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: 55
Скачиваний: 0
1. Распределение активных токов между генератора ми станции не зависит от распределения реактивных токов.
2. Потери в стали генераторов и трансформаторов и потери от намагничивающих токов трансформаторов могут не учитываться.
Учет погрешностей, вносимых указанными допуще ниями, не может дать значительного изменения величи ны дополнительных потерь и, следовательно, не может повлиять на окончательный вывод о допустимости пре небрежения этими потерями. Поэтому введение таких допущений следует считать оправданным.
С учетом сказанного рассмотрим вначале распреде
ление реактивной нагрузки между генераторами |
(или |
блоками генератор — трансформатор), имеющими |
оди |
наковые параметры и одинаковые схемы присоединения к общим шинам.
Такие генераторы или блоки генератор — трансфор матор будем называть однотипными.
Величину полных потерь в блоке генератор — транс
форматор при протекании |
полного тока |
J можно запи |
сать в виде |
|
|
АР — та -)- ти, |
(1-1) |
|
где тга — потери активной |
мощности, обусловленные про |
|
теканием активного тока / а; |
|
|
it — потери активной |
мощности, обусловленные про |
|
теканием реактивного тока I. |
|
Составляющие потерь я определяются как произве дение квадрата соответствующей составляющей тока на приведенное сопротивление обмоток генератора и транс форматора блока с учетом потерь в роторе. Величина этого сопротивления для гидрогенераторов лежит обыч но в пределах (1 6 ...2 8 )10_3 относительных единиц. Эта величина учитывает также потери в роторе по прибли женной методике, изложенной в (Л. 19].
По известному условию минимум потерь при распре делении реактивной нагрузки имеет место при равенст ве относительных приростов суммарных потерь:
<?ДР. дкР*.
~Ж^ = ~дГГ ' |
( 1-2) |
|
12
В соответствии с введенными допущениями для по ставленной задачи распределение активных токов может быть принято не зависящим от распределения реактив ных токов, т. е.
% |
0 . |
(1-2) |
д/ |
|
|
Тогда по (1-1) |
|
|
* Ъ = ' а21г + '?г + 1яг2г + / 2 г; |
||
дАР* — 2/ |
г: |
2 / / |
д/, |
|
dl2 |
и по (1-2)
т. e. условие минимума активных потерь от реактивной нагрузки оводится к условию уравнивания реактивных токов вне зависимости от распределения активных на грузок.
Режим, соответствующий экономичному распределе
нию реактивных нагрузок, назовем |
о с но в н ым , а ак |
|||
тивные потери |
от реактивного |
тока |
в этом режиме — |
|
о с н о в н ы м и |
п о т е р я м и . |
Величины, |
относящиеся |
|
к основному режиму, обозначим индексом |
«нуль». |
’Основные потери в блоке, возникающие от протека ния реактивного тока,
Потери в режиме, отличающемся от основного,
/ 2
Искомые дополнительные потери в блоке, возникаю щие вследствие отклонения режима распределения реак тивной нагрузки от основного, находятся по формуле
Дте = |
и — и0 = 1г0^ - ^ ---- l j . |
(1-3) |
|
Для удобства |
оценки |
величины дополнительных по |
|
терь введем понятие к о |
э ф ф и ц и е н т а |
р а с с о г л а с о - |
13
в а н и я, |
характеризующего величину отклонения |
режима |
|
реактивной нагрузки блока от основного, |
|
||
|
* = |
1О |
(1-4) |
|
|
|
|
Тогда |
по (1-3) и (1-4) |
|
|
Aic = it0 ( l + & ) 2 — v
Суммируя эти потери по всей станции, получим:
* ^ = £ ( 1 + * , ) ’ - ^ |
(1-5) |
<■=1 |
|
где nQV— суммарные потери от реактивного тока по стан ции в основном режиме.
Для двух однотипных блоков основному режиму, как было показано, соответствует одинаковая реактивная на грузка каждого блока.
Потери в блоках в основном режиме, следовательно, тоже одинаковы:
■«„I — *^02 — H ’ 5 ^ q v .
При перераспределении реактивных нагрузок коэффи циенты рассогласования каждого из двух однотипных блоков равны по величине и противоположны по знаку.
