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

1. Параметр режима генератора, используемый для распределения реактивной нагрузки (параметр распределения)

Контроль за распределением реактивной нагрузки можно вести, сравнивая фактическую величину реактив­ ной мощности генератора с ее заданной величиной.

Для этой же цели вместо реактивной мощности Q могут использоваться другие параметры режима генера­ тора, функционально связанные с его реактивной мощ­ ностью. В качестве таких параметров могут быть приме­ нены реактивный ток генератора /, кажущаяся мощ­ ность 5, полный ток статора /, ток ротора /р и напря­ жение ротора ир.

По аналогии с применяемым в теории регулирования термином «параметр регулирования» будем параметр* режима генератора, используемый для распределения реактивных нагрузок путем сравнения его фактической величины с заданной, называть параметром распреде­ ления и обозначать в общем случае символом R.

При распределении вручную контроль за правиль­ ностью распределения ведется по разности между факти­ ческим и заданным значениями R. При автоматическом распределении эта разность вводится в систему регулиро­ вания возбуждения с целью автоматического изменения возбуждения в направлении уменьшения этой разности.

В случае работы генераторов непосредственно на общие шины напряжение их выводов одинаково. Следо­ вательно, распределение по реактивному току и по реак­ тивной мощности в этом случае дает одни и те же ре­ зультаты, в соответствии с чем параметры Q и / в даль­ нейшем рассматриваются как равнозначные'. Анало­ гично рассматриваются как равнозначные также пара­ метры S и /'.

жет не учитываться.

Соответственно в последующем изложении в Качест­ ве возможных параметров распределения рассматри­

2. Требования к точности распределения

Переходя к определению условий технически целесо­ образного распределения, отметим, что наиболее есте­ ственным техническим требованием к распределению ре­ активной нагрузки между однотипными генераторами при групповом управлении в режиме больших нагрузок станции является требование отсутствия перегрузки од­ них генераторов при наличии резерва реактивной нагруз­ ки на других.

Для режима малых нагрузок должно быть выдвину­ то аналогичное требование отсутствия недопустимого снижения возбуждения одних генераторов при наличии реактивной нагрузки на других.

Таким образом, исходя из величины суммарной ре­ активной нагрузки станции, каждому генератору долж­ на задаваться величина его реактивной нагрузки, опре­ деляемая вышеуказанными требованиями. Точность вы­ полнения этого задания может быть оценена величиной рассогласования между фактическим и заданным значе­ ниями параметра распределения:

r = R — R0.

Здесь символ г обозначает рассогласование по пара­ метру распределения R в общем случае. Для конкрет­ ных параметров распределения будем обозначать рас­

Величина рассогласования в установившемся режи­ ме определяет погрешность распределения.

В приложении 2 показано, что, исходя из величины допустимой перегрузки части генераторов при средней нагрузке, равной номинальной, допустимую погрешность распределения по току и напряжению ротора целесооб­ разно принять в размере

0доп==Тд„ „ = ± О , О 5 = 5»/.. ( М О )

20

Там же показан способ определения соответствующих этой величине значений допустимых погрешностей по другим параметрам и получено, что для обычных гидро­ генераторов, имеющих номинальный коэффициент мощ­ ности 0,8, они могут быть оценены следующими средними величинами:

погрешность по полному току

погрешность по реактивной мощности (реактивному току)

где в (1-12) в относительных единицах указана величи­ на, отнесенная к номинальному значению кажущейся мощности, а в процентах — к номинальному значению реактивной мощности.

Чем большую погрешность можно допустить по ка­ кому-либо параметру, тем, естественно, легче осущест­ вить распределение реактивных нагрузок по этому па­ раметру.

Следовательно, по условиям точности распределения желательно в качестве параметра распределения выби­ рать реактивную мощность (реактивный ток) генера­ тора ’.

Полученные описанным в приложении 2 методом средние величины погрешностей могут быть для кон­ кретных данных реальных генераторов уточнены по формулам гл. 5.

Однако и средние значения погрешностей являются весьма важными показателями. Они позволили произ­ вести оценку параметров распределения с точки зрения точности распределения, обеспечиваемой при примене­ нии этих параметров; ниже в п. 3 они позволят оценить средства, необходимые для получения требуемой точ­ ности. В гл. 4 они будут использованы для сравнения устойчивости различных систем ГУВ. Кроме того, они могут быть применены при ориентировочных расчетах.

1 Окончательный выбор параметра распределения должен про­ изводиться после оценки также по всем другим условиям его при­ менения (см. гл. 4 и 5) с учетом конкретных обстоятельств работы системы ГУВ на рассматриваемой станции.

2!

3. Средства обеспечения требуемой точности распределения

Найденные выше значения допустимых погрешностей позволяют определить средства, необходимые для обес­ печения требуемой точности распределения. Соответ­ ствующий материал помещен в приложении 3.

Получено, что вследствие неизбежного разброса ин­ дивидуальных внешних характеристик генераторов, обусловленных неидентичностью и нестабильностью на­ стройки систем возбуждения, гистерезисом возбудите­ лей и т. п., обеспечить желаемую точность без примене­ ния принудительного распределения практически невоз­ можно. Это подтверждается и опытом наладки и экс­ плуатации систем ГУВ (см. гл. 6).

