double arrow

Баланс активных мощностей и его связь с регулированием частоты

Рабочие режимы электрических систем

В энергосистеме в любой момент времени соблюдается баланс активных мощностей

∑Рг = ∑Рн + ∑∆Рс

где ∑Рг – суммарная мощность генераторов электрических станций;

∑Рн - мощность потребителей энергосистемы;

∑Рн - суммарные потери мощности в электрических сетях.

Если, например, уменьшить подачу энергоносителя (пара, воды) в турбину, то мощность ∑Рг станет меньше, и при той же нагрузке потребителей ∑Рн станет невозможным вращать двигатели с прежней скоростью. Они начнут тормозиться и в соответствии со статическими характеристиками нагрузки по частоте P = f (f) (см.рисунок 5.1) станут потреблять меньшую активную мощность. При этом наступит баланс активных мощностей при частоте f1, которая меньше первоначальной частоты fн.

Рисунок 5.1

Таким образом, при любой частоте мощность, генерируемая электростанциями, равна потребляемой мощности. При этом номинальная частота в энергосистеме свидетельствует о том, что генерируемая мощность достаточна для покрытия нормальной потребности электроприемников. Пониженная частота по сравнению с номинальной указывает на дефицит генерируемой мощности, а повышенная – на избыток мощности электростанций. Отсюда следует, что отклонение частоты от номинальной может произойти при:

а) изменении мощности станций без изменения включенной мощности электроприемников;

б) изменении мощности электроприемников и постоянстве генерируемой мощности;

в) одновременном несогласованном изменении нагрузки станций и потребителей.

Рассмотрим характер изменения частоты при резких нарушения баланса активных мощностей (см.рисунок 5.2) Резкое снижение частоты происходит при внезапном выходе из строя генерирующей мощности и отсутствии резерва либо при аварийном отключении нагруженных межсистемных линий и разделение системы на несинхронные части с дефицитом мощности.

Пусть в начальный момент времени номинальной частоте в системе fн соответствует нагрузка потребителей Р, равная нагрузке всех генераторов Р1г.

Рисунок 5.2

Предположим, что все генераторы загружены полностью и резерв активной мощности в системе отсутствует. Пусть теперь по какой-то причине в момент времени t1 (точка 1) возник дефицит активной генерируемой мощности, равный Р – Р (точка 3). Он приведет к нарушению баланса, и нагрузка потребителей по частотной статической характеристике будет стремиться восстановить его при пониженной частоте. Если бы мощность станций не зависела от частоты, то процесс пошел бы по кривой 1 – 2. Здесь плавное изменение нагрузки и потребителей объясняется инерцией системы. При достижении нагрузки потребителей Р = Р восстановился бы баланс при новой пониженной частоте f2.

Однако снижение частоты и отсутствие резерва генерирующей мощности будут приводить к уменьшению мощности всех тепловых станций по кривой 3 – 4, причем кривая 3 – 4 более крутая, чем 1 – 2, из-за большого статического напора у механизмов собственных нужд электростанций. Поэтому разность между потребляемой и генерируемой мощностями будет увеличиваться, что приведет к дальнейшему снижению частоты по кривой 1 – 5. При достижении критической частоты fк мощность тепловых станций снижается до нуля и частота резко падает (кривые 4 – 6 и 5 – 7). Возникает процесс лавины частоты. При этом двигатели и генераторы, оставшиеся в работе, резко затормаживаются. Двигатели начинают потреблять повышенную реактивную мощность, а генераторы не могут ее выдавать из-за снижения скорости вращения и уменьшения э.д.с. Происходит резкое понижение напряжения в сети.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: