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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 66

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты исследований, отраженных

вданной книге, заключаются в следующем:

1.Показано, что групповое управление возбужде­ нием генераторов есть необходимая часть системы ком­ плексной автоматизации гидроэлектростанции и что не­ пременной составной частью систем ГУВ должно яв­

ляться устройство автоматического распределения реак­ тивных нагрузок между генераторами станции.

2.Определены основные положения для разработки систем ГУВ. Установлены условия, по которым должно осуществляться распределение реактивных нагрузок. Доказано, в частности, что точное соблюдение условий экономически наивыгоднейшего распределения не яв­ ляется обязательным и что усложнение систем ГУВ для соблюдения этих условий нецелесообразно.

3.Предложена методика выбора оптимального пара­ метра распределения и показано, что по условиям устой­ чивости и скорости переходного процесса, мощности источника питания устройств ГУВ и согласования режи­ мов неодинаково загруженных активной мощностью ге­ нераторов наилучшим параметром распределения явля­ ется напряжение ротора генератора.

Вслучаях, когда кратковременное увеличение на­ грузки пускаемого генератора недопустимо, наиболее удобным параметром распределения при наличии режи­ мов с неравномерной загрузкой генераторов активной

мощностью или при .неодинаковых схемах присоединения генераторов к шинам ГЭС является ток ротора, а при отсутствии таких режимов — реактивная мощность (ре­ активный ток) генератора. Полный ток статора в каче­ стве параметра распределения применять не следует.

4. Предложена методика сравнения статических и астатических систем ГУВ и выбора наилучших из них. Установлено, что при распределении по напряжению ро­ тора статические системы всегда устойчивее астатиче­ ских. При распределении по другим параметрам соот­ ношение запасов устойчивости статических и астатиче­ ских систем зависит от конкретных условий.

По скорости затухания переходного процесса при одном и том же параметре распределения наилучшими являются статические системы ГУВ. Эти системы проще

132

и удобнее в эксплуатации, чем астатические. При вы­ полнении рекомендаций, данных в настоящей работе, надежность статических систем является для большин­ ства станций достаточно высокой.

Для станций особо ответственных, часто работающих в режимах, близких к пределу передаваемой мощности, по условиям надежности астатические системы централь­ ного задания являются предпочтительными.

5.Показано, что по условиям удобства введения до­ полнительных сигналов в закон регулирования напря­ жения, а также по простоте схемы и условиям удобства обслуживания системы ГУВ с центральным регулято­ ром напряжения являются более предпочтительными, чем с индивидуальными регуляторами.

Для статических систем ГУВ из условий аварийных режимов определены рекомендуемые области примене­ ния систем с индивидуальными регуляторами.

6.Рекомендовано осуществлять компаундирование возбуждения генераторов по среднему току всех генера­

торов, объединенных системой уравнивания, так как в этом случае значительно повышается устойчивость процесса распределения.

7. Рекомендовано производить проверку устойчиво­ сти систем распределения в режиме максимального и минимально возможного коэффициентов мощности на­ грузки генераторов, так как в зависимости от конкрет­ ных условий запас устойчивости может иметь минимум

втом или другом случае.

8.Получены основные дифференциальные уравне­ ния, описывающие системы ГУВ.

9.Разработана методика расчета:

а) переходных режимов систем ГУВ и, в частности, определения максимально допустимых коэффициентов усиления систем автоматического распределения;

б) установившихся режимов систем ГУВ и, в частно­ сти, определения минимально допустимых коэффициен­ тов усиления систем автоматического распределения;

в) аварийных режимов систем ГУВ и даны рекомен­ дации по повышению надежности этих систем.

10. К середине 1962 г. системы ГУВ внедрены в экс­ плуатацию на 17 гидроэлектростанциях ( см. приложе­ ние 1).


ПЕРЕЧЕНЬ СТАНЦИЙ, НА КОТОРЫХ ОСУЩЕСТВЛЕНЫ

 

о

 

<0

 

U

 

<L>

 

а.

 

(_

 

<9

Наименование гидро­

О

электростанции

СО

 

н

 

о

 

0>

 

а*

 

а

 

«5

 

о

 

*

Гизельдонская .........................

3

М иигечаурская.....................

