- определение максимально допустимого времени КЗ по условиям сохранения устойчивости для заданного значения передаваемой мощности по линии электропередачи;
- определение максимально допустимой мощности, передаваемой по линии электропередачи, при заданной длительности КЗ по условиям сохранения устойчивости;
- проверка эффективности действия и настройки устройств противоаварийной автоматики, предназначенной для предотвращения нарушения устойчивости при различных аварийных возмущениях в энергосистеме (например, проверка работы устройств аварийной разгрузки линии электропередачи при КЗ и отключении одной из параллельных линий) и т.п.
10.3.2. В условиях эксперимента не обязательно утяжелять условия опыта с доведением до нарушения устойчивости. Достаточно дать значительное возмущение, выбранное на основании предварительных расчетов так, чтобы получить динамический процесс, близкий к предельному по устойчивости. После проведения эксперимента необходимо выполнить расчеты для условий опыта и добиться хорошего совпадения результатов, уточнив по данным эксперимента влияние автоматического регулирования и других факторов.
10.3.3. Конкретно расчетный вид возмущения определяется в соответствии с нормативами [Л.7] или исходя из специфических местных условий.
10.3.4. Основная подготовительная работа связана с выбором схемы и режима энергосистемы на период испытаний. Испытания проводятся в соответствии с рабочей программой, составленной по тому же образцу, как и при испытаниях статической устойчивости (п. 10.2). В опытах определения динамической устойчивости очень важно обеспечить заданную длительность КЗ и селективное его отключение. Само КЗ осуществляется, как правило, включением на закоротку свободного выключателя или освобождается одна система шин, на которой устанавливается закоротка, и включение производится междушинным выключателем. На защите выключателя предварительно устанавливается требуемая уставка и производится проверка работы привода и времени действия защиты и выключателя. Независимо от данной проверки предусматривается резервирование отключения КЗ (на случай отказа основного выключателя) другими выключателями, уставка защит которых отстраивается по времени на одну ступень (или при необходимости устанавливается та же выдержка времени).
10.3.5. При проведении опытов определения динамической устойчивости в остальном следует руководствоваться указаниями, приведенными выше, для определения статической устойчивости.
10.4. Экспериментальное определение результирующей устойчивости
10.4.1. Аналитические расчеты условий ресинхронизации после нарушения устойчивости представляют значительные трудности, поэтому в условиях эксплуатации окончательное решение вопросов обеспечения результирующей устойчивости следует принимать, как правило, на основе натурных испытаний.
При проведении таких испытаний ставятся следующие цели:
- выявление условий восстановления синхронизма после нарушения устойчивости;
- определение эффективности устройств автоматической ресинхронизации;
- выяснение влияния асинхронного хода по одной линии электропередачи на устойчивость других, синхронно работающих;
- проверка устойчивости работы двигателей при возникновении асинхронного хода в энергосистеме;
- проверка работы устройств релейной защиты и системной автоматики, а также устройств защиты и автоматики у потребителей в режимах кратковременного асинхронного хода и ресинхронизации;
- определение или оценка ряда важных параметров энергосистемы, таких, как эквивалентный статизм энергосистемы, эквивалентная механическая постоянная времени и т.п.
10.4.2. Испытания рекомендуется проводить при схемах и режимах, по возможности близких к эксплуатационным. При этом так же, как при других натурных испытаниях, нет необходимости проводить испытания для всех возможных в эксплуатации режимов и случаев нарушений устойчивости. Достаточно провести опыты для ряда характерных режимов, после чего другие случаи нарушений устойчивости должны быть проанализированы в расчетах.
10.4.3. Испытаниям по несинхронному АПВ должны предшествовать расчетное определение допустимости НАПВ с точки зрения воздействия токов и моментов, возникающих при НАПВ в генераторах, синхронных компенсаторах и трансформаторах энергосистемы, а также расчетное определение ожидаемой длительности асинхронного хода и условий ресинхронизации (см. гл.5).
10.4.4. На основании результатов расчетов устанавливаются режимы и схемы испытаний, определяются наиболее характерные точки энергосистемы, где должны быть произведены замеры и осциллографирование.
10.4.5. Очередность проведения опытов рекомендуется устанавливать исходя из постепенного утяжеления условий. Каждый последующий опыт должен проводиться после анализа результатов предыдущих опытов.
10.5. 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 Uном 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) Uном, 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) Uном] 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).