Экспериментальное определение характеристик и устойчивости нагрузки

10.5.1. Определение характеристик по напряжению P (U) и Q (U) устойчивости нагрузки следует производить при неизменной частоте. Для выяснения влияния частоты на статические характеристики целесообразно, если имеется возможность, опыты проводить при двух-трех значениях частоты (например, 50, 49, 48 Гц).

10.5.2. Опыты выполняются в периоды стабильности нагрузки.

10.5.3. Для проведения обычного эксперимента (который называется активным, потому что при этом изменения напряжения создаются искусственно) необходимо выбрать средства, обеспечивающие вариации напряжения. В зависимости от конкретных условий могут быть использованы два варианта:

а) выделение испытуемой нагрузки на питание, не зависимое от остальной части энергосистемы, - от одного или нескольких генераторов. При этом необходимо иметь резерв по активной и реактивной мощности не менее 20-30%. Напряжение изменяется воздействием на систему возбуждения генераторов;

б) переключение под нагрузкой ответвлений обмоток понижающих трансформаторов (РПН) или управление возбуждением синхронных компенсаторов. В этом случае опыты проводятся на стороне низкого напряжения трансформаторов (обычно 6 или 10 кВ) без отделения нагрузки от энергосистемы.

Опыты, в которых не должны иметь места опрокидывания или самоотключения двигателей, следует выполнять для напряжений, не меньших, чем 0,8 U_ном в узле нагрузки.

10.5.4. Если целью опытов является не только определение характеристик P (U), Q (U), но и критического напряжения в узле нагрузки, необходимо учитывать возможные последствия такого эксперимента. При глубоком понижении напряжения, в зависимости от местных условий, возможны процессы двух типов.

1) При достижении критического напряжения, которое обычно лежит в диапазоне (0,5¸0,8) U_ном, происходит опрокидывание двигателей. Процесс носит характер лавины напряжения и сопровождается снижением активной нагрузки и ростом реактивной. Для восстановления нормального режима работы потребителей в случае нарушения устойчивости нагрузки при испытаниях могут быть применены следующие мероприятия в зависимости от конкретных условий:

- несинхронное подключение выделенной части энергосистемы к основной ее части, где сохраняется нормальное напряжение;

- быстрый подъем напряжения в узле нагрузки теми же средствами, с помощью которых осуществлялось его снижение.

Следует считаться, однако, с вероятностью того, что самозапуск части двигателей не будет иметь места.

2) При понижении напряжения [примерно до (0,6¸0,7) U_ном ] происходит значительное снижение и активной, и реактивной нагрузки, что свидетельствует о самоотключениях части потребителей. В этом случае напряжение поднимают до исходного уровня, что позволяет оценить мощность отключившейся нагрузки*.

_______________

*В экспериментах наблюдались процессы обоих типов; второй тип встречается чаще.

10.5.5. При определении характеристик нагрузки по напряжению регистрируются (по стрелочным приборам и, желательно, с помощью осциллографа) напряжение, ток, активная и реактивная мощности нагрузки. Ступени изменения напряжения - 1-2%; промежуток времени между очередным изменением уровня напряжения и регистрацией режима нагрузки - 30-60 с.

10.5.6. Так как при проведении активного эксперимента существенные погрешности могут быть обусловлены нерегулярными колебаниями исследуемой нагрузки, то в ходе опытов следует контролировать близость полученных в разные моменты времени значений мощностей, соответствующих одним и тем же значениям напряжения. Подвергать статистической обработке (в том числе по методу наименьших квадратов) все зарегистрированные величины без анализа того, соответствуют ли они близким состояниям нагрузки (по ее составу, загрузке агрегатов и т.п.), нельзя.

В тех случаях, когда обычный (активный) эксперимент не может быть проведен, регулирующие эффекты нагрузки по напряжению могут быть получены методом пассивного эксперимента [Л.80-82] путем регистрации случайных флуктуаций режима нагрузки (при ее нормальной работе), и специальной статистической обработки.

10.5.7. Определение динамических характеристик нагрузки. Зависимости тока, активной и реактивной нагрузки от напряжения и времени Р, Q = j(U, t) определяются для заданной схемы питания нагрузки и заданного возмущения (например, для трехфазного КЗ или перерыва питания на время, соответствующее бестоковой паузе АПВ или АВР). Испытания проводятся с целью определения условий устойчивости нагрузки при тех видах возмущений, которые в реальных условиях эксплуатации могут представлять наибольшую вероятность или опасность. В соответствии с результатами опытов разрабатываются соответствующие противоаварийные мероприятия.

10.5.8. Эти опыты могут проводиться без выделения испытуемого участка, т.е. при нормальной схеме энергосистемы, если КЗ не вызывают недопустимого нарушения работы основной части энергосистемы (например, в случае, когда испытуемый узел связан с основной частью энергосистемы значительным реактивным сопротивлением).

10.5.9. Характеристики нагрузки по частоте. В отличие от статических характеристик нагрузки по напряжению, частотные характеристики могут быть определены для энергосистемы в целом. Для этого на всех электростанциях энергосистемы за исключением одной-двух, которые осуществляют изменение частоты, следует поддерживать неизменными загрузки агрегатов. Изменение мощности регулирующих частоту агрегатов характеризует при этом изменение суммарной активной нагрузки энергосистемы (включая потери активной мощности). Для получения достоверных результатов рекомендуется в период стационарности нагрузки проводить несколько замеров активной мощности генераторов при одной и той же частоте и использовать средние значения этих замеров.

10.5.10. Если экспериментальное определение статических характеристик активной нагрузки энергосистемы по частоте производится для энергосистемы в целом или для энергорайона, то опыт выполняется без вмешательства в регулирование напряжения. При этом на значение нагрузки оказывает влияние не только изменение частоты, но и связанное с ним изменение напряжения. Поэтому непосредственно из эксперимента определяется не частная производная при U = const, а полная производная

. (10.1)

Значение может быть рассчитано для любого узла нагрузки, если в ходе опытов зафиксирована зависимость U (f) для этого узла и известно .

10.5.11. Для небольшого выделенного участка энергосистемы или для отдельного узла нагрузки могут быть определены характеристики по частоте и для активной, и для реактивной мощности при желаемой зависимости U (f), в том числе и при U = const.

10.6. Определение статизма* и инерционной постоянной энергосистемы

_________________

* Полный статизм энергосистемы характеризует изменения частоты, вызванные изменением баланса мощности, после того, как проявилось действие первичного регулирования турбин, но не сказалось еще ни влияние устройств вторичного регулирования частоты и мощности, ни вмешательство персонала.

10.6.1. Экспериментальное определение статизма энергосистем производится в период относительно стабильной нагрузки энергосистемы; перед опытами межсистемные и внутренние связи, нагрузка которых во время опытов может значительно возрасти, предварительно разгружаются. Затем с помощью одной-двух регулирующих электростанций (обычно мощных ГЭС) осуществляется циклическое изменение частоты с отклонениями порядка 2-3%; ограничение отклонений обусловлено необходимостью предотвратить работу АЧР. Персонал других электростанций (кроме регулирующих) не вмешивается в регулирование нагрузки агрегатов. По отношению изменения частоты энергосистемы к изменению мощности регулирующих электростанции определяется статизм энергосистемы.

10.6.2. Опыты проводятся при различных условиях работы энергосистемы, так как величина полного статизма энергосистемы изменяется в широких пределах в зависимости от состава включенных агрегатов, величины и резерва мощности и характера его распределения между агрегатами.

10.6.3. Для того, чтобы устранить погрешности, вызванные нерегулярными отклонениями суммарной нагрузки, величина статизма определяется как среднее из всех значений, полученных при циклическом повышении и понижении частоты.

Регистрируя в процессе опытов также изменения межсистемных перетоков мощности, можно определить не только статизм объединенной энергосистемы, но и статизм отдельных ее частей.

10.6.4. Полный (результирующий) статизм энергосистем, отнесенный к суммарной включенной мощности генераторов, определяется через статизм регуляторов скорости турбин s_т и статизм нагрузки s_н следующей формулой

, (10.2)

где к - коэффициент резерва, равный отношению значений номинальной мощности включенных генераторов к фактической нагрузке.

10.6.5. Для определения эквивалентной механической постоянной инерции энергосистемы проводятся опыты мгновенного сброса генерирующей мощности, составляющей 3-8% суммарной мощности энергосистемы (ограничения в величине сброса также связаны обычно с предотвращением действия АЧР). Процесс изменения частоты осциллографируется или записывается специальными регистрирующими приборами с быстрой записью.

10.6.6. По данным опыта определяется начальная скорость снижения частоты (df / dt) _{t =0}. Значение эквивалентной постоянной механической инерции t _Jэ подсчитывается по формуле

, (10.3)

где D Р - значение изменения мощности, отнесенное к суммарной мощности включенных агрегатов.