Обозначим:
k = k1= — k„.
Тогда
Д * Е = 0 , 5 ^ [ ( ! + * ) * + (! |
k f |
'Ж |
( 1-6) |
|
|
|
Отсюда следует, что при постоянной суммарной реактив ной нагрузке дополнительные потери изменяются пропор ционально квадрату коэффициента рассогласования:
Д"* _(б')2 |
(1-7) |
|
д |
||
|
где знаками (') и (") обозначены величины, относящиеся к любым двум различным режимам.
14
Нетрудно |
показать, |
что |
максимально |
возможные до |
||||
полнительные |
потери |
Дt.Sbм |
имеют место при |
полной |
||||
загрузке одного из блоков и разгрузке |
второго до нуля, |
|||||||
т. е. при k — \. |
|
|
|
|
|
|
|
|
В соответствующем |
основном |
режиме средняя на |
||||||
грузка / о = 0,5/макс, |
а |
потери, пропорциональные |
квад |
|||||
рату тока, V = 0>25v.MaKc’ |
7макс |
и |
*01 макс |
опреде- |
||||
ляются по режиму |
максимально |
допустимой реактивной |
||||||
нагрузки при данной активной нагрузке генератора. |
||||||||
Тогда из (1-6) следует, что |
|
|
|
|
||||
|
Ди,. в.макс |
0,25и0S макс > |
|
( 1-8) |
т. е. что дополнительные потери не могут быть более 25% потерь, обусловленных протеканием максимально допустимого реактивного тока.
Оценим величину потерь в блоке генератор—транс форматор от протекания максимального реактивного тока в режиме номинальной активной нагрузки.
В этом режиме I |
макс |
==I |
н |
= J |
н |
sin« |
н |
, где индексом „н“ |
1 |
|
|
• |
|
обозначены "величины, относящиеся к номинальному ре
жиму генератора. |
Тогда ’'0макс = 1'н==7н^- |
|
При обычно |
принимаемых cos <р„ = 0,85 ... |
0,8 номи |
нальный реактивный ток в относительных единицах со ставляет:
/ н = 0,53 .. .0,6.
Исходя из этих величин и имея в виду ориентировочные значения сопротивлений, приведенные выше, можно заклю чить, что номинальные потери от реактивного тока1
тсн = (4,6... 10) 10-3
1 Здесь и в дальнейшем в относительных единицах выражены потери, отнесенные к кажущейся мощности, в процентах — отнесен ные к активной мощности.
15
или |
|
|
1t„— 0,55 ... 1,25°/0 |
(1-9) |
|
Так, например, для блока Днепровской ГЭС |
|
|
^„ = 550 кет, |
или О,77°/0, |
|
для блока 13,8/400 кв |
Волжской ГЭС |
имени |
В. И. Ленина 7^ = 567 кет, или 0,47°/0.
Как видим, основные потери от реактивной мощно сти весьма малы, а максимально возможные дополни тельные потери, составляющие согласно (1-8) 25% ос новных, не могут, учитывая (1-9), составлять более 0,13—0,3% номинальной активной мощности.
При этом следует иметь в виду определяемую урав нением (1-7) параболическую форму зависимости допол нительных потерь от коэффициента рассогласования, вследствие чего дополнительные потери могут стать за метными только при нереально больших рассогласо ваниях.
Так, например, если максимально возможные допол нительные потери при k= \ в блоках Днепровской ГЭС составляют с учетом (1-8)
д^ « . с= °.25-0>77 = 0,19»/„,
то при /г = 0,25
Дти, = О,19-О,252 = О,О12»/0.
Кривая на рис. 1-1 показывает зависимость дополни тельных потерь в блоках Днепровской ГЭС от коэффи циента рассогласования, полученную по уравнению (1-6) при постоянной средней реактивной нагрузке бло ков, равной 50% номинала.
Выше проанализированы потери при распределении реактивной нагрузки между однотипными блоками, ра ботающими на общие шины.