6

Ц имлянская............................

4

Эзминская ................................

3

Д убоссарская.........................

4

Белореченская .........................

3

Камская ...................................

24

Гюмушская ............................

4

Каховская . . .........................

6

Севанская ................................

2

Верхне-Свирская .....................

2

Павловская .............................

3

Характеристика системы группового управ

Группа систем1

 

Вариант схемы2

1

 

;

i

 

Задание

 

-

 

 

Распреде­

Регулиро ванне

Распределение

 

ление

 

1

0

а

 

-

1

1

б

Уравнивание

1

1

б

То же

1

1

б

 

 

 

2

2

а

Уравнивание

2

к с т

а

 

2

2

б

Уравнивание

1

1

б

То же

2

2

б

-

а

2

2

б

 

 

2

2

а

-

"

2

2

б

 

 

I

0

а

 

““

2

2

б

Уравнивание

2

2

б

То же

Группа .0* — системы ГУВ, не имеющие устройств принудительного распре а — системы с индивидуальными АРН* б —системы с ЦРН без индивидуальных

АРН.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

СИСТЕМЫ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

ления возбуждением

Параметр Исполнительный распределения орган

-

Реактивный

ток

То же

Ток ротора

Напряжение

ротора

Напряжение

ротора

Реактивная

мощность

Напряжение

ротора

То же

в

АРН типа Тирриль

Шунтовые реоста­ ты возбудителей

То же

Индукционные

регуляторы

эмк-у

ЭМК-У

На базе ЭМК-У

Шунтовые рео­ статы возбуди*

На базе ЭМК-У

На базе ЭМК-У

2 регулятора

ASEA; 2-ЭМК со специальным измерительным органом

На базе ЭМК-У

Регуляторы ASEA и автома­ тические ограни­ чители токов

 

внедрение

 

Состояние

Год

Исполнитель

системы ГУВ

В эксплуатации

1954

ГИДЭП совместно

 

 

с энергосистемой

То же

1956

То же

Находилась в

1956—

. .

эксплуатации

1957

Энергосистема

В эксплуатации

1958

В эксплуатации

1956

ГИДЭП совместно

Испытания

1956

с энергосистемой

ИЭ АН УССР, ГИДЭП

 

 

совместно с энерго­

 

 

системой

В эксплуатации

1957

ГИДЭП совместно

 

 

с энергосистемой

Находилась в

1957—

То же

эксплуатации

I960

 

 

В эксплуатации

I960

То же

1957

. .

 

1958

 

 

а .

1958

.

• «

1959

ГИДЭП совместно

 

 

с энергосистемой

Напряжение

На базе ЭПА-131

1959

Ленэнерго при кон­

ротора

 

 

 

 

сультации ГИДЭП

То же

То же

1960

ГИДЭП совместно

 

 

 

 

 

с энергосистемой

деления,.!* — астатические, .2* — статические системы.

134

135


 

 

ш

 

Характеристика системы группового управ

 

 

о

 

 

 

ь

 

 

 

 

 

 

 

сс

 

 

 

 

 

 

 

D

Группа систем1*

Вариант схемы9

 

 

о.

Наименование гидро-

а

 

 

 

 

 

электростанции

 

и

 

 

­

 

 

 

 

{-

Задание

 

Регулиро вание

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

Распреде­

 

 

 

 

 

ЕГ

 

 

Распределение

 

 

S3

 

ление

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

Сснгилеевская .........................

 

3

2

2

б

Уравнивание

ГЭС X Л енэнерго..................

 

4

2

2

б

То же

Кременчугская .........................

 

12

2

2

б

"

 

Иркутская ................................

 

8

2

2

б

-

Волжская ГЭС имени

XXII

 

 

 

а

 

 

съезда К П С С ..................

 

22

 

2

"

"

П р и м е ч а*н и е.

Всесоюзным

научно-исследовательским

институтом электро*

нергетнкн в 1959 г. включена

в работу

система ГУВ с ЦУР на Рионской ГЭС.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (к § 1-2)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ ВЕЛИЧИН ДОПУСТИМЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

Определение величии допустимых погрешностей распределения рассмотрим на примере станции, состоящей из однотипных генера­ торов.

