21

Re: Реактивная мощность

EvgenL пишет:

Но вот для меня всегда был вопрос, как ведет себя ротор генератора при КЗ в первый момент до потери синхронизма,ускоряется или тормозит?

Только ускораяется!!!
На валу турбины активный момент, вращает ротор и его поле (реактивная энергия), поле ротора наводит эдс, которая после многих и разнообразных преобразований реализуется в активной энергии: двигатель поднимает груз, светится лампочка, начинается от активной и заканчивается активной, есои не будет активной нагрузки не нужно будет и вращать турбину, генератор превращается в синхронный компенсатор, например гидрогенератор такое явление используется на практике или другой вариант гидроаккумулирующая станция. При внезапном КЗ на выводах или вблизи, как правило, активное сопротивление очень маленькое по сравнению с реактивным, то есть потребление активной мощности резко падает (ну нет активного сопротивления и нет активной мощности), но на валу турбины и самого генератора присутствует большой избыточный момент (массы очень большие и инерция), но тормозящего от активной нагрузки как до КЗ уже нет и остаётся одно - он "выплёскивается" в увеличение скорости вращения, пока КЗ не отключится и/или регуляторы скорости не начнут его снижать.  При КЗ себя ведут все генераторы одинаково, но в силу того, что у них разные инерции они разгоняются и тормозятся по разному в результате после отключения КЗ разница эквивалентного режимного угла может оказаться меньше критического или больше, то есть не будет или будет нарушение устойчивости.

22

Re: Реактивная мощность

Владимир пишет:

Парадокс реактивной мощности - для ее выработки не требуется затрат топлива (меняется уровнем возбуждения), а для ее передачи - требуется

1. не требуется, если линия без активного сопротивления
2. если линия с активным сопротивлением, то - передается активная и реактивная мощность,

23

Re: Реактивная мощность

ПАУтина пишет:

При внезапном КЗ на выводах или вблизи, как правило, активное сопротивление очень маленькое по сравнению с реактивным

Вот именно, насколько в числах "по сравнению", я по формулам понимаю диаграмму угловой характеристики генератора от мощности на валу.
Но вот физический смысл всех формул не догоняю
Упрощенно
Увеличение нагрузки на валу генератора - это уменьшение активного сопротивления нагрузки? Так? Мощность на валу увеличивается при уменьшении активного сопротивления в схеме замещения , так?

Режим КЗ , активное сопротивление нагрузки, допустим сопротивление дуги. В первый момент, до потери синхронного момента, ротор затормаживается или разгоняется?

Может действительно здесь уже требуется смотреть момент на валу в зависимости от напряжения на выводах, но тогда получается при дальних КЗ устойчивость должна выполняться , и опять есть ли момент на валу от маленького сопротивления дуги например.

24 (2017-11-03 08:36:14 отредактировано n00buK)

Re: Реактивная мощность

EvgenL пишет:

Режим КЗ , активное сопротивление нагрузки, допустим сопротивление дуги. В первый момент, до потери синхронного момента, ротор затормаживается или разгоняется?

Разгоняется, так как напряжение падает практически сразу.

EvgenL пишет:

Может действительно здесь уже требуется смотреть момент на валу в зависимости от напряжения на выводах, но тогда получается при дальних КЗ устойчивость должна выполняться , и опять есть ли момент на валу от маленького сопротивления дуги например.

Дык на него и нужно смотреть. Напряжение - это основа формирования поля статора. Если поле статора мало (а точнее поток) - то как в старом анекдоте "Если у меня руки в боки, то мне пофиг как у тебя надета тюбитейка". Если нет поля статора - на остальное пофиг, ЭММ неоткуда взяться.
И да, при далеких КЗ устойчивости не нарушается (если они не слишком затянуты). Чем дальше КЗ - тем меньше провал напряжения, тем меньше проседает ЭММ и устойчивее работа генератора.
Для ФТКЗ не зря используют обычно одну из двух измеряемых величин: провал напряжения (всем хорош, кроме одного - не учитывает доаварийную загрузку генератора), сброс мощности (является .... как бы опосредованным параметром, оно всё-таки не так прямо связано с тяжестью КЗ, но зато можно учесть доаварийную мощность).

