Файл: Усов С.В. Основы эксплуатации электрических станций конспект лекций.pdf

фике нагрузки, значительно уменьшая или увеличивая era пики. Это явление получило название регулирующего эффекта нагрузки.

На рис. 4, а показаны зависимости активной и реактивной нагрузки от частоты и напряжения для энергосистемы с ха­ рактерным составом потребителей, %'•

Рис. 4

Как видно, зависимость активной нагрузки системы от ча­ стоты линейна, и при этом регулирующий эффект нагрузки положителен, т. е. при понижении частоты активная мощность, потребителей падает, способствуя самовыравниванию си­ стемы.

Реактивная мощность системы изменяется нелинейно; воз­ растает как при понижении, так и при повышении частоты, что объясняется противоположным действием отклонений частоты на намагничивающие мощности и на потери реактивной мощ­ ности Рх в линиях, трансформаторах и асинхронных двига­ телях.

Зависимость активной нагрузки от напряжения почти ли­ нейна, а изменения реактивной нагрузки при отклонениях на­ пряжения от нормы существенно нелинейны (рис. 4,6).

Величина регулирующего эффекта активной нагрузки по частоте выражается обычно в МВт/Гц или в процентах изме­ нения суммарной нагрузки системы на 1% изменения частоты,

15

а по напряжению — в МВт/кВ или в процентах суммарной на­ грузки на 1% изменения напряжения.

Регулирующий эффект реактивной нагрузки по частоте или напряжению выражается в Мвар/Гц или в Мвар/кВ и соответ­ ственно в процентах изменения суммарной реактивной нагруз­ ки на 1% изменения частоты или напряжения.

Регулирующий эффект неодинаков для различных систем и в различные часы суток для одной и той же системы в зави­ симости от состава потребителей. Потребители системы с этой точки зрения могут быть разбиты на три категории.

К первой категории относятся потребители с нагрузкой, имеющей характер активного сопротивления (электрические дуговые печи, освещение, бытовые нагревательные приборы). Активная мощность этой категории потребителей не зависит от частоты.

/30СВ= const, dP°p ■= 0.

Ко второй категории относятся синхронные и асинхронные двигатели с постоянным моментом на валу (металлообраба­ тывающие станки, барабанные угольные мельницы, подъем­ ные краны и т. д.), активная мощность которых пропорцио­ нальна первой степени частоты:

Асинхронные двигатели, приводящие в движение механиз­ мы вентиляторного типа (вентиляторы, дымососы, водяные на­ сосы), относятся к третьей категории потребителей. Момент сопротивления таких механизмов изменяется в зависимости от величины статического напора с полуторной, второй, третьей и даже с четвертой степенью частоты. Соответственно мощ­ ность двигателей этой категории изменяется пропорционально квадрату, третьей, четвертой, пятой степени частоты:

типа приведены на рис. 4,а.

В результате суммарного действия регулирующего эффек­ та в большинстве наших энергосистем каждому проценту по­ нижения частоты отвечает уменьшение активной нагрузки на

1,5-2,5% .

APf % = 1,5 — 2,5% (на \% частоты).

16

Регулирующий эффект активной нагрузки по напряжению также приводит к уменьшению потребления активной мощ­ ности в системе от 0,5% на каждый процент понижения на­ пряжения при большом содержании в составе нагрузки асин­ хронных и синхронных двигателей, активная мощность кото­ рых почти не зависит от напряжения, до 2,0 — 2,5% на 1% по­ нижения напряжения при большом содержании в составе на­ грузки потребителей первой категории (печи, освещение), сильно зависящих от напряжения.

Здесь р — коэффициент, равный для ламп накаливания 1,6, для печей 2,0; в среднем 1,8; следовательно, АРи% равно 1,8% на 1% понижения напряжения.

0,8 0,9 1,0 1,1

— Напряжение

Рис. 6

На рис. 5 показана зависимость осветительно-бытовой на­ грузки от напряжения, а на рис. 6 — такая же зависимость для активной и реактивной составляющей печной и ртутно-вы­ прямительной нагрузки.

Если в системе одновременно с понижением частоты на­ блюдается и понижение напряжения, то результирующий ре­ гулирующий эффект активной нагрузки будет равен:

\ Р Щ% = а двДР/ о/0 4 - а 0СВДРц%,

научно--,':, библиоV

эффект активной нагрузки по частоте и напряжению соответ­

Средневзвешенные регулирующие эффекты активной на­ грузки по частоте и напряжению могут быть вычислены при известном составе нагрузки в различные часы суток. Однако, значительно более надежные результаты получают при экспе­ риментальном определении величин регулирующего эффекта. В табл. 1 приведены регулирующие эффекты активной на­ грузки по частоте и напряжению для некоторых энергосистем, найденные экспериментально (ВНИИЭ) [2].

Т а б л и ц а Г

Если регулирующий эффект активной нагрузки известен, то относительное значение мощности Р% при пониженных ча­ стоте /* и напряжении U;{; может быть вычислено следую­ щим образом [2]:

При необходимости более точного учета изменения мощ­ ности синхронные и асинхронные двигатели выделяют в от­ дельные группы и для асинхронных двигателей учитывают влияние скольжения. Формула (1) принимает при этом вид

18

§ 6. Саморегулирование системы турбина — нагрузка

Под саморегулированием понимают свойство системы тур­ бина — нагрузка приходить к устойчивому режиму после скач­ ка нагрузки (сброс — наброс) без вмешательства регуляторов. Как известно, моментно-угловая характеристика турбины имеет отрицательный угловой коэффициент, т. е. уменьшение

приходит к новому устойчивому режиму при повышенной или пониженной частоте. При этом эффект саморегулирования си­ стемы частично определяется повышением (понижением) мо­ мента турбины и частично регулирующим эффектом нагрузки: ■

^ ^ с и с т ^ -^ турб ”1“ Д ^ н а г р ’

Эффект саморегулирования относят обычно к единице по­ нижения частоты (одному герцу) и измеряют в МВт/Гц или в процентах изменения суммарной мощности системы на 1% из­ менения частоты

kc = МВт/Гц

или

К % = - ^ - 1 0 0 .

Величину kc называют мощностью саморегулирования си­ стемы. Как видно, чем выше регулирующий эффект нагрузки, тем меньше участие турбины в стабилизации режима, и, на­ оборот, чем меньше этот эффект, тем больше в саморегулиро­ вании участвует турбина. При чисто осветительно-бытовой на:- грузке все саморегулирование системы определяется турбиной и размах колебаний частоты становится максимальным.

Обычно для систем городского типа (Ленэнерго, Мос­ энерго) величина мощности саморегулирования находится в пределах 1,5 — 2,0%, что соответствует статизму характери­ стики саморегулирования в 33 — 25% соответственно.

Скорость изменения режима при внезапных набросах на­ грузки и при отсутствии регулирования мощности турбины (реальный случай при отсутствии резерва в системе) опреде­ ляется следующим образом. Так как

Д Я = Д Ж ш = У — ш,

ах 9

где J — момент инерции турбины, то rfco _ _др_

dx /ю

Умножив числитель и знаменатель правой части на со/2, по­ лучим

машин системы, в том числе и двигателями потребителя. Так как состав нагрузки не остается постоянным в течение суток, то и кинетическая энергия системы меняется на протяжении дня. .

Другой характеристикой кинетической энергии системы яв­ ляется инерционная постоянная

•J' WKин

Физический смысл инерционной постоянной системы можно уяснить, решив уравнение движения машины

du>

M a = J di

20