Зная в каждом конкретном режиме максимально допустимую реактивную нагрузку генератора, мы вправе задать суммарную нагрузку станции равной максимально допустимой нагрузке генера­ тора, умноженной на количество работающих генераторов.. Реальная величина реактивной нагрузки, устанавливающаяся -на каждом ге­ нераторе, будет, однако, отличаться от максимально допустимой за счет погрешности системы распределения, в результате чего часть генераторов окажется перегруженной.

Таким образом, допустимая погрешность системы распределения определяется величиной перегрузки генераторов, которую можно допустить при работе станции, снабженной системой ГУВ, в макси­ мальном режиме.

На основании опыта эксплуатации допустимая максимальная перегрузка статора и ротора при этих условиях может быть оце­ нена величиной порядка 5—7% номинальной величины соответ­ ствующего тока.

Продолжение прияож. 1

ления возбуждением

 

Внедрение

Па раметр

Исполнительный

Состояние

Год

Исполнитель

распределения

орган

системы ГУВ

Напряжение

11а базе ЭМК

В эксплуатации

1963

ГИДЭП совместно

ротора

На базе

То же

 

с энергосистемой

То же

1961

Ленэнерго совместно

 

 

регуляторов

 

 

с ГИДЭП

 

 

иностранной

 

 

 

 

 

фирмы

 

1961

 

"

На базе

»

ГИДЭП совместно

 

 

У13К-3

 

1961 —

с энергосистемой

*

-

На базе

я -

То же

 

 

ЭПА

 

1962

 

Ток ротора

Регуляторы

В наладке

1962

 

 

 

возбуждения

 

 

 

 

 

сильного дей­

 

 

 

 

 

ствия БЭИ

 

 

 

При -активных нагрузках генератора, меньших номинальной, перегрузка ротора с увеличением возбуждения наступает раньше перегрузки статора. Следовательно, требования к точности распре­ деления реактивной нагрузки по любому из параметров в этих ре­ жимах должны исходить из условий допустимой загрузки ротора.

При номинальной активной нагрузке соотношение кратностей перегрузки ротора и статора зависит от расчетных данных генера­ тора. Полагая, что и в этом случае требования к точности распре­ деления могут исходить из условий загрузки ротора ‘, выберем ве­ личину допустимой погрешности по току ротора равной 5%:

У= 0,05.

Естественно, что такую же величину имеет допустимая погреш­ ность по напряжению ротора удоп.

Найдем соответствующую этому значению погрешность по ре­ активной мощности.

В общем случае зависимость между погрешностями по току ротора и по реактивной мощности является нелинейной и опреде-» ляется конструктивными расчетными данными генератора.

Но учитывая, что выбор

величины у л„„ в определенных преде­

лах был сделан произвольно,

можно с точностью, достаточной для

поставленной

задачи, эту зависимость линеаризировать.

На

рис.

2П-1

показана кривая

Q = /(tр) при Р = Р „0м и

U =U aом,

снятая для

гидрогенератора

Дубоссарской ГЭС.

1 Справедливость этого предположения проверена ниже.

10—2101

 

 

 

137

136


На

рис. 2П-2

показаны расчетные кривые для гидрогенерато­

ра, параметры которого приведены в приложении 6.

Как

видно

из

этих рисунков, линеаризация кривой Q=/(ip)

для поставленной задачи допустима.

На

рис. 2П-1

отрезки CF и DE соответствуют погрешностям

по току

ротора

у и по реактивной мощности Q-

Рис. 2П-1. Зависимость реактивной мощности от тока ротора при Р =

= Риом и и = и ном Для гидрогенера­

тора Дубоссарекой ГЭС

Здесь погрешность по току ротора отнесена к номинальному

А ,р

току ротора у = —— , а погрешность по реактивной мощности —

*р.н

к номинальной кажущейся мощности q = — .

Из треугольников АВС и BDE коэффициент, определяющий за­

висимость между погрешностями по току ротора и по реактивной мощности,

___ р.х Q,,

где (р отнесено к (р н, a QH— к SH.

138

 

Величина тока ротора при номинальной активной нагрузке гене­

ратора и реактивной нагрузке, равной

нулю (ip х), для

гидро­

генераторов,

имеющих cos

= 0 ,8 ,

составляет обычно

в сред­

нем

величину

порядка 0,65.