Добавлено: 2017-11-03 10:32:20

EvgenL пишет:

Увеличение нагрузки на валу генератора - это уменьшение активного сопротивления нагрузки? Так? Мощность на валу увеличивается при уменьшении активного сопротивления в схеме замещения , так?

Почему только активная? У нас всё-таки пока превалирует индуктивная нагрузка. И при КЗ в первую очередь падает индуктивная составляющая полного сопротивления. Да, активная также падает, но она мала по сравнению с индуктивной и даже в расчетах обычно не учитывается. А так да. Уменьшение сопротивления - увеличение тока - увеличение ЭММ.

25

Re: Реактивная мощность

n00buK пишет:

Почему только активная? У нас всё-таки пока превалирует индуктивная нагрузка. И при КЗ в первую очередь падает индуктивная составляющая полного сопротивления. Да, активная также падает, но она мала по сравнению с индуктивной и даже в расчетах обычно не учитывается. А так да. Уменьшение сопротивления - увеличение тока - увеличение ЭММ.

У линии X/R порядка 4, у генераторов порядка 15...150 (Ульянов, электромагнитные переходные процессы)
У реальной нагрузки  (cosф=0.8) X/R=0.75
Полагаю, что если бы X/R нагрузки в нормальном режиме было бы больше, чем у генератора, то при КЗ генератор бы, наоборот, тормозился.
Т.е. ускорение при КЗ - это, вероятно, следствие типовых численных параметров сети.

26

Re: Реактивная мощность

n00buK пишет:

Почему только активная?

Потому что считаю, что угол и момент на валу синхронного генератора создает только активная составляющая тока нагрузки- в схеме замещения резистор.
Я сам давно математикой не упражнялся, привык просто что все формулы это моделирование физических процессов и пытаюсь понять, какие физические процессы происходят и как тормозится или ускоряется ротор и какими силами.
Здесь может действительно соотношение X/R имеет роль? Пока нет режима КЗ, R больше чем в 4 раза больше X. В режиме КЗ наоборот, для сетей выше 1000 В. А вообщеR очень даже требуется учитывать при КЗ в сетях до 1000 В.

27 (2017-11-03 12:30:03 отредактировано n00buK)

Re: Реактивная мощность

retriever пишет:

У реальной нагрузки  (cosф=0.8) X/R=0.75.

Неверно. Cos(fi) = R/Z.

Добавлено: 2017-11-03 14:23:41

EvgenL пишет:

Потому что считаю, что угол и момент на валу синхронного генератора создает только активная составляющая тока нагрузки- в схеме замещения резистор.

То есть, если к генератору подключить двигатель с нулевым активным сопротивлением (ну допустим обмотка статора этого двигателя выполнена из ВТСП) то мы будем его вращать генератором без затрат на холостом ходу (т.е. в режиме компенсатора)? При любой нагрузке двигателя? Вечный двигатель? Может быть всё-таки в формуле ЭММ не зря стоит реактивное сопротивление?

Добавлено: 2017-11-03 14:25:41

EvgenL пишет:

Здесь может действительно соотношение X/R имеет роль? Пока нет режима КЗ, R больше чем в 4 раза больше X. В режиме КЗ наоборот, для сетей выше 1000 В. А вообщеR очень даже требуется учитывать при КЗ в сетях до 1000 В.

В своих рассуждениях рассматриваю генераторы выше 100 МВт, а значит выше 1000 В. Ниже 1000 В возможно будет всё по-другому.

Добавлено: 2017-11-03 14:27:46

28

Re: Реактивная мощность

n00buK пишет:

То есть, если к генератору подключить двигатель с нулевым активным сопротивлением

Я про схему замещения. Активная составляющая тока двигателя будет появляться при моменте на валу двигателя- если он будет совершать активную работу. Если же он будет на холостом ходу , то и будет только реактивный ток перемагничивания и активный ток потерь- меня вроде так учили.

n00buK пишет:

В своих рассуждениях рассматриваю генераторы выше 100 МВт, а значит выше 1000 В. Ниже 1000 В возможно будет всё по-другому.

