Utjecaj promjena frekvencije na rad električnih sustava

Za električnu energiju glavni pokazatelji kvalitete: napon i frekvencija, za toplinsku energiju: tlak, temperatura pare i tople vode. Frekvencija je povezana s djelatnom snagom (P), a napon s reaktivnom snagom (Q).

Svi rotirajući strojevi i sklopovi projektirani su na takav način da se ekonomska učinkovitost postiže pri nominalnom broju okretaja u minuti: n = 60f / p,

gdje je: n — broj okretaja u minuti, f — frekvencija mreže, p je broj pari polova.

AC frekvencija koju generiraju generatori je funkcija brzine turbine. Broj okretaja mehanizama je funkcija frekvencije.

Na sl. Slika 1 prikazuje karakteristike relativnog statičkog opterećenja za elektroenergetski sustav s obzirom na frekvenciju.

Riža. 1.

Analiza ovisnosti na Sl. 1 pokazuje da se s smanjenjem frekvencije smanjuje broj okretaja motora, smanjuje se produktivnost strojeva i mehanizama.

Primjer.

1.Tekstilna tvornica proizvodi otpad kada se frekvencija promijeni s nominalne jer se brzina niti mijenja, a alatni strojevi proizvode otpad.

2. Pumpe (opskrba), ventilacija (dimovodi) termoelektrane ovise o brzini: tlak je proporcionalan «n2», Potrošnja energije»n3», gdje je n — broj okretaja u minuti;

3. Aktivna snaga opterećenja sinkronih motora proporcionalna je frekvenciji (kada se frekvencija smanji za 1%, snaga aktivnog opterećenja sinkronog motora smanjuje se za 1%);

4. Aktivna snaga opterećenja asinkronih motora smanjuje se za 3% kada se frekvencija smanji za 1%;

5. Za elektroenergetski sustav, smanjenje frekvencije od 1% rezultira smanjenjem ukupne snage opterećenja od 1-2%.

Promjena frekvencije utječe na rad samih elektrana. Svaka turbina je predviđena za određeni broj okretaja, odnosno kada frekvencija padne, okretni moment turbine se smanjuje. Pad frekvencije utječe na vlastite potrebe postrojenja, a kao posljedica može doći do kvara jedinica postrojenja.

Kako se frekvencija smanjuje zbog nedostatka aktivne snage, korisničko opterećenje se smanjuje kako bi se frekvencija održala na istoj razini. Stupanj promjene opterećenja pri promjeni frekvencije po jedinici regulacijskim djelovanjem opterećenja na frekvenciju naziva se... Proces narušavanja stabilnog rada elektrane uslijed pada frekvencije i u nedostatku pričuva djelatne snage naziva se frekvencijska lavina.

Ako je f = 50 Hz, kritična frekvencija pri kojoj učinak glavnih mehanizama za pomoćne potrebe elektrana pada na nulu i dolazi do lavine frekvencija - 45 - 46 Hz.

Kako se frekvencija smanjuje, emf se smanjuje. generatora (kako se smanjuje brzina vrtnje pobudnika) i smanjuje mrežni napon.