Файл: Болотин, Б. И. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций.pdf

нием производных для форсировки возбуждения с целью удержания ГА в синхронизме при сильных возмущениях.

Неправильный выбор закона регулирования, обеспечивая устой­ чивость 1-го рода, может привести к колебательной неустойчивости системы [35, 38].

Для СЭС вопрос обеспечения устойчивости 2-го рода связан с по­ вышением требований к точности регулирования. Действительно, од­ ной из специфичных особенностей СЭС является соизмеримость мощ­ ностей ГА и потребителей. Поэтому в системе при включении и отклю­

меримо больше мощности отдельных потребителей, поддержание ча­ стоты и напряжения, как правило, не требует таких больших коэффи­ циентов усиления и быстродействия.

Значительную роль в возникновении колебаний в системе играют возмущающие силы, действие которых, в зависимости от их происхож­ дения, сказывается или на моменте, развиваемом первичным двигате­ лем, или на электромагнитном моменте.

В береговых электростанциях в качестве ГА применяются в настоя­ щее время агрегаты, обладающие при нормальных условиях работы вполне равномерным моментом вращения. Для береговых систем ха­ рактерно также использование на электростанции только однотип­ ных ГА.

Таким образом, результирующий двигательный момент, развивае­ мый первичными двигателями береговой электростанции, равномерен. Вынуждающие силы со стороны первичных двигателей отсутствуют. Электромагнитный момент у береговых систем в силу несоизмеримо­ сти в большинстве случаев мощности электростанции и отдельных по­ требителей не содержит периодических возмущений, частота которых была бы соизмерима с собственной частотой колебаний системы. По­ этому в береговых энергетических системах практически отсутствуют колебания, обуславливаемые действием вынужденных сил как со сто­ роны нагрузки, так и со стороны первичных двигателей (за исклю­ чением некоторых аварийных режимов, например, асинхронного хода).

Работа судовых электростанций существенно отличается. Для СЭС характерно широкое применение дизель-генераторов, обладающих неравномерным моментом вращения. Кроме того, из-за соизмеримо­ сти мощностей агрегатов в СЭС с мощностью отдельных потребителей имеются периодические возмущения со стороны нагрузки при работе импульсных потребителей, в режиме погрузо-разгрузочных работ и т. д. Поэтому практически в каждой СЭС, предусматривающей па­ раллельную работу ГА (особенно дизель-генераторов), присутствуют вынужденные колебания, амплитуда которых определяется близостью частоты вынужденных колебаний к частоте собственных колебаний системы.

23

Характерным для СЭС является также применение разнотипных ГА с резко отличающимися моментами инерции. При внезапных из­ менениях режимных параметров СЭС с такими ГА (например, при из­ менениях нагрузки) имеет место относительное движение роторов па­ раллельно работающих ГА. Эти свободные колебания системы про­ должаются определенное время, зависящее от демпфирования си­ стемы.

§ 5. Характеристика колебательных процессов в САЭС

Практика испытаний современных САЭС показывает, что колеба­ тельные процессы в них разнообразны и встречаются часто. Колеба­ ния могут происходить на всех режимах работы САЭС и обуславли­ ваться действием любой системы автоматического регулирования, а также некоторыми другими факторами.

Чтобы показать разнообразие колебательных явлений в САЭС и сложность их устранения, рассмотрим несколько типичных случаев колебаний, с которыми авторам приходилось сталкиваться при испы­

—изменением передаточного числа механизма управления часто­ той вращения первичного двигателя, благодаря чему снижался темп изменения частоты вращения (например, в одной из систем для полу­ чения устойчивой работы темп изменения частоты вращения был сни­ жен с 2 до 1% 1/с);

—уменьшением коэффициента усиления и расширением зоны не­ чувствительности магнитного усилителя. При этом не всегда можно было обеспечить требующуюся точность распределения активных на­

грузок.

Колебания мощности, обусловленные действием САРАМ.с устрой­ ствами УРМ-35, имели место при испытании параллельной работы газотурбогенераторов мощностью 1,5 и 0,6 мВт (рис. 1.3). Амплитуда колебаний в этом случае составляла 40%, а частота 0,3 Гц.

