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

Для однотипных генераторов, одинаково загружённых актив­ ной мощностью, равенство реактивных нагрузок соответствует так­ же равенству всех других параметров распределения. При неоди­ наковых активных нагрузках генераторов это равенство нару­ шается.

Пусть часть генераторов, например, работает в режиме син­ хронного компенсатора. В этом случае уравнивание реактивных мощностей (реактивных токов) приводит к недоиспользованию на­ грузочной способности роторов компенсаторов. Распределение по полному току, .напротив, приводит к перегрузке роторов этих ма­ шин. В обоих случаях при переводе в режим синхронного компен­ сатора требуется автоматически вносить поправки в систему распре­ деления.

Отсюда следует, что наилучшим параметром распределения с точки зрения удобства согласования режимов генераторов, .неоди­ наково загруженных активной мощностью, является ток (или три рав­ ных температурах обмоток— напряжение) ротора генератора, по­ скольку именно ток ротора определяет предельную нагрузку машин, имеющих активную мощность меньше номинальной.

Оценивая удобство эксплуатации при распределении по полно­ му току, .необходимо иметь также в виду, что при отрицательной реактивной нагрузке генераторов имеет место ложная работа си­ стемы распределения, так как увеличение возбуждения в этом слу­ чае ведет не к увеличению, как обычно, а к уменьшению полного тока.

Вследствие этого возможности распределения по полному току ограничиваются станциями, работающими со значительной реактив­ ной нагрузкой.

Выбор тока ротора или напряжения ротора в качестве пара­ метра распределения должен производиться с учетом удобства вы­ полнения системы автоматического распределения.

Действительно, вследствие малой величины мощности, которая может быть снята с измерительного шунта, для использования тока ротора в схеме распределения требуется обычно промежуточное усиление.

Сигнал практически неограниченной мощности может быть по­ лучен, если за параметр распределения принять напряжение ротора, причем в этом случае, естественно, не требуется никакого измери­ тельного устройства: .напряжение ротора может быть подано в схе­ му ГУВ непосредственно с колец ротора.

При одинаковых температурах обмоток равенству токов рото­ ров соответствует равенство их .напряжений, в связи с чем эти па­ раметры (по условиям установившегося режима) равнозначны.

При пуске генератора температура обмотки его ротора ниже температуры обмотки работающих машин, вследствие чего его ро­ тор загружается больше.

По мере нагревания нагрузка «холодного» генератора умень­ шается и за 20—40 мин уравнивается с нагрузкой других машин.

Поэтому даже при номинальной нагрузке работающих генера­ торов перегрев обмотки ротора пущенного генератора не пре­ высит допустимое значение. По опытным данным местных нагре­ вов ротора также не наблюдается, и, следовательно, эксплуатацион­ ное неудобство распределения по напряжению ротора, связанное

150

С возможностью перегрузки «холодного» генератора, не является значительным.

Таким образом, произведенное рассмотрение показывает, что по условиям удобства эксплуатации систем ГУВ .наилучшим пара­ метром распределения является ток ротора, а по условиям удобства выполнения систем ГУВ — напряжение ротора генератора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 (к гл. 5)

ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА НАГРУЗКИ

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Установившийся режим станции, снабженной автоматическим регулированием возбуждения, определяется ее внешней характери­

бой зависимость напряжения шин станции от ее суммарной реактив­ ной мощности:

U = f,(Q).

Характеристика нагрузки, приведенная к шинам станции, пред­ ставляет собой зависимость суммарной реактивной мощности, отда­ ваемой станцией, от напряжения ее шин и описывается уравнением

Q = h(U).

Для краткости эту характеристику будем называть . на г ру ­ з о ч н о й .

Как показано в § 5-3, внешняя характеристика станции и ха­ рактеристика нагрузки, приведенная к шинам станции, могут быть выражены также в зависимости от любого из режимных парамет­ ров, функционально связанных с реактивной мощностью генерато­ ров. Это .необходимо, например, для совместного анализа систем регулирования напряжения и автоматического распределения реак­ тивной нагрузки.

В указанном случае при построении внешней и .нагрузочной ха­ рактеристик удобно по оси абсцисс откладывать значения того ре­ жимного параметра R эквивалентного генератора, который приме­

няется в качестве параметра распределения.

Таким образом, в общем виде уравнение внешней характери­ стики приобретает вид:

U = Ft (R),

и уравнение нагрузочной характеристики:

R = Ft (U).

При рассмотрении отдельного генератора статизм внешней ха­ рактеристики выражают в процентах от номинальной величины R,

157

например в процентах номинальной реактивной мощности генерато-' ра. Применительно к станции в целом статизм ее внешней характе­ ристики может быть выражен двояко: относительно суммарной ре­ активной мощности включенных агрегатов или относительно суммар­ ной реактивной мощности всех установленных генераторов станции.

Внастоящей работе статизм внешней характеристики станции отнесен к установленной мощности агрегатов, т. е. к постоянной ве­ личине, или, что равнозначно, выражен в абсолютных единицах (ки­ ловольт на мегавольт-ампер реактивной мощности).

Вотличие от внешних характеристик выражение статизма на­ грузочных характеристик в относительных единицах в общем виде затруднительно в связи с отсутствием однозначной зависимости ме­ жду мощностью станции и пропускной способностью линий пере­ дач.

Однако для каждого конкретного случая статизм нагрузочной характеристики, приведенной к шинам станции, может быть выра­ жен в абсолютных единицах или отнесен к установленной мощности станции, что дает возможность рассматривать внешнюю и нагрузоч­ ную характеристики на общей режимной диаграмме.