Для определения дополнительных потерь при рас пределении между неоднотипными генераторами (бло ками), т. е. при сложной схеме первичных соединений станции, должно быть записано в общей форме выра-
16
жение суммарных потерь от реактивного тока внутри станции и по условию равенства относительных приро стов этих потерь определено экономичное распределе ние. Затем (аналогично случаю с однотипными блока ми) должна быть найдена зависимость дополнительных потерь от коэффициента рассогласования и определена
максимально возможная ве |
|
|
|
|||||||
личина |
дополнительных |
по |
|
|
|
|||||
терь. |
|
рассмотрение |
для |
|
|
|
||||
Такое |
|
|
|
|||||||
станций, имеющих две сек |
|
|
|
|||||||
ции, связанные через транс |
|
|
|
|||||||
форматор, и для станций, |
|
|
|
|||||||
имеющих |
|
многообмоточные |
|
|
|
|||||
трансформаторы, |
создающие |
|
|
|
||||||
сложные |
связи |
между |
сек |
|
|
|
||||
циями, |
произведено в [Л. |
19]. |
|
|
|
|||||
Из |
этого |
рассмотрения |
|
|
|
|||||
следует, |
что |
максимальные |
|
|
|
|||||
значения |
|
дополнительных |
|
|
|
|||||
потерь и в этих случаях ле |
|
|
|
|||||||
жат в пределах нескольких ggg. |
|
|
||||||||
десятых долей процента но |
|
|
|
|||||||
минальной |
мощности стан |
|
|
|
||||||
ции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как и в случае однотип |
|
|
|
|||||||
ных блоков, имеет место па |
|
|
|
|||||||
раболический |
закон |
измене |
О |
0,5 |
1 |
|||||
ния дополнительных |
потерь, |
Рис. 1-1. Зависимость допол |
||||||||
показывающий, что с ростом |
нительных потерь от коэф |
|||||||||
коэффициента рассогласова |
фициента |
рассогласования |
||||||||
ния потери возрастают вна |
(для Днепровской ГЭС). |
|
||||||||
чале очень |
медленно. |
|
|
|
|
|||||
Для Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, схема пер |
||||||||||
вичных |
соединений |
которой |
замещается несимметрич |
|||||||
ным шестиугольником, |
вышеуказанным |
способом |
про |
изведены расчеты потерь от реактивного тока в различ ных режимах. Расчеты показывают, что основные поте ри не превышают 0,42%, а максимально возможные до полнительные— 0,077% номинальной активной мощ ности.
Приведенные выше значения потерь получены с уче том сопротивлений не только обмоток трансформаторов
2—21Q1 |
17 |
и статоров генераторов, но и обмоток роторов генерато ров, поскольку потери в роторах, обусловленные проте канием реактивных токов, составляют около половины суммарных потерь от этих токов в генераторах и транс форматорах станции.
Итак, анализ показывает, что дополнительные поте ри активной мощности, возникающие вследствие откло нения от наивыгоднейшего режима распределения реак тивной нагрузки внутри станции, весьма малы. Расчеты по ориентировочным значениям сопротивлений обмоток генераторов и трансформаторов, а также для конкрет ных станций показывают, что дополнительные потери в самом худшем случае не превышают нескольких де сятых долей процента номинальной активной мощности.
Отсюда следует, что требования к распределению реактивной нагрузки внутри станции не должны исхо дить из условий обязательного достижения теоретиче ского минимума потерь, и что усложнение систем авто матического группового управления для соблюдения этих условий нецелесообразно.
Очевидно, решающими в этом случае должны явить ся условия технически целесообразного распределения.
1-3. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ГУВ, ИСХОДЯЩИЕ ИЗ УСЛОВИЙ ТЕХНИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ГЕНЕРАТОРАМИ СТАНЦИИ
В соответствии со сделанным в предыдущем пара графе выводом ниже рассмотрены условия технически целесообразного распределения реактивной нагрузки между генераторами. Предварительно в п. 1 устанавли вается понятие так называемого п а р а м е т р а р а с п р е д е л е н и я , имеющее важное значение для после дующего изложения.
Далее в п. 2 определены требования к точности рас пределения реактивной нагрузки, а в п. 3 указаны сред ства обеспечения требуемой точности. Рассмотрение ве дется применительно к однотипным генераторам ’.
1 Напомним, что однотипными названы |
генераторы (или бло |
ки генератор— трансформатор), имеющие |
одинаковые расчетные |
данные и одинаковые схемы присоединения |
к общим шинам. |
18