Анализ динамической устойчивости ЭЭС методом площадей)

Метод площадей. Рассмотрим в качестве примера переход из нормального в аварийный и послеаварийный режимы простейшей системы, которая содержит генератор, работающий через трансформатор и двухцепную ЛЭП на шины бесконечной мощности (рис. 5.1).

Смена состояний рассматриваемой системы представлена на рисунке через угловые характеристики активной мощности.

Рабочая точка в нормальном установившемся режиме соответствует координатам (Р₀, δ₀), отражающим равенство мощности, развиваемой первичным двигателем генератора, и мощности Р=Р_msin δ₀, передаваемой генератором в сеть со сдвигом на угол δ₀ между эдс Е^' и напряжением U.

При появлении КЗ происходит сброс передаваемой мощности с Р_{до ав} (δ₀) до Р_ав (δ₀) (на рисунке рабочий режим переходит из точки а в точку b), вследствие чего появляется избыточная мощность ∆Р_ав=Р₀ – Р_b, которая вызывает ускорение ротора генератора. Под действием этой избыточной мощности рабочая точка режима перемещается по угловой характеристике Р_ав в направлении увеличения угла δ. На рис. 5.1 доаварийная, аварийная и послеаварийная мощности обозначены соответственно Р_І,Р_ІІ,Р_ІІІ. _.

Если отключению повреждённой цепи соответствует угол δ_откл, то ротор генератора во время ускорения запасает кинетическую энергию

которая соответствует заштрихованной на рис. 5.1 площадке F_авсd называемой площадью ускорения.

Отключение повреждённого участка цепи электропередачи к возрастанию передаваемой в сеть мощности с Р_с до Р_е (на угловой характеристике Р_{После ав}). Так как Р_е> Р_с, то появляется тормозной момент на роторе генератора, соответствующий мощности ∆Рп_{. ав}(δ)= Р_{п. ав} – Р₀, где δ > δ_откл. Однако угол δ продолжает увеличиваться до тех пор, пока не будет израсходована запасённая во время ускорения кинетическая энергия ротора генератора.

Рис. 5. 1. Угловые характеристики мощности для нормального, аварийного и послеаварийного режимов работы системы.

Предельное значение энергии для изменения угла δ, равного δ_откл – δ_кр, определяется выражением

Заштрихованная на рисунке площадь F_def, называемая площадью торможения, соответствует кинетической и энергии, которая может быть израсходована вращающимся ротором во время торможения.