Использование статических характеристик при расчете устойчивости узла комплексной нагрузки

В процессе эксплуатации крупных узлов нагрузки СЭС изменя­ются схема их электрических соединений, состав и значения пара­метров режима. Кроме того, в основных узлах крупного промыш­ленного предприятия производится целенаправленное регулирова­ние напряжения и баланса реактивной мощности. Сочетание всех этих факторов оказывает существенное влияние на устойчивость узла нагрузки. При этом весьма сложно выделить отдельные со­ставляющие узла комплексной нагрузки, зафиксировать их откло­нения от номинальных значений и привести к простейшему виду (см. рис. 46, г)по ряду причин:

1) из-за многоступенчатости схемы распределения электриче­ской энергии;

2) ввиду наличия нескольких напряжений в распределитель­ной сети;

3) из-за размещения регулируемых компенсирующих устройств в различных точках распределительной сети;

4) вследствие централизованного автоматического регулирова­ния напряжения в пунктах его трансформации и местного регули­рования напряжения у потребителей;

5) из-за наличия резко-переменных графиков нагрузки отдель­ных промышленных производств.

Изменения в узле нагрузки таких параметров режима, как ак­тивная и реактивная мощности и напряжение, являются взаимосвя­занными. В связи с тем, что напряжение относится к существенным переменным в оценке устойчивости, при анализе устойчивости узла комплексной нагрузки, имеющего сложную структуру, статические характеристики целесообразно записать в виде полиномов:

(137)

где - постоянные коэффициенты, а парамет­ры режима (напряжение, частота, активная и реактивная мощности) выражены в относительных единицах, приведенных к их номиналь­ным значениям.

Точностьописания узла комплексной нагрузки полиномами (137) невелика. Однако она приемлема при выполнении расчетов с последовательным уточнением режима путем рассмотрения уста­новившихся режимов с шагом по времени не более десятков минут.

Статическая характеристика узла комплексной нагрузки обус­ловливается статическими характеристиками отдельных электроприемников, их групп в поточном производстве, долевым участием в общей нагрузке. Получить статические характеристики узла на­грузки можно последовательным замещением распределительной сети и его составляющих, которые могут задаваться также и средними (обобщенными) показателями. Для использования этой методики необходимо знать регулирующие эффекты составляющих узла нагрузки.

Отдельно следует учитывать группы электроприемников, кото­рые питаются через трансформаторы с устройствами автоматиче­ского регулирования напряжения. Статические характеристики узла нагрузки с такими электроприемниками при изменении питающего напряжения от до (выражения и по структуре аналогичны) выражаются полиномами:

Однако изложенный путь получения статических характеристик узла комплексной нагрузки весьма трудоемок.

Альтернативным является вариант использования эксперимен­тальных данных по крупным узлам нагрузки, на основе которых получают обобщенные (средние, типовые) статические характерис­тики. При этом полиномы (137) удобно записать для малых от­клонений напряжения ичастоты, выразив их через коэффициенты регулирующего эффекта нагрузки, под которым понимают изменение потребляемой мощности при изменении напряжения:

(138)

где , - соответственно регулирующие эффекты активной и реактивной нагрузок по напряжению при постоянной частоте; , - то же по частоте при постоянном направлении.

На основе анализа экспериментальных данных, обобщенные статические характеристики узла нагрузки мо­гут быть представлены в численном виде при изменении напряжения от до критического значения, для значений напряжения ниже критического и режима, наступающего после отключения час­ти электроприемников при значениях напряжения больше крити­ческого.

При значениях напряжения от до критического ста­тическая характеристика узла активной нагрузки описывается уравнением

(139,а)

где - коэффициент нагрузки, состав которой близок к среднему (см. п. 4.1), причем для промышленных узлов нагрузки , для узлов без крупных предприятий . Ориентировочные значения коэффициента ; при этом большим значениям обычно соответ­ствуют меньшие значения коэффициента и наоборот.

С учетом этих значений коэффициентов и уравнение (139,а) принимает вид

(139,б)

Для учета изменения реактивной нагрузки в зависимости от напряжения нужно дополнительно учитывать значения коэффи­циента мощности , поскольку эти значения определяются действием ИРМ. Регулирующий эффект по напряжению при по­стоянной частоте нескомпенсированной реактивной нагрузки , а скомпенсированной . Регулирующий эффект реактивной нагрузки по частоте при постоянном напряжении .С учетом этого статическая характеристика узла реактивной нагрузки опи­сывается уравнением

(140)

Для значений напряжения ниже критического описать точно статические характеристики узла нагрузки не удается. Это объяс­няется тем, что прогнозировать потребление электроприемниками реактивной мощности сложно и возможно появление лавины на­пряжения из-за возрастающего дефицита реактивной мощности в сети, причем процесс этот может прекратиться лишь после от­ключения части электроприемников.

Поэтому в режиме, наступающем после того, как напряжение станет меньше критического (несколько секунд), допускается ис­пользовать описание статических характеристик узла нагрузки в виде

(141)

В послеаварийном режиме, когда часть электроприемников отключается, при значениях напряжения выше критического мож­но считать, что вид статических характеристик узла нагрузки сов­падает с исходными характеристиками, пересчитанными на остав­шуюся часть нагрузки (индексом «штрих» здесь отмечены показа­тели послеаварийного режима):

(142)

где -относительная доля потребляемой активной мощности оставшейся частью электроприемников узла нагрузки; -относительная доля потребляемой реактивной мощности в послеаварийном режиме.

На основе рассмотренной модели узла нагрузки оценку стати­ческой устойчивости узла комплексной нагрузки выполняют с ис­пользованием косвенных критериев устойчивости (109) и (110) по методике, изложенной в п. 4.3.

Контрольные вопросы

1. Какие расчетные модели узла нагрузки используются для анализа его ста­тической устойчивости?

2. По каким критериям может быть замещена расчетная модель узла нагруз­ки?

3. Как влияют параметры электрической сети на критические показатели, характеризующие устойчивость электродвигателей?

4. Каково влияние АРВ синхронных двигателей на условия их статической устойчивости?

5. Как изменится устойчивость узла с асинхронной нагрузкой при компен­сации ее реактивной составляющей статическими конденсаторами и син­хронными компенсаторами?

6. Что представляют собой статические характеристики узла комплексной нагрузки?

7. Какова суть понятия регулирующего эффекта нагрузки?

8. Что такое лавина напряжения и каковы причины ее возникновения?

9. По каким критериям оценивается статическая устойчивость узла комплекс­ной нагрузки?