Методические указания по определению устойчивости энергосистем часть II (стр. 1 из 41)
МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
Часть II
РД 34.20.578-79
УДК 621.311.019.34 (083.96)
Подготовлены ВНИИЭ, МЭИ, ВГПИиНИИ Энергосетьпроект, ЦДУ ЕЭС СССР, ИЭД АН УССР и НИИПТ: введение - ВНИИЭ, ЦДУ ЕЭС СССР, ИЭД; гл. 1 - ВНИИЭ, ЦДУ ЕЭС СССР; гл. 2 - МЭИ, Энергосетьпроект, ВНИИЭ; гл. 3 - МЭИ, Энергосетьпроект; гл. 4 - МЭИ, Энергосетьпроект; гл. 5 - ВНИИЭ, МЭИ; гл. 6 - ВНИИЭ, МЭИ; гл. 7 - ВНИИЭ, НИИПТ, ЦДУ ЕЭС СССР; гл. 8 - МЭИ; гл. 9 – ИЭД; гл. 10 - ВНИИЭ, ЦДУ ЕЭС СССР; приложения - ВНИИЭ, МЭИ, Энергосетьпроект, НИИПТ, ИЭД.
Составители д-р техн. наук Л.Г. МАМИКОНЯНЦ (введение, гл. 1, 5-7, 10), канд. техн. наук Л.М. ГОРБУНОВА. (гл. 6), канд. техн. наук Ю.Е. ГУРЕВИЧ (гл. 6, приложения 1, 11, 12), инж. Л.Е. ЛИБОВА (гл. 2) канд. техн. наук В.Ф. ТИМЧЕНКО (гл. 7), д-р техн. наук А.А.ХАЧАТУРОВ (гл. 5, 8, приложения 1, 8, 9), ВНИИЭ; д-р техн. наук В.А. ВЕНИКОВ (гл. 2-6, 8, приложение 1), канд. техн. наук Н.Д. АНИСИМОВА (гл. 3, 8, приложения 3, 4, 14), д-р техн. наук Л.А. ЖУКОВ (гл. 2, 5), д-р техн. наук И.В. ЛИТКЕНС (гл. 3, приложения 5, 6), канд. техн. наук В.Д. СТРОЕВ (гл. 3, 6, приложение 10), канд. техн. наук Д.А. ФЕДОРОВ (гл. 4, 5), канд. техн. наук А.Н. ЦОВЬЯНОВ (гл. 4), МЭИ; д-р техн. наук Д.И. АЗАРЬЕВ (гл. 2-4), инж. Ю.А. КИШКИН (гл. 2, приложения 2, 18). инж. Ю.В. МОРОШКИН (гл. 3), инж. Ю.А. ПОЗДНЯКОВ (гл. 3, 4, приложение 7), канд. техн. наук З.Г. ХВОЩИНСКАЯ (гл. 2, приложение 18), инж. Л.П. ШИПУНОВА (гл. 2), Энергосетьпроект; д-р техн. наук C.А. COBАЛOB (введение, гл. 1, 7, 10, приложение 1), канд. техн. наук М.Г. ПОРТНОЙ (гл. 7, 10), ЦДУ ЕЭС СССР; д-р техн. наук Л.В. ЦУКЕРНИК (гл. 9, приложения 15, 16, 17), ИЭД; канд. техн. наук Е.А. МАРЧЕНКО (гл. 7, приложение 13), канд. техн. наук В.А. АНДРЕЮК (гл. 7, приложение 13), НИИПТ.
Редакционная коллегия:
Д.И. АЗАРЬЕВ, В.А. ВЕНИКОВ, Л.Г. МАМИКОНЯНЦ, С.А. СОВАЛОВ, А.А.ХАЧАТУРОВ
Методические указания предназначены для специалистов проектных институтов и эксплуатирующих организаций Минэнерго СССР.
Все замечания и предложения по Методическим указаниям направлять по адресу: 103074, Москва, К-74, Китайский пр., д. 7, Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем Минэнерго СССР.
Глава 6. УСТОЙЧИВОСТЬ НАГРУЗКИ
6.1. Статическая устойчивость нагрузки
6.1.1. В качестве основного фактора, определяющего статическую устойчивость нагрузки, следует рассматривать наличие в составе комплексной нагрузки вращающихся машин-асинхронных и синхронных двигателей, что в определенных условиях может приводить к лавине напряжения*. Такая неустойчивость проявляется, в первую очередь, в снижении напряжения на шинах узла нагрузки (до 30-60 % нормального рабочего напряжения), что приводит к нарушению электроснабжения всех потребителей данного узла.
Условия устойчивости нагрузки существенно зависят от характеристик узлов нагрузки энергосистемы и от параметров всей электрической системы в целом. Опасность возникновения лавины напряжения возрастает при увеличении суммарной мощности асинхронных двигателей в составе комплексной нагрузки, их загрузки, электрической удаленности узла от генерирующих источников. Нарушение статической устойчивости нагрузки может проявляться как в энергосистемах, содержащих длинные и относительно короткие, но сильно загруженные линии электропередачи, так и в концентрированных энергосистемах, характеризующихся малой удаленностью электрических станций от центров потребления.
