Режим работы синхронной машины статически

устойчив, если     ,

и неустойчив, если ,   где Рс – синхронизирующая мощность.

Нарушение статической устойчивости часто происходит при сильном снижении напряжения сети, что приводит к увеличению скорости вращения ротора и генератор выпадает из синхронизма.

 

В дальнейшем мы будем рассматривать электростанции, как большие генераторы, связанные между собой межсистемными ЛЭП (рис.8).

Мощность Рэс, вырабатываемая электростанцией:

где Ег – э.д.с. генераторов электростанции; U с – напряжение энергосистемы; Хрез=Хст+Хл+Хс – результирующее сопротивление генераторов электростанции, линий электропередач и энергосистемы.

Рис. 8. Угловая характеристика электропередачи

 

Максимальное значение мощности (при δкр=90⁰, sin90⁰=1), которая может быть передана в энергосистему, называется пределом статической устойчивости.

Значение Рпр.ст соответствует амплитуде угловой характеристики (точка 3 на рис.8).

Устойчивость параллельной работы электростанции относительно энергосистемы определяется соотношением механической мощности, развиваемой турбинами станции Рт, и электрической мощности Рэс, отдаваемой генераторами электростанции. Нормальный установившийся режим характеризуется равенством Рт=Рэс электростанции без учёта потерь (рис.8,точка 1, δ₁).

Мощность турбин не зависит от угла δ, азависит только от давления энергоносителя (воды, пара).

   Условию Рт=Рэс соответствуют точки 1 и 2 на рис.8. Точка 1 является точкой устойчивого равновесия, а точка 2 – неустойчивого равновесия.

   Область устойчивой работы находится в диапазоне δ от 0⁰ до 90⁰ и зависит от напряжения в сети U с согласно формуле;

Работа на предельной мощности Рпр.ст, при δ=90⁰ не производится, так как даже небольшое уменьшение напряжения U с в энергосистеме вызывает переход в неустойчивую область работы и нарушение синхронизма.

  Запас статической устойчивости электростанции оценивается коэффициентом запаса статической устойчивости в %.

где Рдоп=Рэс.max - максимально допустимое значение передаваемой мощности.

   Запас статической устойчивости для электропередачи в нормальном режиме должен составлять не менее 20%, а в кратковременном после аварийном режиме не менее 8% (до вмешательства персонала).

Для поддержания статической устойчивости при параллельной работе электростанций служит автоматика:

АРВ – автоматические регуляторы возбуждения генераторов,

АРЧиМ - автоматические регуляторы частоты и активной мощности,

АРНТ п/ст – автоматические регуляторы напряжения трансформаторов на подстанциях,

АОСН – автоматика ограничения снижения напряжения,

АОПН - автоматика ограничения повышения напряжения.