Файл: Росман Л.В. Групповое управление возбуждением синхронных генераторов гидроэлектростанций.pdf

факторов. Кроме того, в ряде случаев условно произве­ денная линеаризация характеристик может дать ощути­ мые погрешности.

Поэтому анализ повреждений, вызванных получе­ нием ложного сигнала системой регулирования и свя­ занных обычно со значительными изменениями режима станции, удобнее вести графическим путем, который кратко может быть пояснен с помощью рис. 5-11 *.

На этом рисунке линии ВХ\ и ВХ2 являются внешни­ ми характеристиками станции для максимальной и ми-

Рис. 5-10. Схема замещения при на­ личии смещения в ветвях схемы урав­ нивания.

нимальной возможных активных нагрузоксоответст­ вующими рассматриваемому повреждению, т. е. отсут­ ствию сигнала центрального регулирования.

Линии НХ1 и НХ2 являются крайними возможными нагрузочными характеристиками, приведенными к ши­ нам станции.

Заштрихованная фигура представляет собой поле возможных аварийных режимов станции.

На той же диаграмме фигура ACDEF ограничивает

сатора). Точка D соответствует номинальному режиму.

* Метод анализа разработан при участии инж. Ю. В. Артемь­ ева и инж. О. В. Артемьевой.

1 Взаимное расположение внешних характеристик при малых и больших активных нагрузках зависит от величины коэффициента компаундирования. !

И

Линии CD и DE характеризуют ограничение соответст­ венно по току ротора и статора, AF — по максимально допустимому углу передачи, EF — по напряжению, ми­ нимально допустимому из условий режима приемного конца или местных потребителей. Настройка статиче­ ской системы ГУВ должна быть произведена таким об­

Рис. 5-11. Режимная диаграмма послеаварийного режима.

ным, в схеме ГУВ должны быть предусмотрены специ­ альные меры, обеспечивающие это совпадение (путем соответствующей настройки внешних характеристик, либо введения в схему элементов, автоматически произ­ водящих изменение этой настройки при появлении тех или иных повреждений).

Действенным методом является также установка ав­ томатических ограничителей тока [Л. 2].

Если две крайние нагрузочные и две крайние внеш­ ние характеристики упрощенно представить в виде пря-

118

мых попарно параллельных линий (рис. 5-12), то ясно, что для получения минимальных размеров поля возмож­ ных режимов желательно, чтобы внешние характеристи­ ки проходили перпендикулярно нагрузочным.

Следовательно, при большом статизме нагрузочной характеристики 0П (рис. 5-12,а), что соответствует боль­ шому сопротивлению линии связи станции с системой, статизм внешней характеристики 0В должен быть вы­ бран малым.

Таким образом, при большом сопротивлении связи с энергосистемой в статических системах ГУВ должны

Рис. 5-12. Целесообразное взаимное расположение нагрузочных внешних характеристик.

а —при слабой связи станции с энергетической системой, он — велико; б — при сильной связи, — мало.

предусматриваться на каждом генераторе индивидуальные регуляторы возбуждения, настраиваемые с мини­ мальным статизмом на заранее выбранную среднюю уставку. В этом случае при обрыве цепи центрального регулирования поле возможных режимов с наибольшей вероятностью не будет выходить из допустимой зоны. В индивидуальные АРВ может быть 'введена фазовая зависимость для приближения друг к другу характери­ стик ВХ1 и ВХ2, что также действует в сторону уменьше­ ния режимного поля.

Наоборот, при малом сопротивлении линии, связы­ вающей ГЭС с мощной системой, когда 0„ мало

119

(рис. 5-12,6), в статических системах ГУВ не должно предусматриваться индивидуальных АРВ. Для получе­ ния наименьшего поля возможных режимов статизм внешних характеристик, имеющих место после обрыва центральных цепей, должен выбираться в этом случае возможно большим. Так, например, при указанном по­ вреждении генераторы могут переводиться на регулиро­ вание по закону поддержания постоянной заданной ре­ активной мощности (характеристика ВХ3) или, что про­ ще выполнить, tp = const.

