Методические указания по определению устойчивости энергосистем часть II (стр. 7 из 41)

________________

¹ В [Л.7] к слабым связям отнесены связи, для которых отношение предела по статической устойчивости к мощности меньшей из соединяемых энергосистем не превышает 0,1-0,15. Эти значения могут быть приняты для энергосистем относительно небольшой мощности.

7.1.2. Допустимо полагать, что с ростом мощности энергосистемы абсолютные величины нерегулярных колебаний нагрузки возрастают примерно пропорционально корню квадратному из суммарной нагрузки энергосистем, а относительные величины нерегулярных колебаний (отнесенные к мощности энергосистемы) соответственно уменьшаются. В общем случае слабыми рекомендуется считать связи, для которых отношение предела по статической устойчивости к суммарной мощности меньшей из соединенных энергосистем не превышает: 0,15-0,1 - при мощности энергосистемы до 3000 МВт; 0,1-0,08 - при 3000-10000 МВт; 0,08-0,05 - при 10000-30000 МВт; 0,05-0,03 - при 30000-60000 МВт.

Изменения обменной мощности приводят к необходимости оперативной корректировки режима для поддержания среднего значения обменной мощности на заданном уровне и для предотвращения опасных для устойчивости перегрузок межсистемной связи.

7.1.3. По способу регулирования передаваемой мощности следует различать связи:

а) с ручным регулированием, по которым средние значения передаваемой мощности периодически корректируются оперативным персоналом;

б) с автоматическим регулированием (ограничением) передаваемой мощности.

7.1.4. При определении запасов устойчивости межсистемных связей должна учитываться нестабильность передаваемой мощности и отклонения этой мощности от заданного (планового) значения, которые имеются при ручном регулировании и не могут быть полностью устранены при автоматическом регулировании.

7.1.5. Следует учитывать структуру межсистемных связей. Межсистемная связь может состоять как из одиночной линии электропередачи, так и из ряда линий, в том числе с промежуточными нагрузками и электростанциями относительно небольшой мощности. Межсистемная связь без промежуточных электростанций называется межсистемной связью простой структуры, при наличии таких электростанций - межсистемной связью сложной структуры.

Объединенные энергосистемы с несколькими межсистемными связями могут иметь различную конфигурацию. Из всей совокупности различных схем можно выделить ряд наиболее распространенных, приведенных на рис. 7.1.

7.1.6. В тех случаях, когда несколько концентрированных энергосистем соединяются слабыми связями, следует различать независимые и зависимые слабые связи [Л.8]. Слабые связи можно считать независимыми, если каждая из них соединяет только две энергосистемы, и число слабых связей на единицу меньше, чем число соединяемых энергосистем. В противном случае слабые связи являются зависимыми.

Если слабые связи независимы, то взаимные мощности между энергосистемами, непосредственно между собой не соединенными, имеют значения на 1-2 порядка меньше, чем взаимные мощности между энергосистемами, непосредственно соединенными слабыми связями. Такое различие взаимных мощностей объясняется шунтирующим действием промежуточных энергосистем. Примером независимых слабых связей могут служить связи в схемах, представленных на рис. 7.1, а, б, г. Примеры схем с зависимыми слабыми связями показаны на рис. 7.1, в, д.

7.1.7. Наличие концевых энергосистем, мощность которых значительно больше, чем предел устойчивости и максимум передаваемой мощности по связи, вносит ряд особенностей в определение статической и динамической устойчивости, асинхронных режимов и условий ресинхронизации межсистемных линий электропередач.

Рис. 7.1. Характерные структуры энергосистем:

а - цепная; б - многолучевая звезда; в - кольцевая; г, д - различные сочетания

7.2. Особенности расчета статической устойчивости

7.2.1. Для выполнения расчетов статической устойчивости схема межсистемной связи простой структуры должна быть задана реактивными и активными сопротивлениями элементов, входящих в состав связи (линий электропередач и трансформаторов), и величинами отборов мощности. В случае межсистемной связи сложной структуры должны быть заданы также параметры эквивалента генераторов, подключенных в промежуточных точках связи.

7.2.2. В расчетной схеме генераторы, присоединенные в промежуточных точках, замещаются неизменными ЭДС за своими переходными реактивными сопротивлениями. Относительно небольшие (сравнительно с пропускной способностью связи) промежуточные нагрузки в приближенных расчетах могут быть замещены постоянными сопротивлениями. При больших отборах мощности и при проведении уточненных расчетов должны быть учтены статические характеристики нагрузок.

