Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf

ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

13. - ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕГУЛИРОВАНИЮ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Энергетические системы Советского Союза обладают теми осо­ бенностями, что они содержат как короткие линии большой про­ пускной способности, так и дальние электропередачи с ограничен­ ной пропускной способностью, которые при определенных усло­

виях должны работать в зоне искусственной устойчивости. В связи с этим и требования к регулированию возбуждения в указанных двух случаях должны быть различны. Однако практически в СССР

для регулирования возбуждения мощных турбогенераторов, гид­

рогенераторов и синхронных компенсаторов с быстродействую­ щими системами возбуждения используется единый унифици­

рованный регулятор АРВ-СД, удовлетворяющий обеим группам

требований. Это достигается соответствующим выбором настройки регулятора, в том числе использованием всех или части имею­ щихся параметров регулирования.

Вунифицированном регуляторе возбуждения в качестве ста­ билизирующих параметров, обеспечивающих устойчивость си­ стемы регулирования и повышение статической и динамической устойчивости электропередачи, используются: первая производ­ ная напряжения генератора U', первая производная тока ротора

/у, изменение частоты напряжения генератора Δ/, первая произ­ водная частоты

Врезультате исследований, выполненных на моделях, и эк­

спериментов в энергосистемах в АРВ-СД предусмотрена возмож­

ность изменения коэффициентов регулирования в следующих

пределах: Aδ,7-(15-25-50)+7% ед. возб./ед. напр.; K11, — от О

с учетом длительного опыта эксплуатации энергосистем. При ма­

лых возмущениях они сводятся к следующему,

200

1.Система регулирования возбуждения должна обеспечивать статическую устойчивость генератора в случаях работы как на выделенный район, так и на приемную систему.

2.Должны быть обеспечены: устойчивость взаимного движе­ ния генераторов станции; устойчивость движения группы парал­ лельно включенных генераторов станции по отношению к нагрузке (к шинам приемной системы); устойчивость регулирования на­

пряжения.

3. Напряжение на шинах станции должно поддерживаться

сточностью +1% от заданной статической характеристики.

4.При изменении нагрузки генератора от 0 до номинального значения регулятор должен обеспечивать устойчивую работу без изменения его настройки обслуживающим персоналом.

5.В случае работы генератора через дальнюю линию электро­

передачи система регулирования возбуждения должна обеспечи­ вать устойчивость вплоть до достижения углом между векторами напряжений в начале и в конце линии электропередачи величины

θz≈90 эл. град. Физически это означает, что регулирование

возбуждения должно практически полностью компенсировать влияние реактивности генератора и трансформатора на предел

передаваемой мощности. Для достижения этого необходимо, чтобы регулирование возбуждения обеспечивало положительность коэффициентов синхронизирующего и демпфирующего моментов

при θz ≤ 90 эл. град.

. Условие положительности синхронизирующего момента мо­ жет быть выполнено при регулировании напряжения с большим коэффициентом усиления (например, A∆i∕=25, 50 и более), а усло­ вие положительности демпфирующего момента — использова­

нием стабилизирующих сигналов (производных режимных па­ раметров).

6. Регулирование возбуждения должно обеспечивать устой­ чивость генераторов станции при их параллельной работе на

общие шины, от которых отходят линии электропередач в не­ скольких направлениях.

7.Регулятор должен иметь устройство токовой стабилизации,

следящее за величиной тока машины в силовом трансформаторе,

атакже устройство токовой стабилизации для обеспечения рав­ номерного деления реактивного тока между генераторами при

работе их на общие шины генераторного напряжения.

8.Регулятор должен обеспечивать возможность работы в си­

стеме группового регулирования, обеспечивать ручную и автома­ тическую подстройку уставки напряжения синхронной машины

к напряжению сети при самосинхронизации и точной синхрони­

напряжения до установившегося потолочного значения за время,

201

не превышающее 0.05 сек., при снижении напряжения генера­ тора на 5%.

10.Выходное напряжение регулятора должно быть рассчи­

тано на работу как с двухгрупповой, так и одногрупповой схе­ мами возбуждения.

11.Регулятор должен нормально работать при следующих

отклонениях питающего напряжения: а) длительно — на +5%

и —10% по величине трехфазного напряжения и +2 и —3 Гц

по частоте и +10% и —20% по величине напряжения оператив­ ного тока; кратковременно — на +25% и —20% по величине трехфазного напряжения в течение 10 сек. (точность поддержания напряжения генератора ±5%) и по изменению частоты в преде­ лах от 40 до 80 Гц (точность поддержания напряжения генера­

тора + 10%).