Коэффициенты статизма внешней и нагрузочной характеристик не являются постоянными величинами, а зависят от ряда факторов, что рассматривается ниже.

2. СТАТИЗМ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Статизм внешней характеристики станции, как и внешней характе­ ристики отдельного генератора при индивидуальном регулировании, зависит от активной мощности станции и от частоты сети. Эта за­ висимость достаточно изучена и легко определяется.

Коэффициент статизма внешней характеристики станции зави­ сит в общем виде также от числа включенных агрегатов, что долж­ но учитываться при анализе. В частности, эта зависимость имеет особенно важное значение для случая участия станции в автома­ тическом общесистемном регулировании напряжения с распределе­ нием реактивных нагрузок между станциями в соответствии со специально настроенными внешними характеристиками последних

[Л. 1].

Рассмотрим сначала станцию, не имеющую группового регули­ рования.

Уравнения регулирования для каждого из п генераторов, рабо­

тающих на общие шины и имеющих одинаковые статизмы индиви­

158

Уравнение регулирования станции в целом

где нагрузка станции

Q z — Q 1+ Q 2 + ■••+ Q n

и статизм станции

(8П-2)

Таким образом, суммарный статизм станции с индивидуальным регулированием является переменной величиной, зависящей от коли­ чества включенных агрегатов.

В системах группового управления возбуждением с регулирова­ нием по варианту «а», т. е. не имеющих центрального регулятора, суммарный статизм определяется таким же образом.

Обращаясь к системам ГУВ с центральным регулятором, рас­ смотрим сначала так называемый естественный статизм [Л. 6] ста­ тических систем, определяемый коэффициентами усиления звеньев системы регулирования и в первую очередь коэффициентом усиле­ ния (крутизной выходной характеристики) центрального регулятора напряжения ЦРН.

Уравнение характеристики статического центрального регуля­ тора может быть записано в виде

ординат.

Статизм <зх можно считать постоянным, не зависящим от числа

генераторов.

В общем случае ток управления, поступающий от центрального регулятора в систейу возбуждения каждого генератора, может быть упрощенно представлен выражением

сит от числа подключенных агрегатов, что соответствует бесконечцоц мощности выхода регулятора.

J 59

При а = 0 ток управления генератором /ц р г = ц-р. умень

шается пропорционально числу агрегатов, что соответствует конеч­ ной постоянной величине мощности выхода регулятора.

Из (8П-3) и (8П-4) получим:

Полагая, что при постоянной величине напряжения величина реактивной мощности генератора определяется током управления, запишем:

а-ф §п

(8П-7)

и

Qv = nQr.

Интересно отметить, что при р = О

“ Г = л о в = си

и, следовательно, выражение (8П-7) сводится к (8П-2). Таким обра­ зом, статизм станции с центральным регулятором, имеющим беско­ нечную мощность выхода, изменяется с количеством генераторов так же, как статизм станции без центрального регулятора,

а _ 1

= а* ~пс ~ п °и’

и уравнение регулирования (8П-6) в применении к каждому генера­ тору запишется в виде

Д{У + ои(Эг = 0.

При конечной и постоянной мощности выхода регулятора сум­ марный статизм от числа включенных агрегатов не зависит:

св С

|60

В центральный регулятор как статических, так и астатических систем ГУВ может быть искусственно введен дополнительный ста* тизм по току или реактивной мощности линии и т. п.

3. СТАТИЗМ НАГРУЗОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Статизм нагрузочной характеристики зависит от частоты сети, состояния энергосистемы и распределения потоков активной мощ­ ности.

Под термитом «состояние энергетической системы» здесь пони» мается схема сети, количество и коэффициент трансформации сете­ вых трансформаторов, количество и характеристика потребителей, мощность параллельно работающих станций и статизм их регули­ рования.

Практически из факторов, характеризующих состояние энерге­ тической системы, основное влияние оказывают число и длина ли­ ний, отходящих от шин станции, количество и коэффициент транс­ формации трансформаторов на приемном конце и характеристики АРН близлежащих станций.

Испытания, специально проведанные на ряде станций, показали, что фактическую величину статизма нагрузочной характеристики для линий НО—220 кв можно принимать в диапазоне

он = 0,1 . . . 1,5кв/Мвар

при среднем значении

сн = 0,6кв/Мвар,

причем меньшие величины относятся к случаям более мощных свя­ зей станции с энергетической системой.

Конечно, при использовании полученных значений следует иметь в виду все сказанное выше о принятых допущениях и о влиянии состояния энергетической системы на величину статизма.

При отклонении частоты изменяется баланс реактивной мощно­ сти в энергетической системе за счет изменения потоков рассеяния, намагничивания стали трансформаторов, и двигателей, изменения скорости вращения генераторов и т. д. Испытания на ряде станций в различных энергетических системах показали, что с повышением частоты на 0,2 гц нагрузочная характеристика передвигается в об­

ласть высоких напряжений на 0,5— 1,2% с одновременным увеличе­ нием статизма на 1,5—5%.

Влияние активной мощности на нагрузочную характеристику определяется падением напряжения в активных сопротивлениях между шинами станции и точкой постоянного напряжения, которое по сравнению с реактивным имеет незначительную величину.

Таким образом, при первоначальном анализе режимов станции зависимость нагрузочных характеристик от частоты и активной мощности может не приниматься во внимание и должна учиты­ ваться только при необходимости уточнения расчетов.

161