_________________
* В тех случаях, когда лавина напряжения может иметь место, она возникает, если напряжение в узле понижается до значения Uкр, которое называется критическим.
6.1.2. Расчеты устойчивости нагрузки следует проводить для определения запасов устойчивости в нормальных и послеаварийных режимах, а также проверки устойчивости послеаварийных режимов. Запас устойчивости (KU) определяется в соответствии с соотношением
, (6.1)где U0 - нормальное напряжение.
6.1.3. При выполнении расчетов, связанных с глубокими понижениями напряжения в узлах нагрузки, нужно иметь в виду, что по ряду причин (в частности, из-за того, что применяемые в настоящее время магнитные пускатели самопроизвольно отключаются при напряжении 0,6-0,8 Uном) снижения напряжения могут вызвать самоотключения потребителей. Сброс нагрузки промышленных предприятий может достигать, по экспериментальным данным, 50 %. Поэтому при выполнении расчетов для действующих энергосистем следует при снижении напряжения на шинах потребителей примерно до 0,7 Uном и ниже учитывать самоотключения, для чего необходимо уменьшать величину двигательной нагрузки на 20¸30 % (ориентировочно).
Поскольку в будущем следует ожидать усовершенствования коммутационной аппаратуры низкого напряжения и улучшения средств защиты и автоматики на промышленных предприятиях, проектные (перспективные) расчеты целесообразно выполнять и без учета самоотключений двигателей.
6.1.4. Для определения критического напряжения и запаса устойчивости нагрузки необходимо осуществлять утяжеление исходного нормального режима. Способы утяжеления режима могут быть различны:
1) снижение ЭДС источников питания при неизменной схеме внешней сети;
2) изменение схемы внешней сети (отключение некоторых элементов), изменение внешнего реактивного сопротивления при ЭДС, равных или отличающихся от ЭДС исходного режима;
3) увеличение активной и реактивной нагрузки узла.
6.1.5. На основании этих расчетов в случае необходимости следует выбирать мероприятия, улучшающие устойчивость нагрузки: регулирование возбуждения синхронных машин, а также отключение части неответственной нагрузки при снижении напряжения в узлах.
Если эти мероприятия не решают задачи, то может быть поставлен вопрос об улучшении характеристик комплексной нагрузки (например, замена части асинхронных двигателей синхронными), а также параметров внешней сети (увеличение мощности питающих трансформаторов, строительство новых линии электропередач в распределительных сетях и т.д.).
6.1.6. При выполнении расчетов устойчивости нагрузки следует учитывать, что неполнота исходных данных (главным образом, в отношении параметров режима двигателей при пониженном напряжении) может решающим образом повлиять на точность расчетов. Если значение критического напряжения оказывается близким к предельно возможному (значение KU»0,25 - ориентировочно), то следует повторить расчеты, уточнив расчетную модель узла нагрузки. Для этого следует рассчитать более подробную схему распределительной сети с более подробным учетом электроприемников. Может также оказаться необходимым учет условий самораскачивания и влияния на устойчивость нагрузки способов стабилизации АРВ станций энергосистемы. При возможности обязательно проводится экспериментальное определение устойчивости нагрузки.
6.1.7. Общий метод исследования статической устойчивости нагрузки. При использовании метода малых колебаний следует учитывать специфику рассматриваемой задачи. Она заключается в том, что при составлении дифференциальных уравнений, описывающих переходный процесс в энергосистеме, выделяются мощные узлы нагрузки, в то время как остальные узлы нагрузки задаются в виде постоянных сопротивлений.
6.1.8. Нагрузки выделенных узлов следует учитывать статическими характеристиками, представляющими зависимости потребляемой мощности от напряжения на шинах узла U, т.е. Рн= f1 (U), Qн = f2 (U). Синхронные или асинхронные двигатели следует по возможности учитывать в виде отдельных эквивалентных двигателей, подключенных к шинам узла нагрузки.
6.1.9. Уравнения переходных процессов в малых отклонениях для энергосистемы произвольной конфигурации, содержащей n электростанций (представленных эквивалентными генераторами) и m выделенных узлов нагрузки, записываются в следующем виде [Л.1]:
1) Уравнения переходных процессов в эквивалентных генераторах энергосистемы
(6.2)где i = 1, 2, ..., n;
Uk - напряжение k-го узла нагрузки;
Ek - ЭДС генератора*;
dik - угол между векторами
и 
(или и 
);Wij(p) - передаточная функция АРВ генератора i по параметру регулирования Пij (см. гл. 3);
р - оператор дифференцирования,
_______________
* Обычно принимают Ek = Еqk, но может быть принято Ek = ЕQk или
; выбор той или иной ЭДС определяется удобством выполнения расчетов и, не влияя на конечные результаты анализа устойчивости, приводит к изменению выражений для частных производных в (6.2) и их численных значений.2) Уравнения балансов мощностей в узлах нагрузки
; (6.3) 
; (6.4)где
, 
- соответственно активная и реактивная мощности, подтекающие от энергосистемы к узлу i (i = n+1, …, n+m);