електромагнітної потужності (моменту) генератора. Дане твердження випливає і з диференціального рівняння відносного руху ротора синхронної машини, розглянутого в попередньому параграфі
при Pг=PT, d=пост. (5)
Як видно з графіка рис 2, умова PГ=PT виконується в двох точках 1 і 2, яким відповідає кути d 1 і d 2. Необхідно визначити в якій з цих точок генератор буде працювати стійко.
Припустимо, що в результаті якогось впливу кут в точці 1 відхилився на малу величину Dd. При цьому електромагнітна потужність генератора і передана по лінії електропередачі потужність збільшувалися на величину D P1, у той час як механічна потужність турбіни не змінилася внаслідок інерційності. Порушилося умова балансу потужностей (моментів) на валу, так як (Pг1 + D P1) gt; PT, причому на валу переважає гальмівний момент, під дією якого ротор генератора гальмується. У результаті кут починає зменшуватися і Dd® 0 і ротор повертається в точку 1, де забезпечується рівновага моментів. Аналогічний процес - повернення в точку 1 відбувається, якщо кут в цій точці зменшитися на Dd.
Якщо таке ж зростання кута на величину Dd відбувається в точці 2, то виникає на валу надлишковий момент буде пришвидшує, оскільки (Pг2 - D P2) lt; PT і швидкість обертання ротора збільшиться, що призводить до подальшого зростанню кута, а це, в свою чергу підвищує на валу надлишковий прискорює момент і т.д. У результаті ротор і, отже, режим не повертається в точку 2. Аналогічний процес буде спостерігатися і при зменшенні кута і процес в цій точці закінчиться поверненням ротора в точку 1.
Отже, з двох точок 1 і 2 режим в точці 1 є стійким, оскільки ротор при малих відхиленнях повертається у вихідну точку. Отже, ознакою стійкості роботи синхронного генератора є повернення в початковий режим. Необхідно пам'ятати, що відновлення первісного режиму або ж близького до нього є основним показником стійкої роботи синхронного генератора і відповідно електричної системи.
У міру зростання потужності турбіни і, відповідно, потужності переданої по лінії згідно графіка, збільшується також і величина кута d, наближаючись до точки 3. Ця точка, з одного боку, показує максимальну активну потужність генератора, яку можна передати при dm=900:
, (6)
де Pm=- максимальна потужність. З іншого боку, точка є граничною, що розділяє стійку та нестійку області роботи генератора.
Необхідно пам'ятати, що межі зміни кута:
d=0? 900 є зоною стійкої роботи синхронного генератора;
d gt; 900 область не стійкою роботи синхронного генератора.
Максимальну потужність Pm=називають ідеальним статичним межею переданої потужності, відповідної постійності напруги U, що не завжди виконується.
У практичних розрахунках, в цілях кількісної оцінки рівня статичної стійкості (стійкості при малих відхиленнях) вводять поняття коефіцієнта запасу статичної стійкості, обумовленою співвідношенням:
(7)
Величина Kc встановлюється в межах не менше:
20% в нормальних режимах,
8% в післяаварійних режимах.
Було встановлено, що стійка робота синхронного генератора забезпечується, якщо знаки збільшень кута Dd і потужності DP=PT ± Pг збігаються. Тоді для відхилень можна написати:
або, переходячи до похідної:
, так як PT=пост.
Таким чином, статична стійкість буде забезпечена при виконанні умови
. (8)
Ця умова є математичним критерієм статичної стійкості синхронної машини. Проблема і сутність стійкості при малих збуреннях зводяться до прийняття заходів, при яких ця умова буде виконана. Вони будуть розглянуті далі.
Необхідно відзначити ще раз, що можливість передачі активної потужності по лінії електропередачі пов'язано саме з наявністю кута зрушення d між векторами е.р.с. Eq і напруги приймальної системи U, іншими словами, кута зсуву між векторами напруг по кінцях передачі. Таким чином, зміна впуску енергоносія (пара або води) в турбіни передавальної станції і їх механічної потужності відбивається на електричному режимі передачі зміною кута d, який є величиною, що характеризує і стійкість передачі, і її граничний режим.
Література
Волинський В.А. та ін. Електротехніка /Б.А. Волинський, Е.Н. Зейн, В.Є. Шатерников: Учеб. посібник для вузів.- М .: Вища школа, 2011. - 528 с., Іл.
Касаткін А.С., Нємцов М.В. Електротех...
