Система бесконечной мощности

Если генератор работает на систему бесконечной мощности, угловая характеристика строго синусоидальна и максимум электрической нагрузки (или идеальный предел статической устойчивости) имеет место при значении угла 6=90° (рис. 3-43). Установившийся режим работы при нагрузке и номинальном напряжении характеризуется точкой 1 на угловой характеристике. Увеличение нагрузки от Р0 до Р32 вызывает увеличение рабочего угла от 6д до 62, но напряжение на шинах остается номинальным. После нескольких качаний ротора наступает новый установившийся режим работы, соответствующий точке 2 на той же угловой характеристике. Сохранение устойчивой работы генератора при дальнейшем росте нагрузки возможно только в том случае, если при любом небольшом увеличение отдаваемой электрической мощности, т. е. наклон угловой характеристики сохранит положительное значение.
Очевидно, в точках 3 и 4 устойчивая работа генератора невозможна, так как с ростом нагрузки угла б отдаваемая электрическая мощность начнет падать и генератор выпадает из синхронизма называется идеальным пределом статической устойчивости.
В реальных условиях роторы турбогенераторов не являются строго симметричными, а напряжение на шинах системы при изменении передаваемой от генератора мощности изменяется, поэтому при неизменном возбуждении действительный предел статической устойчивости всегда оказывается ниже идеального (точка <?'), а величина предельного значения угла 6з<90°.
В случае работы генератора через значительное внешнее сопротивление (трансформаторы, длинные линии электропередачи) действительный предел передаваемой мощности еще снижается (кривая 6), так как увеличивается суммарное реактивное сопротивление до шин системы
Нарушение устойчивости параллельной работы генератора с системой становится возможным даже при отключении одной из параллельно работающих линий, поскольку при этом возрастает значение.
Например, если передаваемая мощность соответствовала рабочей точке то в первый момент при отключении одной линии электропередачи, связывающей данный генератор с Системой, угол 6 не успеет измениться и рабочая точка переместится на характеристику, соответствующую новому значению х12 (в точку 2). При этом нарушится равновесие между, так как величина последней уменьшится, ротор генератора получит ускорение и после нескольких качаний либо установится в новом положении (точка 3), когда отдаваемая мощность уравновешивается мощностью турбины, либо, если отдаваемая мощность окажется больше для данного режима, генератор выпадает из синхронизма.
Еще более тяжелые условия складываются при работе генераторов на удаленную нагрузку, соизмеримую с ними по мощности. Колебания потребляемой мощности в этом случае сопровождаются значительными изменениями напряжения на шинах нагрузки и генератора, а действительный статический предел передаваемой мощности может оказаться небольшим.
На рис. 3-45 приведены картограммы напряжения и частоты в узловой точке системы для одного из случаев нарушения устойчивости и отключения узла нагрузки, мощность которого соизмерима с мощностью питающей электростанции. Нарушение устойчивости нагрузки произошло из-за длительной работы генераторов р.=0,98-4-1,0. «Лавина напряжения» была вызвана незначительным понижением напряжения на шинах питающей станции (на 4—5%) при отсутствии резерва реактивной мощности в данной части системы.
Таким образом, максимальная электрическая нагрузка генератора ограничивается пределом статической устойчивости. Согласно ГОСТ 533-51 запас статической устойчивости (или статическая перегружаемость) генераторов оценивается по формуле, где /н.в — ток возбуждения, соответствующий заданной нагрузке; к в — ток возбуждения, соответствующий заданной нагрузке по характеристике трехфазного короткого замыкания.