Эквивалентная схема электрической сети и ее статические характеристики

Рассмотрим эквивалентную схему ЭЭС (рис. 55). Эквивалентный генератор вырабатывает суммарную полную мощность энергосистемы å г + åQг Р j, которая передается на приемные шины питания всех нагрузок ЭЭС посредством сетей передачи и распределения электроэнергии, включая мощности собственных нужд электростанций.

Будем считать, что эквивалентный генератор питает некоторую эквивалентную нагрузку, расположенную в непосредственной близости от генератора, т.е. потерями мощности в эквивалентной схеме можно пренебречь. Тогда:

и принимает вид:

Обозначим вырабатываемую суммарную активную мощность ЭЭС, т.е. мощность эквивалентного генератора в схеме на рис. 55 как Pэкв.г = åРг, а суммарную активную мощность эквивалентной нагрузки как Pэкв.н = åРн. Рассмотрим процесс регулирования частоты, представив, что в эквивалентной схеме агрегат, включающий в себя турбину и генератор, работает на эквивалентную нагрузку.

Статические характеристики эквивалентной схемы (в относительных единицах) для случая нерегулируемой турбины показаны на рис. 56–а. У такой турбины впуск энергоносителя постоянный, и, следовательно мощность турбины неизменна: Р_т = Р_т.ном = const. Статическая характеристика такой турбины представляет собой горизонтальную прямую (см. рис. 56–а). Пусть в начальном состоянии в системе имеет место номинальный режим, при котором P_экв.н= Р_т.ном и частота ω = ω_ном (точка 1 на рис. 56–а). При увеличении мощности нагрузки до значения, соответствующего точке 2 на рис. 56–а, статическая характеристика нагрузки смещается (происходит переход с одной статической характеристики нагрузки на другую). Равенство генерируемой и потребляемой мощности в системе нарушается. Но небаланса мощностей в ЭЭС быть не может, поэтому, при

постоянной мощности турбины, баланс может быть восстановлен только снижением мощности нагрузки и уменьшением частоты вращения генератора. Т.о., в системе установится режим, в котором P_экв.н= Р_т.ном при новом, уменьшенном значении относительной частоты ω_отн = ω / ω _ном = ω_i < 1, т.е. режим с рабочей точкой в точке 3 на рис. 56–а.

Рассмотрим случай с оптимальным регулятором скорости вращения турбины, изменяющим впуск энергоносителя в турбину в зависимости от нагрузки и обеспечивающим номинальное значение частоты в установившемся режиме. Характеристика турбины с оптимальным регулятором представляет собой строго вертикальную прямую (рис. 56–б). В этом случае при увеличении нагрузки при увеличении мощности нагрузки регулятор увеличивает впуск энергоносителя в турбину, увеличивая тем самым скорость вращения турбины, и, соответственно, ее мощность до значения, соответствующего возросшей нагрузки, т.е. до нового относительного значения P_т.отн = Р_т/Р_т.ном = Р_i > 1. Рабочая точка системы при этом в установившемся режиме перемещается в точку 2 (см. рис. 56–б), для которой ω = ω_ном.