Колебания были устранены путем изменения начала импульсного регулирования УРМ-35 с 10 до 20% рассогласования по активной мощ­ ности. Такое изменение равносильно уменьшению коэффициента уси­ ления в системе непрерывного действия.

Характерным для этого вида колебаний является то, что они со­ провождаются, как правило, колебаниями реактивной мощности (мень­ шей амплитуды) и тока возбуждения с той же частотой.

Колебания частоты, сопровождающиеся колебаниями активной мощности при действии систем с устройствами типа УРЧН (УРМ) и ПРЧ. Такие колебания наблюдались при параллельной работе ТГ и

24

Рис. 1.2. Осциллограмма колебаний активной мощности при действии САРАМ с устройством УРЧН

Апе=0,085Гц 4 рк=0

,^Ап15=0,11Гц

Рис. 1.3. Осциллограмма колебаний активной мощности при действии САРАМ с устройством УРМ-35

26

'Рггуцтах-ЗЗгкВт ^Ргтм5т1^ЩкВт

Ягт.Уб *=50ГLf

/

\ П-ГТ.У15 =50Гц

1сА (ПРЧ) 1са (УРМ-35)

/

Рис. 1.5. Осциллограмма колебаний частоты и активной мощности при действии САРЧ с устройством ПРЧ и САРАМ с устройством УРМ-35

ts9

ОС

Рис. 1.6. Осциллограмма колебаний реактивной и активной мощности при параллельной работе ГА, обусловленных дей­ ствием систем регулирования возбуждения

Тщательная настройка систем регулирования напряжения, свя занная с более точным совмещением внешних характеристик генера­ торов, при котором распределение реактивной нагрузки не превышало допустимой по техническим условиям (т. е. 12%), позволила снизить амплитуду колебаний. Полностью колебания были устранены в ре­ зультате уменьшения коэффициента усиления магнитного усилителя корректора напряжения.

Колебания, обусловленные системой регулирования напряжения, были отмечены в период испытаний турбогенераторов ТД-1000, а также при испытании газотурбогенераторов мощностью 1,5 и 0,6 мВт. Во всех случаях частота колебаний была относительно низкой (менее 1Гц), амплитуда колебаний реактивной мощности не превышала 20—30% номинальной мощности наиболее маломощного агрегата, ра­ ботающего параллельно. Устранение колебаний было достигнуто в пер­ вом случае изменением знака обратной связи магнитного усилителя, а во втором — более точным совмещением внешних характеристик генераторов.

проведения специальных экспериментальных и аналитических иссле­ дований, имел место при стендовых испытаниях параллельной работы турбогенератора и дизель-генератора мощностью 1,5 мВт. Колебания возникали лишь при резких возмущениях (сбросах-набросах предель­ ных нагрузок, синхронизации с положительным скольжением «сверху» ненагруженного агрегата с нагруженным при разности частот более

синхронизации нагруженного на 1200 кВт турбогенератора с дизельгенератором, работающим на холостом ходу при разности частот син­ хронизируемых генераторов 0,3 Гц.

Как видно из рисунка, частота колебаний активной мощности со­ ставляет 4,3 Гц, амплитуда колебаний равна примерно половине сум­ марной мощности (600 кВт). Амплитуда колебаний скорости дизельгенератора Дпдг составляет 1,1%. Амплитуда колебаний частоты вра­ щения топливных насосов соответствует изменению подачи топлива в статических режимах при изменении мощности на 600 кВт.

Для выяснения причин колебаний ГА была проведена проверка параллельной работы каждого из агрегатов с заводской сетью в раз­ ных условиях синхронизации.

Параллельная работа ТГ с сетью при любых режимах синхрониза­ ции протекала устойчиво. Синхронизация ДГ с сетью происходила удовлетворительно, когда его частота была ниже частоты сети. В слу­ чае, когда частота ДГ была больше частоты сети и превышала 0,3 Гц, возникали колебания. На рис. 1.8 представлена осциллограмма этих колебаний.

29