Асинхронный режим возникает при потере возбуждения генераторов из-за ошибочных отключений автомата гашения поля, вследствие повреждений в системе возбуждений, а также при выпадении машины из синхронизма в результате коротких замыканий в сети. Такие режимы должны быть устранены устройствами противоаварийной автоматики, уставки срабатывания которых должны быть определены на основе расчетов. Для этой цели выполняют моделирование асинхронного режима в заданной схеме с помощью математической модели, в которой все элементы (генераторы, трансформаторы, ЛЭП и нагрузки) представляют соответствующими дифференциальными уравнениями.
Для заданной электрической системы необходимо составить топологические матрицы контуров и соединений ветвей с узлами схемы. С помощью метода узловых напряжений можно определить мгновенные значения токов и напряжений всех ветвей в любых переходных режимах.
Моделирование асинхронного режима производится путем изменения частоты одного из генераторов. Для этой цели в электрической системе частоту одного из генераторов задают с отклонением ± (1-5)% от номинального. При этом в узлах схемы наблюдаются колебания напряжений, которые могут приводить к потере устойчивости. Чем ближе исследуемая ветвь к центру качаний, тем более глубокие провалы напряжения в ней наблюдается в асинхронном режиме, тогда как при отсутствии разности частот провала напряжения нет. Исследуемая энергосистема состояла из пяти ЛЭП, двух генераторов, трех трансформаторов и четырех нагрузок.
Для этой энергосистемы характер изменения напряжения в узле нагрузки при асинхронном режиме с разностью частот 4% показан на осциллограмме (рис.1). Метод рекомендуется для анализа асинхронных режимов энергосистем.
Рисунок 1 – Характер изменения напряжения в узле нагрузки