нагрузка на валу электродвигателя изменяется строго периодически (рис. 15.2,а), циклически (рис. 15.2,б) или случайным образом (рис. 15.2, в);

Рис. 15.2. Графики периодического (а), циклического (б) и случайного (в) изменений нагрузки

2) переходный процесс рассматривается при постоянстве э.д.с.

генераторов за переходным сопротивлением;

3) сопротивление асинхронных двигателей и другой нагрузки в. момент коммутации постоянно;

4) действие демпферного момента синхронного двигателя и регуляторов частоты вращения первичных двигателей (турбин электростанций) не учитывается.

Характерным переходным процессом, который оказывает существенное влияние на режим работы узла нагрузки, является процесс,

Рис. 15.3. Схема подстанции с АВР сборных шин

возникающий при АПВ и переходящих КЗ. Если на какой-либо подстанции выходит из строя один из ее трансформаторов, то питающиеся от него узлы двигательной нагрузки могут быть переключены па другой трансформатор подстанции (рис. 15.3), что резко повышает его нагрузку, вызывает снижение напряжения в СЭС и, как следствие, уменьшение вращающих моментов тех электродвигателей, которые работали до переключения. Часто встречающимися переходными процессами в узлах нагрузки являются процессы, связанные с пуском электродвигателей.