В приложении 3 рассмотрено также предложение осуществлять компаундирование не по индивидуальному току генераторов, а по среднему току всех генераторов, объединенных системой ГУВ [Л. 7], и показано, что это мероприятие не может дать требуемого эффекта. Таким образом, единственным мероприятием, обеспечивающим получение удовлетворительной точности распределения реактивных нагрузок, является только их принудитель­ ное распределение, которое при групповом управлении должно, конечно, осуществляться автоматически. В со­ ответствии с этим устройства ГУВ должны снабжаться специальными с и с т е м а м и а в т о м а т и ч е с к о г о р а с п р е д е л е н и я р е а к т и в н о й н а г р у з к и меж­ ду генераторами станции.

Наличие таких систем является характерной особен­ ностью устройств регулирования возбуждения на стан­ циях, имеющих групповое управление, в связи с чем в настоящей книге вопросам, связанным с автоматиче­ ским |распределением, уделяется особое внимание.

Следует отметить, что необходимость наличия систем автоматического распределения появляется не только в связи с введением группового управления. Как изве­ стно, для возможности устойчивого распределения ре­ активной нагрузки между генераторами, снабженными индивидуальными автоматическими регуляторами на­ пряжения, их внешние характеристики (приведенные к общим шинам) должны иметь положительный статизм величиной не менее 2—4%.

22

Применяя системы автоматического распределения, можно настраивать приведенные внешние характеристи­ ки генераторов астатически или даже с отрицательным статизмом, что дает возможность автоматически повы­ шать напряжение при росте реактивной нагрузки.

С этой точки зрения применение систем автоматиче­ ского распределения является в ряде случаев необходи­ мым независимо от наличия или отсутствия группового управления.

1-4. ВЫВОДЫ

Материал, рассмотренный в настоящей главе и от­ носящихся к ней приложениях, позволяет заключить, что разработка систем ГУВ должна исходить из следую­ щих основных положений:

1. Непременной составной частью систем ГУВ долж­ но являться устройство автоматического распределения реактивных нагрузок.

2.При распределении реактивной нагрузки между генераторами электростанции точное соблюдение усло­ вия минимума потерь не является обязательным.

Усложнение систем ГУВ для соблюдения условия экономичного-распределения нецелесообразно. Требо­ вания к системам автоматического распределения долж­ ны определяться условиями технической целесообраз­ ности.

3.Допустимая величина погрешности распределения реактивной нагрузки по различным параметрам может быть определена (по средним данным для гидрогенера­

* Погрешность по реактивной мощности (реактивному току) отнесена к номинальной реактивной мощности генератора.

23

Кроме того, рассмотренный материал позволяет сде­ лать следующие выводы:

а) По условию точности распределения наилучшим параметром распределения является реактивная мощ­ ность (реактивный ток) генератора ’.

б) Дополнительные потери не могут превышать 25% основных, что составляет не более нескольких десятых процента номинальной активной мощности станции. Дополнительные потери имеют квадратичную зависи­ мость от коэффициента рассогласования, благодаря че­ му они большей частью практически появляются только при нереально больших рассогласованиях.

в) Потери в роторе составляют около половины всех потерь от реактивного тока в блоке генератор — транс­ форматор.

Основные и дополнительные потери в роторе при не­ обходимости могут быть легко учтены путем включения постоянного эквивалентного сопротивления в схему за­ мещения станции [Л. 19].

ГЛАВА ВТОРАЯ

СХЕМЫ СИСТЕМ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

2-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Система группового управления возбуждением генераторов

лять возбуждением генераторов в зависимости от заданного значе­ ния какого-либо параметра, характеризующего режим их суммар­ ной нагрузки (например, напряжение шин станции, суммарная реак­ тивная мощность);

б) из устройства автоматического распределения реактивной нагрузки между генераторами.

Центральное устройство задания, как это описано в § 2-5, может выполнять либо только функции централизованного одно­ временного изменения уставок индивидуальных устройств регули­ рования возбуждения, либо полностью функции центрального регу­ лятора. В последнем случае систему группового управления иног­ да называют системой группового регулирования возбуждения.

Мы, однако, будем применять термин «система группового управления», как наиболее полно отражающий задачи и особенно-1

1 Выбор наилучшего параметра распределения должен учиты­ вать также другие условия, рассматриваемые в последующих гла­ вах.

24

сти и охватывающий все возможные виды рассматриваемых систем. При этом центральный регулятор, если он имеется, будем рассма­ тривать как составную часть системы ГУВ.

Ниже дается классификация систем группового управления воз­ буждением и описываются существенные особенности этих систем.

2-2. СТАТИЧЕСКИЕ И АСТАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ГУВ

По способу воздействия групповых устройств на воз­ буждение каждого из генераторов все системы ГУВ мо­ гут быть сведены к двум основным принципиально раз­ личным по своим свойствам сруктурным группам:

первая группа— астатические системы, т. е. систе­ мы, исполнительные органы которых выполнены в виде интегрирующего звена. В астатических системах воздей­ ствие групповых устройств на возбуждение генераторов осуществляется обычно путем перемещения движущихся частей в цепях возбуждения каждого генератора;

вторая группа — статические системы, т. е. системы, исполнительные органы которых выполнены в виде инер­ ционного звена. Как правило, в статических системах воздействие групповых устройств на возбуждение гене­ раторов осуществляется путем изменения величины управляющего тока, постоянно подаваемого в систему возбуждения каждого генератора.

На рис. 2-1 показана обобщенная структурная схема

ный орган либо перемещает движущиеся части системы возбуждения генератора (рис. 2-2,о, астатические схемы)1 либо постоянно подает в эту систему управляющий ток

контактных или бесконтактных установочных устройств возбужде­

25