Материал: Лекции полнотью

5

Баланс мощности запишется следующим образом:

При снижении частоты в системе персонал или вторичные регуляторы частоты станции, регулирующей частоту, увеличат пропуск энергоносителя в турбину. Это соответствует параллельному перемещению характеристики 12 и установлению в системе номинальной частоты в точке 3 (рис.13.1,а). Регулирующая станция принимает на себя все увеличение нагрузки:

Изменение потребляемой мощности может быть больше, чем диапазон регулирования Р станции, ведущей частоту. Тогда регулировать частоту должны две или более станций. Рассмотрим распределение мощности между двумя станциями, ведущими частоту в системе (рис.13.1,б). При нагрузке

Р1П частота в системе номинальная; станция 1 имеет нагрузку Р11 , станция

При увеличении нагрузки на РП прирост мощности распределится между станциями в соответствии со статическими характеристиками. При первичном регулировании частота понизится до f1 . На станциях 1 и 2

При вторичном регулировании статические характеристики перемещаются вверх параллельно самим себе, так что частота в системе становится номинальной.

13.3. Понятие об оптимальном распределении активных мощностей

Энергетическая система объединяет электростанции различного типа, каждая из которых имеет несколько генераторов. Обычно суммарная мощность установленных генераторов превышает нагрузку энергосистемы. При этом возникает вопрос о распределении активной нагрузки между электростанциями и отдельными генераторами.

7

равным В22 (рис.13.2,б). Режим 2 соответствует мощностям станций Р12 и Р 22 , причем их сумма та же, что и в режиме 1.

Отношение В / Р является важным технико-экономическим показателем станции.

Предел этого отношения

называется относительным приростом расхода топлива.

Станция, у которой меньше значение , меньше увеличивает расход топлива B при росте нагрузки, следовательно, надо сначала загружать эту станцию.

Очевидно, наименьший расход топлива или оптимальное распределение нагрузки будут при условии равенства относительных приростов:

На рис.13.2,г приведен суммарный график нагрузки энергосистемы. Распределение нагрузки между различными электростанциями производят, учитывая особенности их технологического режима. В нижней - базовой - части графика нагрузок работают те электростанции, мощность которых по условиям работы оборудования регулироваться не может. Это гидроэлектростанции (ГЭС) без водохранилищ либо ГЭС с водохранилищами, которые должны вырабатывать мощность, определенную санитарным пропуском воды, а также теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и атомные станции (АЭС). В полупиковой части графика работают конденсационные электростанции (КЭС), а в верхней - пиковой части - ГЭС с водохранилищами и гидроаккумулирующие станции (ГАЭС).

Электростанции, работающие в пиковой части графика нагрузки, регулируют активную мощность, т. е. загружаются позже других и разгружаются раньше. Это маневренные станции, регулирующие частоту и обменные потоки мощности с другими энергосистемами. Они должны иметь достаточный диапазон регулирования и надежное оборудование с хорошо работающей системой вторичного регулирования частоты.

13.4. Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением

При выработке и потреблении энергии на переменном токе равенству вырабатываемой и потребляемой электроэнергии в каждый момент времени отвечает равенство вырабатываемой и потребляемой не только активной, но и реактивной мощности. Эти условия можно записать так:

где РГ и QГ - генерируемые активная и реактивная мощности станций за вычетом собственных нужд;

РН и QН - активная и реактивная мощности потребителей;

Р и Q - суммарные потери активной и реактивной мощностей в сетях;

РП и QП - суммарное потребление активной и реактивной мощностей.

Уравнения 13.13 и 13.14 являются уравнениями балансов активной и реактивной мощностей. Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменению уровня напряжения в сети. Если генерируемая реактивная мощность становится больше потребляемой ( QГ QП ), то напряжение в

сети повышается. При дефиците реактивной мощности ( QГ QП )

напряжение в сети понижается.

В дефицитных по активной мощности энергосистемах уровень напряжения, как правило, ниже номинального. Недостающая для выполнения баланса активная мощность передается в такие системы из соседних энергосистем, в которых имеется избыток генерируемой мощности.

Обычно энергосистемы дефицитные по активной мощности, дефицитны и по реактивной мощности. Однако недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной энергосистеме.

13.5. Регулирующий эффект нагрузки

Статические характеристики нагрузки по напряжению приведены на рис.13.3. Рассмотрим, как реагирует нагрузка на изменение режима в простейшей электрической системе, представленной на рис.13.4. Пусть из-за аварии или по другим причинам напряжение U 2 в конце линии понижается.

РН QH

Р

*

U Н

*

U КР 1

*

Рис.13.3.Статистические характеристики нагрузки

9

Рис.13.4. Схема простейшей электрической системы

Покажем, что нагрузка в силу своего положительного регулирующего эффекта повысит напряжение U 2 . Напряжение в конце линии можно представить в следующем виде:

где P1K2 , Q1K2 - активная и реактивная мощности в конце линии; r1 2 , x1 2 - активное и реактивное сопротивления линии.

При понижении U 2 в соответствии со статическими характеристи-

понижение U 2 вызывает рост потребляемой реактивной мощности Q2 , соответственно большая реактивная мощность течет и по линии. Это вызывает увеличение потерь напряжения в линии U12 , следовательно, уменьшается напряжение в конце линии у потребителя. В соответствии со статической характеристикой при U UKP Q2 снова растет. Это приводит к дополнительному понижению U 2 и т. д. Возникает явление, называемое лавиной напря-

жения. При такой аварии останавливаются (опрокидываются) асинхронные двигатели. Реактивная мощность асинхронных двигателей растет, баланс Q

нарушается, причем QП QГ , что в свою очередь приводит к пониже-

нию U . Остановить снижение напряжения при этой аварии можно, лишь отключив нагрузку. В настоящее время применяются автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) на генераторах и мощных синхронных двигателях,