Соединяемые (концевые) энергосистемы замещаются эквивалентными реактивными сопротивлениями КЗ от ЭДС энергосистемы до точек примыкания связи. Неизменные ЭДС за этими реактивными сопротивлениями определяются расчетом исходного режима по напряжению в точке примыкания связи и передаваемой (принимаемой) активной и реактивной мощности.

7.2.3. В тех случаях, когда промежуточные нагрузки замещаются постоянными сопротивлениями, предельная мощность рассчитывается по формулам

(7.1)

для передающего конца и

(7.2)

для приемного конца. Формулы записаны для положительного направления мощности (пере дача из энергосистемы А в энергосистему Б).

7.2.4. Если механическая инерция (или приближенно мощность) энергосистемы А значительно меньше, чем энергосистемы Б, то предел по статической устойчивости совпадает с максимумом мощности в начале связи по статической характеристике зависимости этой мощности от угла по электропередаче. Предельный угол по электропередаче при этом равен 90°+a_АБ. При обратном соотношении инерции (мощностей) нарушение статической устойчивости наступает при угле 90° - a_АБ, когда достигает максимума мощность в конце связи.

При соизмеримых значениях мощностей энергосистем, предельный угол может быть приближенно определен по формуле

, (7.3)

где K - отношение мощности меньшей энергосистемы А к мощности большей энергосистемы Б.

7.2.5. В случае необходимости учета статических характеристик промежуточных нагрузок, а также для межсистемных связей сложной структуры, расчет предельных по устойчивости режимов производится обычно с помощью ЦВМ.

7.2.6. Установившиеся режимы и статические угловые характеристики мощности для сравнительно несложных схем слабых связей могут быть определены расчетом "вручную". Простейший метод расчета заключается в следующем: проводится расчет нормального исходного режима, определяются параметры режима по концам связи Р_А, Р_Б, U_A, U_Б, ЭДС за реактивными сопротивлениями концевых энергосистем (Е_А, Е_Б) и напряжения в точках присоединения промежуточных нагрузок. Далее (если расчет ведется от приемного конца связи) для каждого нового (большего) значения Р_Б при неизменной ЭДС Е_Б подбирается такое значение Q_Б, чтобы, ведя расчет по участкам с учетом характеристик промежуточных нагрузок по напряжению, получить на приемном конце значение Е_А, соответствующее исходному режиму.

7.2.7. При определении предела устойчивости на статической модели или по полученной аналитически статической угловой характеристике мощности следует иметь в виду, что предел устойчивости слабой связи обычно достигается при значении угла, превышающем угол, соответствующий максимуму мощности на приемном конце линии электропередачи. При соизмеримых мощностях концевых энергосистем предельным по устойчивости с небольшим запасом можно считать режим, в котором достигается максимум мощности по приемному концу линии электропередачи.

7.2.8. При значительном изменении промежуточных нагрузок (как это имеет место, например при наличии электротяги) предельная мощность на приемном конце изменяется в широких пределах, а соответствующая предельному режиму мощность на передающем конце изменяется значительно меньше. Вследствие этого задавать предельный режим и запас устойчивости целесообразно по передающему концу линии электропередачи.

7.2.9. В тех случаях, когда не производится специальный расчет надежности, запас статической устойчивости в нормальном режиме определяется в соответствии с [JI.7] по формуле

, (7.4)

где Р_пр - предел по статической устойчивости;

к_р - коэффициент запаса по статической устойчивости, который должен быть не менее 20% для нормального режима и 8% для послеаварийного режима;

- передаваемая мощность (среднее значение);

DР - увеличение передаваемой мощности, из-за ее нерегулярных колебаний, вызванных колебаниями нагрузки и частоты в соединяемых энергосистемах.

7.2.10. При отсутствии достоверных данных по значениям нерегулярных колебаний мощности межсистемных связей в [JI.7] рекомендовано (при отсутствии автоматического регулирования) принимать значение DР равным 2% суммарной мощности генераторов меньшей из соединяемых энергосистем.

Эта рекомендация была основана на опыте эксплуатации регулируемых вручную межсистемных связей, соединяющих энергосистемы средней мощности - порядка 4-6 тыс. МВт. Анализ нерегулярных колебаний мощности в условиях эксплуатация показывает, что для более мощных энергосистем, даже при ручном регулировании, значение DР может быть принято меньше 2%.