Стартовая >> Архив >> Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости

Повышение синхронной динамической устойчивости энергосистем с дефицитом мощности - Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости

Оглавление
Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости
Управление для обеспечения устойчивости
Причины нарушения устойчивости энергосистем
Последствия нарушений устойчивости
Требования к управлению режимами для обеспечения заданного уровня устойчивости
Влияние изменения схем и режимов работы на управление для обеспечения устойчивости
Принципы выбора противоаварийной автоматики
Вопросы эквивалентирования
Принципы управления для обеспечения устойчивости энергосистем
Управление для обеспечения устойчивости энергосистем простой структуры
Автоматика повышения синхронной динамической устойчивости
Определение управляющих воздействий, обеспечивающих максимальную область устойчивых режимов
Восстановление синхронной работы частей энергообъединения
Методика определения требований к противоаварийной автоматике
Обеспечение  устойчивости энергосистем простой структуры
Предотвращение нарушений статической устойчивости энергосистем с дефицитом мощности
Повышение синхронной динамической устойчивости энергосистем с дефицитом мощности
Обеспечение устойчивости энергосистем с дефицитом мощности после их отделения
Прекращение асинхронного режима и восстановление синхронной работы
Методика выбора противоаварийной автоматики для энергосистем с дефицитом мощности
Управление для обеспечения устойчивости энергосистем, соединенных слабыми связями
Особенности выбора противоаварийной автоматики слабых связей
Обеспечение устойчивости энергообъединений сложной структуры с помощью управления
Взаимное влияние электропередач в переходных процессах
Определение управляющих воздействий для расширения области устойчивых режимов в энергосистемах сложной структуры
Локализация и прекращение асинхронных режимов
Автоматизация решения задач устойчивости при управлении режимами энергообъединений
Структура и основные задачи АСДУ
Задачи АСДУ в обеспечении устойчивости энергосистем
Задачи обеспечения устойчивости энергосистем на уровне оперативного управления АСДУ
Оценка эффективности оперативного решения задач устойчивости с помощью АСДУ
Иерархия и эквивалентирование при оперативном решении задач устойчивости
Структурная схема АСДУ в части решения задач устойчивости
Расчет электромеханических переходных процессов с помощью ЭВМ
Список литературы

  В энергосистемах с дефицитом мощности динамическая устойчивость нарушается, как правило, только вследствие тяжелых или затянувшихся к. з. Процесс нарушения синхронизма приемной энергосистемы может протекать различным образом в зависимости от точки и тяжести возмущения. Наибольшую опасность для генераторов приемной энергосистемы представляют к. з.
йа передающем конце линии электропередачи, поскольку при этом, с одной стороны, происходит сброс передаваемой по линии электрической мощности и с другой стороны в силу удаленности к. з. нагрузка приемной энергосистемы снижается незначительно (т. е. величина Р22(0) в исходном режиме примерно равна своему значению при к. з. Рг2(к.а)). В результате возникающего дефицита мощности угол между генераторами приемной энергосистемы и энергообъединения увеличивается и происходит нарушение синхронизма (торможение) генераторов и двигателей приемной энергосистемы (рис. 3-18,а). При к. з. в приемной энергосистеме или вблизи приемного конца электропередачи процесс может протекать по-разному: генераторы в приемной системе могут иногда оставаться в синхронизме (рис. 3-18,6) или даже ускоряться (рис. 3-18,в) вследствие того, что из-за снижения напряжения потребляемая нагрузкой мощность падает (Р22 уменьшается).

Рис. 3-18. Синхронная динамическая устойчивость генераторов приемной энергосистемы при к. з. в различных точках. а — к. з. на передающем конце линии (торможение генератора); б — к. з. на приемном конце линии при наличии нагрузки, зависящей от напряжения (устойчивость сохраняется); в — к. з. на приемном конце линии при наличии нагрузки, существенно зависящей от напряжения (ускорение генератора).
1 — характеристика электрической мощности генератора до и после к. з.; 2 — характеристика электрической мощности генератора при к. з.; Пуск — площадка ускорения;

Осциллограмма трехфазного к. з. в приемной энергосистеме
Рис. 3-19. Осциллограмма трехфазного к. з. в приемной энергосистеме.

