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

Это обусловливает принципиальную разницу между статическими и астатическими системами ГУВ с точки зрения их эксплуатационной надежности: в то время как в одних отсутствуют движущиеся части, но зато имеется постоянное обтекание током групповых цепей, другие не имеют постоянного обтекания, т. е. построены на так называемом нулевом принципе, но содержат вследствие этого движущиеся части в индивидуальных цепях возбуждения генераторов1.

Наличие постоянно движущихся частей в системе ре­ гулирования возбуждения создает определенные экс-

Рис. 2-1. Структурная схема системы ГУВ с центральным регулятором.

его установочное устройство.

плуатационные неудобства, в связи с чем применение индивидуального регулирования на принципе постоянно­ го обтекания (например, электромагнитный корректор) полностью себя оправдало. Однако переход к группово­ му управлению приводит к качественному изменению условий надежности.

Действительно, при выполнении ГУВ по принципу постоянного обтекания групповых цепей (статические

1 В принципе возможно осуществление систем ГУВ в интегри­ рующими органами, не имеющими движущихся частей (например, в виде интегрирующих усилителей), однако конкретных конструк­ ций таких систем ,не имеется.

26

системы) потеря питания центрального устройства зада­ ния или повреждение (обрыв, замыкание) групповых цепей приводит к изменению возбуждения всех генера­ торов, объединенных системой ГУВ, в то время как по­ вреждение движущегося элемента в астатических систе­ мах приводит к неисправности возбуждения лишь одно­ го генератора. Вместе с тем вероятность повреждения групповых цепей вследствие их разветвленности по срав­ нению с индивидуальным регулированием значительно возрастет.

нократные повреждения их движущихся частей, а также

неисправности входящей в эти системы сравнительно сложной аппаратуры управления интегрирующим ор­ ганом.

Выбор параметров настройки в соответствии с мето­ дикой, разработанной в гл. 5, а также применение АВР

ния. Необходимо также отметить сравнительную деше­ визну статических устройств перед астатическими.

Таким образом, с эксплуатационной точки зрения не может быть однозначно отдано предпочтение одной группе систем ГУВ перед другой, что обязывает в на­ стоящей книге изложить результаты исследования и сравнения и разработки методики расчета д л я обеих групп.

27

2-3. СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

В соответствии с изложенным в § 1-3 системы ГУВ по применяемому в них параметру распределения могут быть сведены к четырем типам:

а) системы, которые в качестве параметра распреде­ ления используют реактивную мощность Q;

б) системы, использующие полный ток J; в) системы, использующие ток ротора гр;

г) системы, использующие напряжение ротора ир. По применяемому в них методу автоматического рас­ пределения системы ГУВ могут быть сведены к двум

основным классам.

Структурная схема, показанная на рис. 2-3 [Л. 14], предусматривает наличие центрального распределителя

Рис. 2-3. Схема с центральным распредели­ телем.

ЦУР—центральное устройство распределения реак­ тивных нагрузок.

реактивной нагрузки (ЦУР) ', подающего в систему возбуждения каждого генератора сигнал, пропорцио­

дого генератора вычитается из сигнала, пропорциональ-

1 Центральный распределитель может управляться, например, центральным регулятором напряжения, системным регулятором реактивной мощности и т. п.

28

ного фактическому значению параметра распределения генератора R. Соответственно результирующий сигнал управления исполнительным органом пропорционален

Схемы другого класса в качестве заданного значения параметра распределения R0 используют среднее его

Рис. 2-4. Схема с уравниванием нагрузок.

тривает включение э. д. с. измерительного элемента ИЗ, измеряющего параметр распределения каждого генера­ тора, последовательно с обмоткой управления исполни­ тельного органа ИО того же генератора и соединение таких цепочек всех генераторов в многолучевую звезду на баланс э. д. с.

29

В эксплуатационном отношении схема рис. 2-3 имеет достоинства, заключающиеся в независимости цепей распределения каждого генератора, а также в легкости введения нелинейных зависимостей в закон распределе­ ния нагрузки Недостатками являются: возможность резкого изменения возбуждения генератора при повреж­ дении цепей задания параметра распределения или его измерения, большое количество кабельных связей, большие требуемые мощности ЦУР и обмоток управле­ ния ИО, а также неправильное действие схемы при бы­ стром увеличении R вследствие действия индивидуаль­ ных устройств АРВ (например, компаундирования), если Ro изменяется медленно.

Недостатком схемы, приведенной на рис. 2-4, являет­ ся возможность изменения возбуждения всех генерато­

С другой стороны, обрывы в цепях уравнивания не при­ водят к изменению нагрузки станции. Схема требует меньше аппаратуры и значительно меньшую мощность управления ИО.

Как явствует из тождественности (2-1а) и (2-16), принципиальные статические и динамические свойства систем распределения, построенных по обеим схемам, в основном одинаковы; поэтому в дальнейшем рассмо­ трение ведется главным образом применительно к схе­ ме уравнивания.

