Отклонение и размах колебаний частоты

Отклонение частоты − это её изменение в ЭЭС в целом в результате изменения частоты вращения оборотов синхронных генераторов электростанций, происходящего под воздействием медленного изменения баланса активной мощности, выдаваемой генераторами электростанций и потребляемой нагрузкой ЭЭС.

Вычисляют отклонение частоты по разности между действительным (усреднённым) и номинальным значениями основной частоты:

, (31)

где − усреднённое значение частоты как результат усреднения данных () наблюдений на интервале времени, равном 20 с;

В нормальном режиме работы энергосистемы допускают отклонения частоты, усреднённые за 10 мин, в пределах . Допускается временная работа энергосистемы с отклонением частоты, усреднённым за 10 мин, в пределах . Предельно допустимое значение отклонения частоты составляет .

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.

Размах колебаний частоты – разность между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты за определённый промежуток времени:

(32)

Под колебанием частоты понимают её изменения, происходящие со скоростью 0,2 Гц в секунду. Размах колебаний частоты не должен превышать 0,2 Гц.

Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приёмники электрической энергии с резкопеременной активной нагрузкой. Возможность подключения таких приёмников к СЭС проверяют по допустимой скорости изменения активной мощности из условия:

, (33)

где - мощность короткого замыкания.

Изменения отклонений и размаха колебаний частоты даже в жёстко установленных пределах влияют на работу приёмников электроэнергии и на надёжность некоторых типов электрооборудования. Асинхронные и синхронные электродвигатели с постоянным моментом на валу изменяют частоту вращения в зависимости от частоты сети, при этом возможны нарушения технологического процесса. Например, для асинхронного двигателя такую зависимость определяют по формуле:

, (34)

где s − скольжение двигателя; f ₁ − частота напряжения питающей сети, Гц; р − число пар полюсов двигателя.

Влияние отклонений частоты на производительность механизмов зависит от их типа. Потребляемая при этом активная мощность определяется по формуле:

, (35)

где n − показатель степени, принимающий значения 0 ¸4; − коэффициент пропорциональности, зависящий от типа механизма.

У металлорежущих станков мощность двигателей пропорциональна частоте и . Для вентиляторов центробежных насосов в зависимости от характера работы. Характеристики ряда потребителей, таких как электрические печи сопротивления, дуговые печи и лампы накаливания, не зависят от изменений частоты.

Неблагоприятно влияют отклонения частоты на сети промышленных предприятий, в этом случае увеличиваются потери мощности и напряжения. Кроме того, в случае установки силовых фильтров с защитными реакторами, предназначенными для снижения уровня высших гармоник, возможны резонансные явления. Так, при некотором значении отклонения частоты в цепи защитный реактор - конденсаторная батарея возникает резонанс напряжения па частоте v. При дальнейшем снижении частоты цепь будет иметь ёмкостной характер для всех высших гармоник их источника. Это может явиться причиной перегрузок конденсаторной батареи по току, выходу её из строя, а также может привести к перераспределению высших гармоник в сети.