При незначительной зависимости нагрузки от напряжения возможно и торможение генераторов. Таким образом, характер переходного процесса для генераторов при таких возмущениях в значительной степени определяется зависимостью мощности нагрузки приемной энергосистемы от напряжения. Для двигательной нагрузки к. з. в приемной энергосистеме или на приемном конце линии представляют наибольшую опасность и могут приводить к нарушению их синхронизма, в то время, как, например, генераторы этой энергосистемы могут оставаться в синхронизме.
Очевидно, что чем тяжелее и длительнее к. з., тем большую опасность оно может представлять с точки зрения устойчивости генераторов и двигателей приемной энергосистемы. На рис. 3-19 приведена осциллограмма глубокого торможения (до 47,8 Гц) генераторов приемной энергосистемы с их последующей ресинхронизацией при отключении к. з. на приемном конце резервными защитами через /к.з=1,52 с (мощность нагрузки приемной энергосистемы Рн=120 Мвт, генерируемая мощность Яг=90 МВт, переток в приемную энергосистему в исходном режиме Рпер=30 МВт, характер нагрузки — комплексный) .
Короткие замыкания могут также являться причиной выпадения из синхронизма синхронных компенсаторов С/С, которые часто устанавливаются в приемной энергосистеме (рис. 3-20). Синхронные компенсаторы не имеют первичного двигателя (Рт=0), и если собственная мощность СК Р22 достаточно велика (что обычно бывает в приемной энергосистеме за счет большой нагрузки) и при к. з. не уменьшается, СК может выпасть из синхронизма, причем из-за отсутствия первичного двигателя тормозится очень глубоко (наблюдались случаи торможения С К до 30—35 Гц) до тех пор, пока собственная мощность Р22, снижающаяся при уменьшении скорости СК (снижается э. д. с. Е2), не уравновесится асинхронной МОЩНОСТЬЮ Рас.
Торможение синхронного компенсатора на приемной подстанции
Рис. 3-20. Торможение синхронного компенсатора на приемной подстанции при к. з. на передающем конце линии.
1 — характеристика электрической мощности до и после к. з.; 2 — характеристика электрической мощности при к. з. Луск — площадка ускорения; Лторм — площадка торможения.

Наиболее эффективное средство обеспечения синхронной динамической устойчивости — быстрое отключение к. з., особенно тяжелых.
Обычно синхронная динамическая устойчивость в таких энергосистемах сохраняется, если время отключения К. 3. не превышает 0,2—0,3 с.
Однако в отдельных случаях, особенно если в составе нагрузки есть большое число сильно загруженных двигателей, требуются дополнительные мероприятия и при таких временах к. з. Так, например, в энергоузлах, питающих некоторые химические комбинаты (Лисичанский, Гродненский, Невинномысской) , имели место нарушения устойчивости вследствие того, что при к. з., отключаемых в течение 0,2—0,3 с, выпадали из синхронизма синхронные двигатели компрессорных уставок. Проведенный анализ показал, что это явление обусловлено, в основном, отсутствием на импортных двигателях полноценных устройств форсировки возбуждения.

Второй пример относится к асинхронной нагрузке, характеристики которой весьма неблагоприятны с точки зрения возможности возникновения лавины напряжения (рис. 3-3, кривая 4, рис. 3-6,6, кривая 5). Для энергосистемы с такой нагрузкой были проведены специальные исследования, позволившие разработать противоаварийную автоматику и определить область устойчивости режимов. Исследования выполнялись на АВМ по методике, изложенной в [57].

Рис. 3-21. Зависимости предельного по условиям устойчивости времени отключения к. з. от внешнего реактивного сопротивления узла нагрузки.
1 — трехфазное замыкание на двигателе 1; 2 — двухфазное замыкание на землю на двигателе 1; 3 — трехфазное замыкание на двигателе

Вначале исследования проводились для условий опытов, осциллограммы которых показаны на рис. 3-11,а, б. После того как было получено удовлетворительное совпадение результатов расчета с результатами эксперимента, были выполнены расчеты для нормальных и ремонтных схем и режимов, существующих в условиях эксплуатации. Эти исследования показали, что при к. з. вблизи точки подключения нагрузки нарушение устойчивости начинается с торможения асинхронных двигателей. Поэтому были разработаны мероприятия, обеспечивающие устойчивость нагрузки, в частности форсировка возбуждения на расположенных в этом узле синхронных компенсаторах по производной напряжения и отключение части нагрузки в зависимости от глубины и длительности понижения напряжения. Для определения доли отключаемой нагрузки и уставок автоматики по напряжению и времени на АВМ были выполнены расчеты, которые позволили построить зависимость предельного времени отключения к. з. от внешнего реактивного сопротивления (рис. 3-21) при различных значениях исходного напряжения. Семейства таких характеристик, построенные для различных значений нагрузки узла, позволили выбрать пять очередей разгрузки по напряжению с выдержками времени 0—4 с и напряжениями срабатывания, отключающие в зависимости от схемы системы от 20 до 40% мощности нагрузки для обеспечения устойчивости узла. Как показал опыт эксплуатации, эта автоматика неоднократно предотвращала нарушения устойчивости энергосистемы. Следует отметить, что в данном случае отключение части нагрузки автоматикой не нарушает технологического режима, если через несколько минут отключенные двигатели вновь подключаются к сети, как это обычно и происходит.
Такие условия, когда синхронная динамическая устойчивость энергосистемы нарушается вследствие торможения двигательной нагрузки при отключении к. з. быстродействующими релейными защитами, являются весьма редким явлением. Обычно наличие регулирования возбуждения и релейной форсировки на генераторах, компенсаторах и синхронных двигателях достаточно, чтобы в этих случаях устойчивость сохранялась.



 
« Удаление сульфатных накипей фосфатной вываркой   Установка для исследования диаграмм направленности наклонных акустических преобразователей »
электрические сети