Номинальная реактивная мощность

Q =

0,6.

 

0,8\-

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

0,35

 

 

 

и : 0,6 = 0,585.

Это дает возможность определить среднюю (для гидро­ генераторов с коэффициентом мощности 0 ,8 ) величину допу­

стимой погрешности по реак­ тивной мощности:

Ук

+

0,05

^доп

0,585

=+ 0,086*.

Всоответствии со сказан­ ным в гл. 1 допустимая погреш­

ность по реактивному току име­ ет ту же величину.

Определим теперь зависи­ мость между погрешностями по реактивной и по кажущейся мощности. Из простейшей век­ торной диаграммы:

Рис. 2П-2. Зависимость реактивной мощности от тока ротора при U =

— Ua0M для расчетного гидрогене­

ратора.

 

(S + s f = Р2 + (Q + Ф2,

 

где s — погрешность по кажущейся

мощности.

 

Все величины в уравнении

отнесены

к номинальному значению

кажущейся

мощности.

и Q = 0,6

для номинального режима

Подставляя значения S = 1

и значение допустимой погрешности </

=

+ 0,086,

получим:

 

5до„ ^ +

0,055.

 

 

В соответствии со сказанным

допустимая погрешность по пол­

ному току /

имеет ту же величину.

 

 

 

* Отнесено к номинальной кажущейся мощности. В единицах,

отнесенных

к номинальному значению

реактивной

мощности qaoп =

0,086

±0,145, т. е. погрешность распределения

может быть до­

= + - 0 0 ““ «

пущена приблизительно до 14,5% номинальной реактивной мощно­ сти <2 н-

10*

139


Следовательно при номинальном исходном режиме генератора отклонению тока ротора на 5% соответствует изменение полного тока на 5,5%. Таким образом, принятая величина допустимой по­ грешности по току ротора обеспечивает приемлемую погрешность и по току статора, и это подтверждает высказанное выше положе­ ние о возможности определения допустимых погрешностей из усло­ вий загрузки ротора.

Аналогично описанному могут быть рассчитаны средние вели­ чины погрешностей для генераторов с номинальным коэффициентом мощности, не равным 0,8.

Полученные значения допустимых погрешностей определены из условий режима перегрузки.. В минимальном режиме точность за­ дания нижней границы возбуждения определяется условиями со­ хранения синхронизма генератора. В соответствии с этим допусти­ мая погрешность по току ротора в минимальном режиме могла бы быть выбрана более 5%. Следовательно, определяющими при рас­ чете требуемой точности распределения являются значения допу­ стимых погрешностей, полученные выше для режима перегрузки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

( к § 1-2)

ВЛИЯНИЕ НАСТРОЙКИ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРОВ И СХЕМЫ КОМПАУНДИРОВАНИЯ

НА ТОЧНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

1. Настройка внешних характеристик

Исходя из полученных в гл. 1 величин допустимы* погрешно­ стей, рассмотрим средства, могущие обеспечить требуемую точность распределения.

Прежде всего выясним, может ли необходимая точность рас­ пределения реактивных нагрузок быть достипнута за счет тщатель­ ной настройки статических внешних характеристик генераторов или при групповом управлении необходимо иметь специальную си­ стему принудительного 'автоматического распределения.

Ряд схем ГУВ предусматривает наличие на генераторах инди­ видуальных регуляторов возбуждения; в схемах, не использующих индивидуальные АРВ, на каждом генераторе из условий устойчи­ вости энергосистемы обязательно сохраняется устройство компаун­ дирования.

В обоих случаях внешняя характеристика генератора настраи­ вается с небольшим статизмом, который в рабочих пределах не превышает 5—7%.

При точном совпадении характеристик однотипных генераторов равенство их реактивных нагрузок обеспечивается без специальных - мероприятий.

Если какой-либо генератор имеет отличную от других харак­ теристику, то это приводит к неравенству реактивных нагрузок.

Обозначая статизмы исходной

и отклонившейся характеристик

через I, и и, и соответствующие

реактивные мощности при одина­

ковом напряжении через Q,= QH и Q2, можем записать:

° l Q l =

а 2р2*

140