Лекция №14. Лекция 14 Баланс мощностей в энергосистеме
 Скачать 114 Kb.
|
|
Лекция № 14 Баланс мощностей в энергосистеме Передача электроэнергии по ЛЭП электромагнитными волнами осуществ-ляется со скоростью, близкой к скорости света, т.е. практически мгнолвенно. Это приводит к тому, что производство, распределение и потребление электроэнергии происходит одновременно. Поэтому в любой момент времени установившегося режима системы должны вырабатывать мощность, равную мощности потребите-лей и потерям мощности в элементах системы. Другими словами, в энергосистеме должен иметь баланс выдаваемой и потребляемой мощности:  (14.1)  ,где  активная мощность, которая вырабатывается генераторами электростанций за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды элект-ростанций; суммарная потребляемая активная мощность, которая складывается из мощности нагрузок  и потерь мощности  ; реактивная мощность, которая вырабатывается генераторами электростан-ций за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды электростанций, а также реактивная мощность дополнительных источников реактивной мощности; суммарная потребляемая реактивная мощность, которая складывается из мощности нагрузок  и потерь мощности  .Потери активной мощности включают в себя потери мощности в воздушных и кабельных ЛЭП, электромагнитных аппаратов и устройств управления режимами системы. Суммарные потери реактивной мощности – это алгебраическая сумма потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях воздушных и кабельных ЛЭП, трансформаторах, мощности намагничивания и рассеяния электромагнитных аппаратов. При неизменном составе нагрузок активная и реактивная мощность, потребляемая системой, является функцией частоты и напряжения на шинах потребителей. Баланс мощности в системе отвечает некоторым определенным значениям частоты и напряжения. При изменении их значений изменяются в той или иной степени правая и левая части уравнения баланса (100.1) и наоборот. Количественную оценку изменения величин, входящих в уравнение баланса, можно выполнить по статическим характеристикам нагрузки (потребителей) Pп и Qп. Статические характеристики представляют собой зависимости потребляемой активной и реактивной мощностей от частоты и напряжения (Pп = F (U), Pп = F (f), Qп = F (U) и Qп = F (f) ) при таких малых их изменениях, что каждый новый режим может считаться установившимся. Они приведены на рис. 14.1.  Проанализируем величины производных    и  при незначительных изменениях напряжения и частоты в окрестностях точки (Uном, fном):   и  . (14.2)Исходя из вида статических характеристик, можно записать:  и  (14.3)Предположим, что в первоначальном режиме уравнение баланса выполняется при значениях напряжения и частоты равных U0 и f0:  (14.4)  При незначительном изменении мощности источников на величину  изменятся и уравнения баланса.При разложении в ряд Тейлора функций Pп (U, f ) и Qп (U, f ) в окрестностях точки (U0, f0 ) при учете только производных первого порядка, получим:  (14.5)  .Запишем в матричной форме систему (14.5):  . (14.6)Решаем уравнение (14.6) относительно приращений   (14.7) (14.8)где определитель матрицы равен  Проанализируем полученное решение с помощью статических характеристик нагрузки. Допустим, что происходит увеличение генерируемой активной мощности при неизменной реактивной мощности, т.е.  и  . В этом случае уравнеия (14.7) и (14.8) имеют вид: (14.9) . (14.10)Проанализируем полученное решение. Учитывая знаки производных (см. формулы (14.2)), значение определителя будет отрицательным –  .Так как  , ,то приращения напряжения и частоты будут положительными (  ,  ).Согласно (14.3), .Поэтому частота увеличивается в большей степени, чем напряжение. Анализируем дальше. Происходит увеличение генерируемой реактивной мощности при неизменной активной мощности, т.е.  и  . В этом случае уравнеия (14.7) и (14.8) имеют вид: (14.11) . (14.12)Так как ,  , то приращение , а  . А поскольку  , напряжение будет увеличивается в большей степени, чем частота.Из анализа баланса мощностей в энергосистеме следует, что для регулирования напряжения нужно воздействовать, в первую очередь, на реактивную мощность, а для регулирования частоты нужно изменять активную мощность. Поэтому в задачу регулирования режима входят подразделы:
Такое разделение объясняется и физикой процесса производства электроэнергии. Частота тока определяется частотой вращения синхронных машин, которая зависит от соотношения вращающего и тормозного моментов на валу агрегата турбина-генератор. Для изменения их соотношения нужно изменить (увеличить или уменьшить) впуск энергоносителя в турбину. При этом изменяется выработка активной мощности, частота вращения синхронных машин и, как следствие, частота тока в энергосистеме. Кроме того следует учитывать, что
|