ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ ПРОСТОЙ СТРУКТУРЫ, ПОТРЕБЛЯЮЩИХ МОЩНОСТЬ ИЗ ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИЙ
3-1. Постановка задачи
Создание энергообъединений и ЕЭС СССР, охватывающих большую территорию, привело к тому, что ряд энергосистем или отдельных энергорайонов практически все время работают в режиме потребления значительной части мощности из ОЭС. Многие из таких энергосистем могут быть отнесены к простой типовой структуре II. В результате увеличения числа таких энергосистем и районов, как показывает проведенный в гл. 1 анализ, наибольшая часть случаев нарушений устойчивости приходится именно на энергосистемы этой структуры. В связи с этим предотвращение нарушений синхронизма и обеспечение надежной работы потребителей дефицитных энергосистем является одной из важнейших задач проектирования и эксплуатации.
Особенностью расчетов устойчивости дефицитных энергосистем является прежде всего необходимость учета хаоактеристик нагрузки при определении областей устойчивых режимов и при выборе автоматики, обеспечивающей устойчивость. Поэтому значительная часть главы посвящена анализу статических и динамических характеристик нагрузки. Рассмотрены также вопросы определения областей статической устойчивости, проведены анализ и сопоставление различных видов автоматики, которые целесообразно применять для повышения статической устойчивости параллельной работы энергосистем с дефицитом мощности и энергообъединения.
Вопросы обеспечения синхронной динамической устойчивости в энергосистемах этого типа обычно стоят не так остро, как в избыточных энергосистемах, однако в ряде случаев требуются специальные меры для обеспечения синхронной динамической устойчивости. Поэтому выполнен анализ, показывающий, при каких условиях возникает необходимость в таких мерах и какие из возможных мероприятий более эффективны. В тех случаях, когда сохранение синхронизма не обеспечивается, требуется определить, следует ли ориентироваться на ресинхронизацию энергосистемы с дефицитом мощности или на ее отделение от ОЭС и какими средствами можно обеспечить ресинхронизацию или восстановление, синхронной работы и возобновить электроснабжение отключенных потребителей.
В заключение приведена методика выбора противоаварийной автоматики применительно к энергосистемам такой структуры.
3-2. Статические и динамические характеристики нагрузки
Изучению статических и динамических характеристик нагрузки по напряжению и частоте посвящено много работ [4, 45, 52, 124 и др.]. Особенно следует выделить работы Д. И. Азарьева [4] по характеристикам нагрузки при изменении напряжения и В. М. Горнштейна [52] по характеристикам нагрузки при изменении частоты. Эти работы послужили основой последующих исследований, развивающих и уточняющих вопросы получения и использования характеристик различных потребителей для решения как проектных, так и эксплуатационных задач, связанных с определением устойчивости энергосистем, с частотной разгрузкой, регулированием частоты, напряжения, активной и реактивной мощности.
Расширение работ по применению противоаварийной автоматики и кратковременных асинхронных режимов для повышения устойчивости энергосистем обусловило необходимость более детального экспериментального изучения характеристик нагрузки, особенно при глубоких понижениях частоты и напряжения и при кратковременных асинхронных режимах. В соответствии с этим была дополнена и развита методика экспериментального определения характеристик нагрузки [144].
Под статическими характеристиками нагрузки обычно понимаются зависимости Р, ($=<$(11) при постоянной частоте и Р, <2=4?(I) при постоянном напряжении. Динамические характеристики дают зависимости Р, (2, и, I=Z(i), т. е. изменения режимных параметров во времени при заданных видах возмущений (отключение одной из параллельных линий, к. з., перерыв питания при АПВ или АВР, кратковременный асинхронный ход в энергосистеме).
В состав комплексной нагрузки входят, как правило, бытовая, осветительная, двигательная, а в отдельных случаях выпрямительная и инверторная нагрузки; сюда также относят и потери в сетях. Зависимости мощности, потребляемой комплексной нагрузкой, от изменений частоты и напряжения определяются характеристиками потребления отдельных составляющих комплексной нагрузки. Исследованию характеристик как отдельных видов нагрузки, так и комплексной нагрузки в целом посвящено большое число теоретических и экспериментальных работ [4, 45, 52, 60, 97, 98, 124, 126]. Отметим некоторые общие положения.
Рис. 3-1. Моментно-скоростные характеристики асинхронного двигателя и приводимого механизма.
Зависимость активной мощности комплексной нагрузки от частоты близка к линейной. Наклон этой характеристики зависит прежде всего от состава нагрузки (долей двигательной, осветительной и бытовой нагрузки) и значений крутизны моментно-скоростных характеристик механизмов, приводимых во вращение двигателями данного узла (рис. 3-1). Активная мощность других потребителей: освещения, бытовой нагрузки, дуговых печей при изменении частоты практически не изменяется, если при этом поддерживается неизменным напряжение. Суммарные потери в сетях при изменении частоты изменяются незначительно.
