Понятие статической устойчивости электрической системы

Расширим ранее введенное понятие статической устойчивости электрической системы с учетом проведенных рассуждений.

Будем считать, что в турбину Т генератора Г (рис.2.1) поступает в единицу времени неизменное количество энергоносителя, например, пара, что определяет постоянство развиваемых турбиной момента Мт=М0 и активной мощности Рт=Р0, в том числе, и независимость их от угла d (рис.5.1).

Как отмечалось, нормальный (устойчивый) режим работы генератора в системе возможен при балансе механического и электромагнитного моментов Мт и М турбины и генератора, или, что тоже самое, при балансе развиваемых турбиной и генератором мощностей Рт и Р. Формально такой режим может существовать при значениях углов da и db, соответствующих точкам a и b пересечения характеристик момента (мощности) турбины и генератора (рис.5.1).

При малом возмущении режима, соответствующего точке a, появившееся отклонение угла d от значения da будет с течением времени затухать через колебательный переходный процесс (рис.5.1), так как на валу генератора и турбины при d # da появляется результирующий момент, стремящийся приблизить угол d к значению da. Так в случае d> da результирующий момент носит тормозящий характер (Мт< М) и приводит к уменьшению угла d, а при d< da - ускоряющий (Мт> М) и приводит к увеличению угла d. В результате генератор возвращается в нормальный режим работы, характеризуемый углом d=da, что и доказывает обладание генератором статической устойчивостью.

При малом же возмущении режима, соответствующего точке b, появившееся отклонение угла d от значения db в конечном счете с течением времени будет прогрессирующе возрастать (рис.5.1), так как на валу генератора и турбины при d> db появляется момент ускоряющего характера (Мт> М), стремящийся еще больше увеличить это отклонение, а следовательно увеличить и угол d. В результате генератор не возвращается в нормальный режим работы, характеризуемый углом d=db, и потому такой режим не может быть признан статически устойчивым.

Из проведенных рассуждений вытекает формальный прямой критерий статической устойчивости генератора и системы в целом, заключающийся в необходимости выполнения условия

dP / dd > 0. (5.1)

Это условие выполняется при Р0< Рm, имеющим место при углах d< p/2.

Степень статической устойчивости генератора характеризуется коэффициентом запаса статической устойчивости, который рассчитывается по выражению

Kс = (Pm-P0) 100 / P0, % (5.2)

Рассчитать статическую устойчивость - это значит определить условия при которых она обеспечивается, в частности, для генератора Г - определить предел мощности Рm и допустимое значение коэффициента запаса Кс.

Действующие нормы устанавливают необходимый коэффициент запаса Кс для нормальных режимов равным 20%, для послеаварийных режимов 8%.