Статическая устойчивость

Материал из Wiki Power System
Перейти к: навигация, поиск


Статическая устойчивость энергосистемы - способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму после малых его возмущений.

Мероприятия по обеспечению статической устойчивости

Без дальних линий электропередачи

К основным мероприятиям, обеспечивающим статическую устойчивость электроэнергетических систем, не имеющих дальних электропередач, относятся:

  1. примеение автоматических регуляторов возбуждения синхронных машин;
  2. ограничение снижения напряжения в основных узловых точках энергосистемы;
  3. ограничение углов сдвига роторов генераторов;
  4. применение автоматической разгрузки по частоте;
  5. обеспечение достаточных резервов активной и реактивной мощностей.

Автоматические регуляторы возбуждения синхронных машин представляют собой одно из самых эффективных средств повышения статической устойчивости энергосистемы. Наиболее важным достоинством автоматических регуляторов возбуждения является то обстоятельство, что при всяком утяжелении режима, например при переходе, от нормального режима к послеаварийному или просто ухудшении нормального (послеаварийного) режима, регуляторы автоматически увеличивают возбуждение синхронных машин, ограничиваю тем самым увеличение углов сдвига их роторов, которые вызывается ухудшением режима, а также снижение напряжений в узловых точках системы.

Поддерживая неизменным (или почти неизменным) напряжение на выводах синхронных машин, регуляторы как устраняют реактивное сопротивление генераторов в установившемся режиме и тем самым резко увеличивают предел естественной статической устойчивости энергосистемы. Этим достоинством обладают любые регуляторы возбуждения независимо от их типа.

Регуляторы возбуждения вместе с тем могут приводить к резкому увеличению генерации реактивной мощности при утяжелении режима и тем самым сильно понижают уровень критического напряжения.

Значительное расширение зоны естественной устойчивости является основным результатом применения любых автоматических регуляторов возбуждения. Однако этим не ограничивается влияние регулятора на повышение статической устойчивости энергосистемы.

Ограничение углов сдвига роторов генераторов в энергосистемах, не имеющих дальних передач, при наличии в работе автоматического регулятора возбуждения может быть обеспечено установлением некоторого минимального значения отдаваемой в электрическую сеть реактивной мощности или некоторого максимального значения коэффициента мощности в режиме выдачи реактивной мощности. При неисправности регулятора возбуждения синхронной машины в некоторых случаях ограничивают углы сдвига роторов генераторов. Значение этих углов сводятся в специальные таблицы, определяющие зависимость допустимой нагрузки генератора по активной мощности от тока возбуждения и напряжения на выводах.

При тяжёлых авариях, которые сопровождаются отключением источников активной и реактивной мощностей в случае если имеющиеся резервы не в состоянии их восполнить, частота и напряжение в энергосистеме резко понижаются вплоть до возникновения каскадных аварий.

Роль автоматических регуляторов напряжения в этих условиях исключительно велика, так как быстрое увеличение возбуждения синхронных машин позволяет удержать напряжение в энергосистеме в допустимом диапазоне. При этом аналогичную форсировку первичных двигателей генераторов, которая бы позволила поддерживать частоту, обеспечить нельзя (за исключением случаем применения крупных аккумуляторных батарей). Поэтому частота в энергосистеме резко падает. В этих условиях требуется немедленное снижение нагрузки энергосистемы. Разгрузка по частоте в данном случае преследует две цели:

  • Увеличение частоты, что одновременно улучшает условия баланса реактивной мощности, увеличивая ЭДС генераторов и уменьшая потребление реактивной мощности нагрузки (за счёт регулирующего эффекта нагрузки); быстрое восстановление частоты необходимо для предупреждения опасности резкого снижения производительности агрегатов собственных нужд электростанций и, в частности, питательных насосов с электроприводом, такое понижение производительности может вызвать дальнейшее снижение частоты (лавину частоты), угрожающее распадом всей энергосистемы.
  • Снятие перегрузки с генераторов, вызванной работой автоматических регуляторов возбуждения.

При наличии в энергосистеме автоматических регуляторов возбуждения на всех генераторах напряжение в течение определённого времени удерживается на уровне выше критического, что обычно даёт возможность оперативному персоналу принять меры по восстановлению нарушенного баланса мощности в энергосистеме.

Таким образом резерв реактивной мощности в системе является исключительно важным фактором, определяющим запас статической устойчивости нормального режима. При уменьшении резерва реактивной мощности уровень критического напряжения повышается. Следовательно, для энергосистем не имеющих резерва по реактивной мощности установление величины критического напряжения особенно необходимо.

Литература