Въпрос 2 Влиянието на честотата върху работата на електрическите приемници

Скоростта на двигателите е пропорционална на промяната в честотата на мрежата, а производителността на производствените линии зависи от скоростта на двигателя. При значително увеличение на честотата в електроенергийната система, което може да бъде например в случай на намаляване (отпадане) на товара, е възможна повреда на оборудването.

В допълнение, намалената честота в електрическата мрежа влияе върху експлоатационния живот на оборудването, съдържащо елементи от стомана (електродвигатели, трансформатори), поради увеличаване на тока на намагнитване в такива устройства и допълнително нагряване на стоманени елементи.

Ефектът от промяната на натоварването на потребителите с промяна в честотата може да се анализира с помощта на статичните характеристики на обобщения възел на натоварване върху честотата, показан на фиг. 5.

Фиг. 5. Статични честотни характеристики на обобщения възел на натоварване.

Както се вижда от фиг. 5, намаляването на честотата до стойността f1 води до увеличаване на реактивната мощност Q, консумирана от товара, до стойността Q * 1, което води до намаляване на напрежението в възела на свързване на товара. В този случай консумираната активна мощност се намалява до P * 1. Обикновено увеличението на консумираната реактивна мощност е по-високо от намаляването на активната мощност, което води до увеличаване на привидните потоци на мощност през мрежовите елементи и следователно до увеличаване на мощността и загубите на енергия в мрежата.

Промяната в натоварването на потребителите в мрежата може да бъде от различен характер. За малки промени в натоварването в системата е необходим малък резерв от мощност. В тези случаи автоматичното регулиране на честотата в системата може да се извършва от една, т.нар. За големи промени в натоварването, увеличететрябва да се осигури капацитет на значителен брой станции. В тази връзка, в съответствие с очакваните промени в натоварването на потребителите, предварително се изготвят графици за съответното изменение в натоварването на централите. Това осигурява икономично разпределение на товарите между гарите.

Честота лавина

Процесът на нарушаване на стабилността на електрическата система във връзка с намаляване на честотата поради прогресиращ недостиг на активна мощност се нарича честотна лавина. За енергийни системи с номинална честота f = 50 Hz, критичната стойност, при която производителността на основните механизми на топлоелектрически централи, захранвани от електродвигатели, намалява до нула и започва честотна лавина, е 46..45 Hz

Въпрос 3: Физическата природа на баланса на активната мощност и връзката му с контрола на честотата

Характеристика на електроенергийните системи е почти мигновеното предаване на енергия от източниците към потребителите и невъзможността за акумулиране на генерираната електроенергия в значителни количества. Тези свойства определят едновременността на процеса на производство и потребление на електроенергия.

Във всеки момент от стационарния режим на електроенергийната система нейните централи трябва да генерират мощност, равна на мощността на потребителите и да покриват загубите на мощност в мрежата, т.е. трябва да се спазва балансът на генерираната и консумираната мощност:

SPg = SPn + SDP,

(8.1)

Където	SPg е общата активна мощност, генерирана от електроцентралите (минус мощността, консумирана за собствени нужди);
SPn е общата активна мощност на товара на потребителите;
SDP - общи загуби на активна мощност.

Ако първоначалният баланс е нарушен, честотата приема нова стойност. Намаляването (дефицитът) на генерираната мощност води до намаляване на честотата, а нейният излишък предизвиква повишаване на честотата, т.е. при SPg, SPn се увеличава.

Мощността на генератора зависи от ЕМП Eq:

(8.2)

Където	Ug - напрежение на клемите на генератора;
Xd е съпротивлението на генератора;
δ е ъгълът между ЕМП и векторите на напрежението.

Eq = Ur+ jIrXd = Ur+ jIr2pfL.

(8.3)

С увеличаване на входа на енергиен носител (пара или вода) в турбината, турбината започва да се върти по-бързо, EMF се увеличава и съответно честотата се увеличава. Ако захранването с енергия се намали, тогава Pg намалява и при същия състав на товара (известно е, че около 80% от товара са електрически двигатели), става невъзможно двигателите да се въртят със същата скорост:

(8,4)

Тук	p– брой двойки полюси.

Двигателите ще започнат да се забавят и ще консумират по-малко енергия и може да се установи нов баланс приf ≠ fnom.

Номиналната честота показва, че генерираната мощност е достатъчна, за да покрие нормалното търсене на електрически приемници, докато двигателите се въртят с номинална скорост. По-ниска честота показва недостиг на генерирана мощност, а повишена честота показва излишък от нея.

Причините за дисбаланс на мощността могат да бъдат:

аварийно изключване на генератора;
неочаквано увеличение на консумацията на енергия;
аварийно изключване на натоварени междусистемни и опорни линии иликомуникационни трансформатори