Характеристика передаваної потужності

Розглянемо ЛЕП, зображену на рис.14.1,а. В заступній схемі (рис. 14.1,б) не враховані активні опори, індуктивні провідності трансформаторів та ємнісні провідності лінії. Розглянемо випадок паралельної роботи станції з системою значно більшої потужності.

Рисунок 14.1. Принципова схема ЛЕП (а), її заступна схема (б) та

векторна діагарма (в)

Сумарний опір заступної схеми

. ( )

Рівняння руху ротора синхронної машини, що працює на електричну мережу, визначає залежність кута його відхилення від значення та знаку «надлишкової» потужності, що розвиває первинний двигун (турбіна):

, ( )

де М – стала інерції ротора;

– кутове прискорення ротора;

– потужність, що розвиває первинний двигун;

– потужність генератора.

В нормальному усталеному режимі, коли , потужність турбіни рівна потужності , прискорення ротора дорівнює нулю – рух рівномірний. Якщо механічна потужність перевищить потужність, яку розвиває генератор, то різниця значень потужностей буде додатною – обертання ротора зросте, кут збільшиться. В іншому випадку, коли , ротор гальмується і кут зменшується.

На векторній діаграмі нормального усталеного режиму станції, що працює на електропередачу (рис. 14.1,в), опустимо перпендикуляр з кінця вектора фазної ЕРС на продовження вектора фазної напруги . Тоді

, ( )

звідки знайдемо ,

де – еквівалентний (сумарний) індуктивний опір схеми.

Помноживши обидві частини останньої рівності на , отримаємо активну потужність, яку генератор віддає в мережу

. ( )

В усталеному режимі, коли потужність турбіни врівноважується потужністю, яку генератор віддає в мережу, кут залишається незмінним і визначається рівнянням ( ). Зміна кута може відбутись лише при збільшенні чи зменшенні (в залежності від навантаження) кількості енергоносія (пари, води), що підводиться до турбіни, тобто при зміні її механічної потужності. В перехідному режимі кут змінюється внаслідок прискорення ротора, що виникає при порушенні рівноваги між потужністю , що розвивається первинним двигуном, та електромагнітною потужністю , яку генератор віддає в мережу.

Крива залежності передаваної потужності Р від кута при незмінних ЕРС напрузі та параметрах електропередачі, яка описується рівнянням ( ), називається кутовою характеристикою потужності (рис. 14.2). Характеристика має вигляд синусоїди з амплітудою . Найбільше значення передаваної по лінії активної потужності в разі відсутності в генераторів передавальної станції пристроїв регулювання напруги ( ) є за даних параметрів граничним і називається ідеальною границею потужності.

Однак сучасні генератори завжди оснащені пристроями автоматичного регулювання збудження (АРЗ), котрі контролюють напругу на їхніх затискачах і підтримують її постійною при всіх навантаженнях. Границю передаваної потужності при врахуванні дії регуляторів напруги називають

Рисунок 14.2. Кутова характеристика генератора

внутрішньою. Теоретичний аналіз та експериментальні дослідження показують, що внутрішня границя передаваної потужності значно (на 30...40% і більше) може перевищувати ідеальну.