Я , одним из постулатов, считаю одинаковость законов физики в разных частях вселенной. Просто в некоторых условиях мы можем пренебрегать некоторыми величинами, при других уже не можем.
Не считаю я, что активный ток, при нагрузке создается в резистивном сопротивлении линии или какого либо устройства- это все потери реактивные. А на нагрузке совершается полезная работа, она создает момент на валу генераторов, а вот реактивная мощность не создает момента. Как то так, у меня была целостная физика генерации - потребления.

29

Re: Реактивная мощность

EvgenL пишет:

Увеличение нагрузки на валу генератора - это уменьшение активного сопротивления нагрузки? Так? Мощность на валу увеличивается при уменьшении активного сопротивления в схеме замещения , так?

У Вас всё в кучу. Есть нормальные рабочие режимы - это увеличение потребления активной мощности путём уменьшения активного сопротивления нагрузки до тех пор пока напряжение на самом потребителе остаётся не ниже нормативного. А есть аварийное режим КЗ, при котором на самом "потребителе" место КЗ (пусть даже дуга имеет активное сопротивление) напряжение практически ноль, а если КЗ на выводах генератора, то оно тоже ноль, а всё падение напряжение распределяется от ЭДС до этих выводов. Так вот, в этом режиме активное сопротивление обмотки статора в 1000....100000 раз меньше реактивного. (заметьте у ВЛ это соотношение ну максимум 20.) Закон сохранения энергии - полная мощность пропорционально распределится между падениями на активном и реактивном сопротивлениях, сколько достанется активному?  Ну почитайте Веникова или Жданова на самом-то деле...

30

Re: Реактивная мощность

n00buK пишет:

Неверно. Cos(fi) = R/Z.

tan(acos(0.8))=0.75 (можно проверить в экселе)

cosф=0.8
sinф=(1-cosф^2)^0.5=0.6

X=Z*sinф
R=Z*cosф
X/R=sinф/cosф=0.6/0.8=0.75

31 (2017-11-03 13:28:00 отредактировано n00buK)

Re: Реактивная мощность

retriever пишет:

tan(acos(0.8))=0.75 (можно проверить в экселе)

cosф=0.8
sinф=(1-cosф^2)^0.5=0.6

X=Z*sinф
R=Z*cosф
X/R=sinф/cosф=0.6/0.8=0.75

Согласен, был неправ, погорячился.

32

Re: Реактивная мощность

У меня магистр пишет исследовательскую работу для которой поставлена цель нашего "светлого" будущего в котором будут не только сверпроводники, но и скомпенсированы до разумного предела реактивные потери, как будут тогда себя вести ЭС в различных режимах. Первые результаты обнадёживают - лучше ни чего не делать или делать только в случаях крайней необходимости, ладно режимы с ДУ полная вахканалья, а вот традиционные РЗ и ПА перестаёт работать адекватно....

33

Re: Реактивная мощность

ПАУтина пишет:

а вот традиционные РЗ и ПА перестаёт работать адекватно....

угу. Защиты одностороннего действия (ДЗ, МТЗ, ТЗНП и т.п.) превратятся в ничто, придется везде дифференциальные ставить, везде каналы связи.

34

Re: Реактивная мощность

ПАУтина пишет:

У Вас всё в кучу. Есть нормальные рабочие режимы - это увеличение потребления активной мощности путём уменьшения активного сопротивления нагрузки до тех пор пока напряжение на самом потребителе остаётся не ниже нормативного.

Я понимаю что в кучу, но во всех режимах законы Кирхгофа должны выполняться?
Если мы заменим двигатель с активной нагрузкой на валу, резистором эквивалентной мощности - это считаю будет корректное замещение. Увеличивать нагрузку - дальше в параллель включать резисторы- уменьшать сопротивление активное- увеличение нагрузки на валу генератора. В пределе до сопротивления дуги- активного.
Где переход от режима нагрузки к режиму КЗ? Отсюда и некоторое непонимание в момент КЗ, при ещё наличии синхронного момента на валу ротор тормозится или сразу ускоряется? Допустим КЗ удаленное и напряжение не сильно упало. Но по теории то роторы ускоряются, при какой величине активного сопротивления это происходит?

35 (2017-11-03 18:14:09 отредактировано Пользователь)

Re: Реактивная мощность

EvgenL пишет:

Но по теории то роторы ускоряются, при какой величине активного сопротивления это происходит?

