Влияние параметров схемы на характеристики мощности

Зависимости активной мощности от угла сдвига вектора э. д. с. имеют и в самых общих условиях при Е = const синусоидальный характер, однако синусоиды смещены как относительно оси абсцисс, так и относительно оси ординат. Смещение характеристики мощ­ности обусловливается потерями активной мощности в элементах схемы. Оно возникает при наличии в схеме активных сопротивлений. Если активные сопро­тивления в схеме отсутствуют, то составляющие собственных и взаимных сопротивлений и проводимостей ветвей равны нулю. При этом мощ­ности генератора и приемника:

.

Характеристика мощности имеет тот же вид, что и при схеме замещения электропередачи с последовательным соединением реактивных сопротивлений, с той только разницей, что вместо суммарного индуктивного сопротивления в знаменатель входит взаимное сопротивление . Для Т-образной схемы с индуктивными сопротивлениями ветвей (рис. 5.5) взаимное сопротивление и характеристика мощности имеет амплитуду:

(5.7)

Если бы шунтирующее индуктивное сопротивление в схеме отсутство­вало, то амплитуда характеристики мощности была бы равной:

(5.8)

Поскольку знаменатель в выражении (5.7) больше, чем в (5.8), очевидно, амплитуда мощности в первом случае меньше (кривая 3 на рис. 5.5), чем во втором (кривая 2 там же), и разница между ними тем больше, чем меньше шунтирующее индуктивное сопротивление .

Таким образом, можно констатировать, что шунтирующие индуктивные сопротивления в схеме электропередачи снижают амплитуду характеристики мощности. Это обстоятельство имеет очень большое значение для динами­ческой устойчивости при коротких замыканиях.

Такой характер изменения амплитуды мощности справедлив, однако, только при условии, что э. д. с. генератора Е сохраняет одно и то же зна­чение как при наличии шунтирующего индуктивного сопротивления, так и без него. В установившемся режиме работы системы при подключении индуктивного шунтирующего сопротивления (например, сопротивления в схеме на рис. 5.5) для того, чтобы восстановить напряжение в точке подключения сопротивления, приходится увеличивать э. д. с. генератора Е с тем, чтобы компенсировать потерю напряжения от реактивного тока, потребляемого индуктивным сопротивлением . Это увеличение э. д. с. приводит к прямо противоположным резуль­татам, обусловливающим повышение ха­рактеристики мощности (кривая 1 на рис. 5.5).

Рис. 5.5. Влияние шунтирующего индуктивного сопро­тивления на амплитуду характеристики мощности 1 – характеристика мощности при увеличенной э. д. с.; 2 - при отсутствии ; 3 - при неизменной э. д. с.

При наличии в схеме электропередачи активных сопротивлений мощности генера­тора и приемника, вообще говоря, раз­личны, и разница между ними определяется значением потерь мощности между генера­тором и приемной системой.

Характеристики мощности имеют вид, представленный на рис. 5.6, причем:

Характеристика мощности генератора смещена вверх на величину и вправо на угол , синусоидальная характеристика мощности сдвинута, наоборот, вниз на и влево на угол .

Если приемная система имеет бесконечную мощность, то характеристика мощности не представляет интереса с точки зрения устойчивости. Работа на падающей ветви этой характеристики не приводит к неустойчивости поскольку вектор напряжения бесконечно мощной системы вращается с не­изменной синхронной скоростью при любых значениях передаваемой при­емнику мощности и, следовательно, возможность нарастающего изменения угла за счет перемещений вектора U исключена. В этих условиях устойчивость системы передачи связывается исключительно с характеристикой мощности генератора и нарушение устойчивости происходит при неизменной э. д. с. Е при достижении максимума этой характеристики, равного:

,

при угле = 90° + , несколько большем 90°.

Если активное сопротивление в схеме электропередачи включено не последовательно, а параллельно, например, в виде промежуточной нагрузки на рис. 5.7, то взаимное сопротивление:

Вещественная составляющая здесь отрицательна , а следовательно, отрицателен и угол .

Активное сопротивление может получиться отрицательным потому, что сопротивление не является, по существу, реально существующим сопротивлением, а представляет собой лишь некоторый комплексный коэф­фициент пропорциональности между током в одной ветви схемы и э. д. с. в другой ветви. Собственные сопротивления и определяются как отношение напряжения к току в одной и той же ветви схемы заме­щения. Поэтому их активные составляющие не могут быть отрицательны. Таким образом, дополнительные углы фазных углов комплексных собственных сопротивлений всегда положительны.

Рисунок 5.6 - Характеристики мощности при учете последовательного активного сопротивле­ния

Рисунок 5.7 - Характеристики мощности при наличии шунтирующего активного сопротивления

Синусоидальная характеристика мощности генератора на рис. 5.7 сдвинута вверх и влево, а приемной системы — вниз и вправо. Неустойчивость системы при Е = const возникает при достижении максимума характеристики мощности генератора:

при угле , меньшем 90°.

Таким образом, можно констатировать, что под влиянием активных сопротивлений критический угол отклоняется от 90° в ту или иную сторону на дополнительный угол взаимного комплексного сопротивления ветви . Идеальный предел мощности генераторов в этих условиях пред­ставляет собой сумму постоянной составляющей и амплитуды синусоидаль­ной составляющей в выражении мощности.