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
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 |
|
|
|
|
|
|
|
<и |
|
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,
_У___ 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