В случаях, промежуточных по отношению к рассмо­ тренным выше, вопрос о необходимости индивидуаль­ ных регуляторов в статических системах ГУВ, возмож­ ности постоянной настройки внешних характеристик или необходимости их изменения при обрыве центральных цепей должен решаться, исходя из взаимного располо­ жения поля возможных и зоны допустимых режимов режимной диаграммы для данных конкретных параме­ тров станций и системы.

По режимной диаграмме легко определяется величи­ на изменения режима (напряжения, реактивной мощ­ ности), которое может произойти вследствие рассматри­ ваемого повреждения. Снижение возбуждения и сброс реактивной мощности происходят при расположении точ­ ки исходного режима на режимной диаграмм.? выше внешней характеристики послеаварийного режима, по­ строенной для соответствующей активной мощности; увеличение возбуждения и наброс мощности — при рас­ положении исходной точки ниже внешней характеристи­ ки. Точка послеаварийного режима лежит на пересече­ нии внешней характеристики с нагрузочной, проведен­ ной через исходную точку.

Соответствующие построения для максимально воз­ можных изменений режима показаны на рис. 5-11 пунк­ тиром.

При построении режимной диаграммы выбор расчет­ ного значения статизмов для характеристик НХ и ВХ и их начальных точек производится в каждом конкретном случае на основании рассмотрения реально возможных режимов с учетом их зависимости от количества вклю­ ченных агрегатов, состояния энергосистемы и других факторов (приложение 8).

120

5-5. ВЫВОДЫ

Рассмотрение установившихся режимов систем ГУВ, произведенное в настоящей главе и относящихся к ней приложениях 7—9 позволяет сделать следующие вы­ воды:

1. Расчет нормальных установившихся режимов си­ стем распределения может быть проведен аналитически с помощью линеаризации режимной диаграммы или гра­ фически, если необходим учет нелинейности характе­ ристик.

В результате расчетов определяются минимально до­ пустимые величины коэффициентов усиления системы распределения и системы регулирования напряжения или при известных коэффициентах — значения токов, напряжений и мощностей, характеризующие установив­ шийся режим Станции.

2. Минимально допустимый по условиям точности коэффициент усиления полной разомкнутой системы распределения с учетом объекта kvwm]m для любого па­ раметра распределения приблизительно равен 6*.

3. При настройке элементов ГУВ ложный сигнал в схеме уравнивания по методу мнимого статизма не соз­ дает опасных режимов для станции. Для уменьшения отклонения режима станции в этом случае рекомендует­ ся при проектировании выбирать малое напряжение между вершинами многолучевой звезды схемы распре­ деления и предусматривать в ее ветвях э. д. с. сме­ щения.

4. По условиям аварийного режима при ложном сигнале в системе уравнивания наилучшим параметром распределения является реактивная мощность генера­ тора, а до условиям удобства распределения реактивной нагрузки между генераторами, неравномерно загружен­ ными активной мощностью,— ток или напряжение ро­ тора.

По условиям максимально-допустимой мощности сиг­ нала, используемого в системе распределения, наиболее удобным параметром распределения является напряже­ ние 'ротора генератора.

5. Для уменьшения (в тех случаях, когда это необ-

* Для средних расчетных данных гидрогенераторов. Уточнение для конкретных случаев может быть произведено по формулам

§ 4-3.

121

ходимо) отклонения режима станции при ложном сигна­ ле в цепях регулирования напряжения статических си­ стем ГУВ рекомендуется:

а) при большом сопротивлении линии, связывающей станцию с энергетической системой, — устанавливать на каждом генераторе индивидуальные регуляторы на­ пряжения с воздействием на них центрального устройст­ ва здания и настраивать индивидуальные АРВ с мини­ мальным статизмом;

б) при малом сопротивлении линии связи — не пре­ дусматривать индивидуальных регуляторов возбужде­ ния и настраивать внешние характеристики генераторов с максимальным статизмом, вводя в отдельных случаях релейное изменение настройки.

