Мощностные характеристики турбогенераторов и межсистемных связей

Генератор. В п. 2.3 было показано, что, используя метод эквивалентирования, можно представить совокупность генератора и энергосистемы, в которой он работает, в виде двух эквивалентных роторов, синхронно вращающихся с одинаковой Jfr частотой, причем магнитные оси ротора энергосистемы отстают от сходственных магнитных осей ротора генератора на фазовый угол 9. Из уравнения (2.51) следует, что при неизменном напряжении мощность Nr, отдаваемая синхронным генератором в сеть, зависит от фазового угла | и достигает максимального значения при 6 = 90° (рис. 4.1). Максимальная мощность генератора IK может значительно превышать ее номинальное значение. Если воздействием на систему АРВ повысить э. д. с. генератора и напряжение на его шинах, то величина «Vmax» возрастает.
Если открытием регулирующих клапанов турбины увеличить ее мощность на величину AN, то ротор генератора ускорит свое вращение, проскальзывая относительно эквивалентного ротора энергосистемы, продолжающего вращение с синхронной частотой сос. Фазовый угол 0 при этом увеличивается. Если исходный режим (N0, 0О) соответствовал точке на левой ветви характеристики генератора (0О < 90°), то с увеличением угла 0 мощность, отдаваемая генератором в сеть, возрастает до тех пор, пока не окажется равной новой мощности турбины. После достижения этого равенства роторы генератора и энергосистемы вращаются с одинаковой частотой соС9 но с увеличенным значением фазового угла. Следовательно, при установившихся режимах, которым соответствуют значения 0 в интервале 0 ^ 8 < 90°, генератор представляет собой устойчивый объект регулирования.
Точкам, расположенным на правой ветви характеристики генератора (90° ^ 0 ^ 180°), соответствуют неустойчивые режимы генератора. Увеличение угла 0 при возрастании мощности турбины приведет в этом случае к разгрузке генератора, что увеличит небаланс мощностей, способствуя дальнейшему росту фазового угла. Поэтому работа генератора в установившихся режимах, которым соответствуют значения 0 >> 90°, невозможна.
При значениях фазового угла 0 от 180 до 360° генератор потребляет мощность от энергосистемы, работая в режиме электродвигателя. При этом ротор энергосистемы по фазе опережает ротор генератора.
Межсистемная связь. Как было показано в п. 2.3, каждая из двух энергосистем, соединенных МСС, может быть приближенно заменена эквивалентным генератором. При этом совокупность двух параллельно работающих энергосистем сводится к двум синхронно вращающимся роторам, магнитные оси которых сдвинуты друг относительно друга на взаимный фазовый угол линии электропередачи 0, причем эквивалентный ротор передающей энергосистемы опережает по фазе ротор приемной энергосистемы. Задача в этом случае принципиально не отличается от рассмотренной выше. Мощность N0, м, передаваемая по МСС, определяется формулой (2.55), где Nmax = UiUn/Z — пропускная способность МСС; Ui и Uu — напряжения в энергосистемах I и II; Z — полное сопротивление МСС. Пропускная способность Агшах зависит от напряжений в энергосистемах и может быть увеличена повышением этих напряжений. При неизменных напряжениях мощностная характеристика МСС не отличается от приведенной на рис. 4.1, при этом по оси ординат вместо величины Мг следует поставить л/о, м.
По аналогии с рассмотренным выше случаем параллельной работы генератора статически устойчивые режимы параллельной работы двух энергосистем, соединенных МСС, соответствуют рабочим точкам, расположенным на левой ветви характеристики МСС (0 < 0 < 90°), неустойчивые — рабочим точкам, лежащим на правой ветви этой характеристики (90° < 0 ^ 180°). При значениях 0 от 180 до 360 переток мощности по МСС меняет свое направление. Как и для генератора, динамическая устойчивость параллельной работы энергосистем при повышении 0 до значений, больших 90°, может быть сохранена быстрым изменением генерируемой или потребляемой мощности.
Для сохранения динамической устойчивости энергообъедн-нений противоаварийное управление мощностью энергоблоков, как правило, сочетают с экстренным регулированием возбуждения генераторов.