одно|оба критерия:
- когда электрическая мощность - станет меньше механической (пара)
- когда полное сопротивление нагрузки сравняется с выходным сопротивлением генератора.

36

Re: Реактивная мощность

EvgenL пишет:

Я понимаю что в кучу, но во всех режимах законы Кирхгофа должны выполняться?

Любой закон физики - это интерпретация процессов природы и они имеют определённые ограничения в своём применении, Законы Кирхгофа хороши на бумаге, в программах, аналитике цепей, но если Вы их пытаетесь "засунуть" внутрь провода или сердечника, то они отказывают...

Что-то совсем плохо .... есть нормы, согласно которым можно узнать, когда режим перешёл в анормальный, который считается так же аварийным. Но между анормальным и КЗ есть большая дистанция, поэтому ближние КЗ всегда могут быть локализованы, так как имеют явно выраженные параметры.

37 (2017-11-05 11:57:53 отредактировано retriever)

Re: Реактивная мощность

Любой закон физики - это интерпретация процессов природы и они имеют определённые ограничения в своём применении, Законы Кирхгофа хороши на бумаге, в программах, аналитике цепей, но если Вы их пытаетесь "засунуть" внутрь провода или сердечника, то они отказывают...

1й закон Кирхгофа - закон сохранения материи
2й закон Кирхгофа - закон сохранения энергии.
С чего бы это им отказывать?

EvgenL пишет:

Где переход от режима нагрузки к режиму КЗ? Отсюда и некоторое непонимание в момент КЗ, при ещё наличии синхронного момента на валу ротор тормозится или сразу ускоряется? Допустим КЗ удаленное и напряжение не сильно упало. Но по теории то роторы ускоряются, при какой величине активного сопротивления это происходит?

Погуглите "векторная диаграмма синхронной машины". Из нее получается: есть ток возбуждения, он вызывает поток возбуждения Ф, от потока на 90° отстает ЭДС, ток в цепи отстает от ЭДС еще на какой-то угол, и раскладывается на две составляющие:
- активный - совпадает с ЭДС, перпендикулярен потоку
- реактивный - отстает от ЭДС на 90°, противонаправлен потоку

активный и реактивный токи создают поперечный и продольный потоки реакции якоря
эти потоки реакции взаимодействуют с током возбуждения. По правилу левой руки находим, куда направлены силы Ампера:
- от поперечного потока (активного) сила Ампера тормозит ротор
- от продольного потока (реактивного) силы Ампера ничего не тормозят (на одной стороне обмотки сила в одну сторону, на другой - в другую)

Если рассматривать установившийся режим, то получается, что тормозящий момент пропорционален активному току.

А далее собственно вопрос - а чему равен активный ток?
I=E/(Zg+Zнагр) - полный ток. Zg- почти чисто реактивное

1) Пусть Zнагр>>Zg, и оно чисто активное. Тогда полный ток почти чисто активный, и он весь идет в торможение. И он НЕБОЛЬШОЙ (!!!), т.к. Zнагр очень велико
Поэтому топлива на вращение тратить надо очень мало...

2) Начинаем уменьшать Zнагр. Ток растет, но угол тока тоже растет. В итоге активный ток возрастает, но не так быстро, как уменьшается Zнагр (т.к. Zg почти чисто реактивное). Топлива на вращение надо тратить все больше и больше.

3) Наконец, Zнагр приближается по величине к Zg и даже становится меньше Zg. Вот где-то в этот момент возрастание активного тока прекращается, и он даже начинает падать.
Получается, что несмотря на рост тока за счет реактивной составляющей, тормозящий момент падает.

При КЗ у нас получается п.3.

38

Re: Реактивная мощность

Прочитал, что для компенсацию реактивной мощности на длинных ВЛ c cos 0.6-0.7 применяют последовательное включение конденсаторов в цепи линии, кто-нибудь сталкивался с такой компенсацией?

39

Re: Реактивная мощность

SYSTEM пишет:

применяют последовательное включение конденсаторов в цепи линии

ВЛ 1150кВ "Барнаул-Экибастуз" с УПК (ПП Михайловка)

40

Re: Реактивная мощность

Т.е. только для ВЛ 500 кВ и более?