2-4. СХЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

По способу автоматического регулирования напря­ жения все предложенные системы ГУВ могут быть све­ дены, как указывалось, к двум вариантам:

а) системы, в которых автоматическое регулирова­ ние напряжения производится индивидуальными для каждого генератора регуляторами напряжения, а цен­ тральное устройство осуществляет лишь изменение уста­ вок индивидуальных регуляторов;

б) системы, в которых автоматическое регулирова­ ние напряжения производится центральным регулято­ ром при отсутствии индивидуальных регуляторов.

1 Например, для автоматического ограничения реактивной на­ грузки.

30

Системы с центральным регулятором ■напряжения обладают некоторыми преимуществами в части меньше­ го количества потребной аппаратуры и удобства введе­ ния в закон регулирования дополнительных условий Г Однако статические и динамические свойства обеих систем при подключении измерительных органов в од­ ном месте и эквивалентной настройке регуляторов оди­ наковы [Л. 22], в связи с чем в настоящей работе рас­ смотрение ведется в основном применительно к схеме

с центральным регулятором.

2-5. УТОЧНЕНИЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Произведенная классификация позволяет конкрети­ зировать одну из поставленных ранее задач, сформули­ рованную во введении в общем виде как «выбор опти­ мальной структуры систем ГУВ». В дальнейшем под этим будем понимать:

1. Сравнительное исследование и выбор

а) оптимального параметра распределения (Q, J,

ip>Up) >

б) наиболее выгодной группы схем ГУВ (статиче­ ские, астатические схемы).

2. Определение особенностей применения различных схем

а) распределения (схемы с центральным распреде­ лителем, схемы уравнивания).

б) регулирования напряжения (схемы с централь­ ным и с индивидуальными регуляторами).

Пунктам 1 «а» и 1«б» будет уделено наибольшее вни­ мание.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ СИСТЕМ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

3-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Автоматическое регулирование возбуждения отдельного гене­ ратора широко рассмотрено в литературе. За последние годы в ра­ ботах В. А. Веникова, Л. В. Цукерника, Г. В. Михневича и др.1

1 Например, введения компенсации падения напряжения в ли­

нии.

31

[Л. 3, 13, 22] исследовано также регулирование возбуждения несколь­ ких параллельно работающих генераторов, снабженных индиви­ дуальными регуляторами.

Отличительной чертой систем 1 руппового управления возбуж­

дением является наличие центрального устройства задания и, глав­ ное, устройства автоматического распределения реактивных на­ грузок.

Уравнения, описывающие электромеханические процессы и установившиеся режимы станции, снабженной системой ГУВ, долж­ ны учитывать действие этих устройств.

Методика расчета установившихся режимов одной из предла­ гавшихся систем автоматического распределения приведена в [Л. 23]. Для той же системы в [Л. 15] разработан способ определения пре­ дела устойчивости. Краткое рассмотрение условий устойчивости си­ стемы распределения для упрощенных условий дано в [Л. 8]. Этим перечнем по существу ограничиваются имеющиеся материалы по расчету систем группового управления возбуждением.

В настоящей главе представлены основные уравнения, описы­ вающие систему группового управления возбуждением в общем виде безотносительно к ее конкретному исполнению и с минималь­ ными упрощениями.

Это дает возможность использовать полученные уравнения в гл. 4 и 5 для исследования систем ГУВ по условиям их переход­ ных и установившихся режимов, произвести сравнение этих систем и выбрать наилучшие, а также разработать практические методы их расчета.

|При выводе основных уравнений принимаются следующие обычные при анализе устойчивости «в малом» допущения и упроще­ ния:

1.Нелинейные уравнения заменяются линеаризированными.

2.Генераторы принимаются ненасыщенными1.

3.Активные сопротивления в цепи статоров генераторов и со­ противление якоря возбудителя не учитываются.

4.Переходный процесс в статорах и повысительных трансфор­ маторах также не учитывается.

5.Механические моменты турбин принимаются постоянными.

6.Скорость движения роторов генераторов при малых откло­ нениях принимается постоянной.

7.Приемная энергосистема представляется в виде шин беско­ нечной мощности за некоторым сопротивлением.

8.При выводе основных уравнений принимаются также сле­ дующие допущения, не влияющие на результаты сравнительной оценки различных систем ГУВ:

а) Неравенство сопротивлений генераторов по продольной и поперечной осям не учитывается.

б) Демпферные моменты генераторов учитываются приближен­ но введением в уравнение движения ротора членов, пропорциональ­

ных относительным скоростям перемещений роторов 21.

1 Способ учета нелинейностей и насыщения, могущих в ряде случаев оказать заметное влияние на результаты расчета устано­ вившихся режимов, приведен в гл. 5.

2 Оценка погрешности, вносимой неточным учетом демпферных моментов, дана в приложении 6.

32