ГЛАВА ШЕСТАЯ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ

ОПЫТ НАЛАДКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ГУВ

6-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В первые годы работы над групповым регулированием возбуж­ дения для определения правильности принятых направлений и проверки предложенных систем был поставлен широкий производ­ ственный эксперимент, состоявший в разработке и испытаниях на ряде ГЭС систем ГУВ, построенных ш различных принципах. Результатом этого эксперимента должен был явиться выбор луч­ ших принципов построения этих систем.

Соответственно все системы после их внедрения подвергались специальным испытаниям по единой программе. По мере проведе­ ния исследований, отраженных в настоящей работе, проверка их основных выводов тоже производилась путем испытаний той или

ГУВ материал систематизирован по основным показателям их ра­ боты.

6-2. ТОЧНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

Как указывалось в § 1-3, системы ГУВ, не предусматриваю­ щие принудительного распределения реактивной нагрузки, не мо­ гут обеспечить требуемую точность распределения.

122

Действительно, опыт наладки и эксплуатации показал, что на­ строить эти системы таким образом, чтобы достаточно длительное время обеспечивалась удовлетворительная точность распределения, оказывается невозможным.

На Гизельдонской ГЭС (АРВ типа Тирриль), например, по­ грешность распределения доходила в эксплуатации до ±15% но­ минального тока ротора. Особенно трудно оказалось получить тре­ буемые характеристики в случае применения эл-ектромапнитного корректора напряжения вследствие нелинейности его характери­ стик и их зависимости от частоты, старения выпрямителей и т. д. На Эзмннской ГЭС это явление усугублялось влиянием гистере-

Рис. 6-1. Расчетная характеристика устано­ вившихся значения напряжения ротора (Белореченская ГЭС).

Точками отмечены значения, измеренные при испытаниях.

зиса возбудителей, соединенных по схеме самовозбуждения. По­ грешность распределения здесь доходила до ±25%, в связи с чем, как уже упоминалось, ввод устройства в эксплуатацию без монта­ жа схемы автоматического распределения оказался невозможным. В системах с автоматическим распределением последнее происхо­ дит достаточно стабильно и точно. На Мингечаурской и Цимлян­ ской ГЭС погрешность не превышает ±5%, на Гюмушской ГЭС ±0,5%, на той же Эзмнвской ГЭС после введения схемы уравни­ вания погрешность не превышает ±2,5%.

Расчет систем распределения по условиям точности, методика которого изложена в гл. 5, дает достаточно хорошее совпадение с опытом.

На рис. 6-1 показана зависимость установившихся значений на­ пряжения ротора Ир.уст от заданных (средних) значений иРо, полу­

123

нанесены также точки, соответствующие этой зависимости, снятые опытным путем. Для удобства сопоставления данные расчета и опыта сведены в таблицу.

Как видим, измеренные и рассчитанные значения примерно совпадают.

Втом же приложении 10 приведен аналитический расчет по условиям точности распределения, результаты которого практически совпали с опытом.

Взаключение настоящего раздела о точности автоматического распределения реактивной нагрузки представляет интерес ознако­ миться с опытом эксплуатации систем с распределением по напря­ жению ротора с точки зрения их работы при (неодинаковых темпе­ ратурах обмоток роторов.

Наибольшая разность температур имеет обычно место при пуске одного из генераторов после длительного отключения; в этом случае ток ротора и реактивный ток такого генератора имеют бо­ лее высокие значения, чем таковые для остальных работающих ма­ шин, что, как указывалось в приложении 7, приводит к временной перегрузке пускаемого генератора.

Для станций, генераторы которых обычно не бывают предель­ но загруженными реактивной мощностью, допустимость такого ре­ жима сомнения не вызывала, и соответствующие системы ГУВ нормально эксплуатируются на Каховской, Дубоссарской, Эзминской, Верхне-Свирской, Камской ГЭС и др. Из эксплуатационного опыта кратковременная перегрузка пускаемого генератора оказа­ лась нежелательной только для Цимлянской ГЭС, где в связи с имеющимися техническими ограничениями нагрузки роторов ге­ нераторов в качестве параметра распределения был принят ток ротора.421*

1 Номинальное напряжение ротора равно 167 в.

124