13. Регулятор должен обеспечивать следующие функции по защите генератора: в режиме потребления реактивной мощности ограничивать минимальную величину тока ротора, предотвращая выпадение генератора из синхронизма из-за развозбуждения; воздействуя на ток ротора, ограничивать потребляемую генерато­ ром реактивную мощность по условиям его нагрева с уставкой, зависящей от величины активной'мощности и уровня напряжения на шинах станции; в режимах форсирования возбуждения осу­

ществлять ограничение тока ротора на уровне двукратной вели­

чины по отношению к номинальной без выдержки времени; пред­ отвращать перегрузки генератора по токам ротора и статора сверх

допустимых значений, разгружая генератор по этим токам с вы­ держкой времени, зависящей от величины перегрузки; в режимах

«выбега» турбогенераторов атомных электростанций поддержи­

вать ток ротора постоянным, равным току холостого хода.

13-2. АВТОМАТИЧЕСКИЙ регулятор возбуждения СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ арв-сд

Унифицированный регулятор типа АРВ-СД предназначен для турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов.

Он разработан ВЭИ им. В. И. Ленина, ВНИИэлектромашем,

Московским энергетическим институтом и другими организациями [16, 20] в соответствии с изложенными выше требованиями. Регу­ лятор предназначен для поддержания заданного уровня напря­ жения на шинах станции (подстанции), для демпфирования кача­ ний в послеаварийных режимах, для повышения статической и динамической устойчивости. Рассматриваемый регулятор по своим принципам и эффективности действия является наиболее совер­ шенным в мировой практике. Разработка и создание такого регу­

лятора базировалось на многолетних исследовательских и кон­

структорских работах, проводимых под руководством Г. Р. Гер-

ценберга, В. А. Веникова и В, Е, Каштеляна,

202

Структурная схема APB приведена нарис. 13-1. Для получения сигнала отклонения напряжения AtZ от трансформатора напря­ жения синхронной машины THCM через сопротивление блока

компаундирования по току БКТ напряжение подводится к блоку

БН. Блок БКТ совместно с промежуточными трансформаторами

тока компенсации ПТТк осуществляет компенсацию основной части (80—90%) индуктивного сопротивления повышающего

трансформатора. Падение напряжения в остающейся некомпен­ сированной части сопротивления достаточно для устойчивого распределения реактивных токов между генераторами, работаю­

щими на общие шины высокого напряжения станции через свои

трансформаторы. Промежуточный трансформатор тока стабили­ зации ПТТст используется при наличии'на электростанции об­ щих шин генераторного напряжения.

В блоке напряжения БН осуществляется выпрямление и фильтрация входного напряжения, а также определение вели­ чины и знака отклонения напряжения AtZ генератора от уставки.

Выпрямленное и отфильтрованное напряжение генератора подается на пассивный дифференциатор Д (цепь C—R), где пре­ образуется в сигнал производной U', а затем вместе с сигналом

AtZ подается на суммирующий усилитель У1. Подаваемое в БН напряжение 110 В 450 Гц обеспечивает правильную работу блока

при близких коротких замыканиях.

Изменение уставки напряжения регулятора может осуще­

ствляться с помощью потенциал-регулятора вручную и автома­ тически (воздействием на двигатели изменения уставки ДНУ1 и

ДНУ2). Через двигатель ДНУ1 осуществляется управление уставкой с центрального пульта управления ЦПУ, от устройства подготовки уставки при точной синхронизации ПУН, от устройства подгонки

уставки напряжения при самосинхронизации ПУС, от ограничи­ теля перегрузки ОП, а также от схемы уравнивания реактивной мощности системы группового регулирования возбуждения (ШУ,

ГР). Через сельсин ДНУ2 осуществляется воздействие от цен­ трального регулятора напряжения ЦРН системы группового регулирования возбуждения.

Релейное форсирование возбуждения РФ предназначено для компенсации сигнала на развозбуждение, поступающего по цепи производных напряжения U' и частоты f' в момент отключения короткого замыкания.

Для получения сигналов, пропорциональных отклонению А/

и производной частоты используется блок частоты и защиты

БЧЗ. Измерительный элемент блока представляет два резонанс­ ных контура, настроенных на резонанс при частотах 45 и 55 Гц. Выпрямленное и отфильтрованное напряжение резонансных кон­ туров подается на усилитель блока с противоположной поляр­

ностью. В результате этого выходное напряжение усилителя из-

203

ЦПУ CC UPH