7.2. Первичные регуляторы частоты вращения турбин

В начальный период развития энергосистем поддержание часто­ты на определенном уровне возлагалось на центробежные регулято­ры частоты вращения (РЧВ), которыми снабжаются все тепловые и

гидравлические турбины. Эти регуляторы получили наименование первичных ре г у ля то ров. Принцип устройства одного из типов РЧВ показан на рис. 7.2.

Измерительным органом РЧВ является центробежный маятник 1, вращаемый ротором турбины или синхронным электродвигателем, который питается напряжением от специального измерительного ге-

нератора, связанного с валом турбины. При уменьшении частоты вращения и понижении частоты сети шары маятника опускаются и его муфта из положения А перемещается в положение Аи При этом рычаг АВ, поворачиваясь относительно точки В, опускает шар­нир В в положение fii и поворачивает рычаг ГЕ относительно точ­ки Г. В результате перемещается вниз поршень золотника 2 и мас­ло под давлением поступает под поршень масляного двигателя 3. Поршень поднимается и увеличивает впуск пара (или воды) в тур­бину, что приводит к увеличению частоты вращения и перемещению. муфты маятника в положение Л2.

Одновременно рычаг АВ, поворачиваясь относительно точки At, поднимает шарнир Б, а также точки Д и Е рычага ГЕ в прежнее положение, что приводит к закрытию золотника и прекращению про­цесса регулирования. Новому положению поршня- масляного двига­теля 3 и соответственно новому положению муфты в точке А% со­ответствует меньшая, чем была, частота вращения маятника /, а сле­довательно, и ротора турбины. Таким образом, рассмотренный РЧВ . компенсирует возросшую нагрузку турбины увеличением впуска па« ра (или воды), но не возвращает частоту вращения турбины к первоначальному значению. Такие РЧВ называются статическими (см. §7.3).

Для восстановления номинального значения частоты вращения в РЧВ, а также для ручного управления турбиной предусмотрен спе­циальный механизм управления турбиной (МУТ) (блок 4 на рис. 7.2), с помощью которого можно изменять положение точки Г. Так, при перемещении точки Г вверх рычаг ГЕ повернется относительно точки Д и опустит поршень золотника 2. При этом масляный дви­гатель 3 увеличит впуск пара (или веды), частота вращения тур« бины увеличится и муфта маятника вернется в исходное положение А. Механизм управления турбиной имеет дистанционное управ­ление с помощью электродвигателя 5.

Наряду с рассмотренным имеются РЧВ, которые возвращают частоту вращения турбины к первоначальному значению. Такие РЧВ называются астатическими (см. § 7.3).

7.3. Характеристики регулирования

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТУРБИН

И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СЕТИ

Первичные регуляторы частоты вращения, а также вторичные регуляторы частоты сети (см. ниже) могут иметь характеристики регулирования двух типов: аста­тическую и статическую (см. гл. 1).

Регулятор, имеющий астатическую характеристику, поддерживает частоту вращения п или частоту сети [ неизменной при изменении нагрузки генератора от хо­лостого хода до номинальной (прямая 2 на рис. 1.3),что является положительным свойством регулирования по астатической характеристике. Недостатком же этого ви­да регулирования является невозможность параллель­ной работы нескольких генераторов из-за неопределен­ности в распределении нагрузки между ними.

Так, если параллельно работают два генератора с астатическими РЧБ и при номинальной частоте они име­ют определенную загрузку, то при понижении частоты оба регулятора начнут загружать свои генераторы, стремясь восстановить частоту. При этом они будут загру­жаться совершенно произвольно, и может даже оказать­ся, что генератор, регулятор которого оказался более чувствительным, воспримет щю дополнительную нагруз­ку, а второй не загрузится совсем или начнет загружать­ся только тогда, когда на­грузка первого генератора достигнет максимальной, а частота еще не восстано­вится.

Регулятор, имеющий ста­тическую характеристику, поддерживает такую часто­ту вращения (электричес­кую частоту), которая по ха­рактеристике регулятора со-

ответствует данному значе­нию нагрузки генератора.

Применение РЧВ со ста­тическими характеристика­ми в случае параллельной работы нескольких генераторов обеспечивает их устойчи­вую работу и заданное распределение нагрузки между ними.

Так, если при частоте /i (рис. 7.3) два генератора ра­ботали параллельно и по своим характеристикам несли нагрузку Pi и Р₂, то при понижении частоты до значения ft каждый генератор загрузится до вполне определенной величины Pj и Pi соответственно. Изменяя наклон ха­рактеристик РЧВ, можно обеспечить необходимое доле­вое участие генераторов в регулировании нагрузки элек­тростанции. Рассмотренная особенность является поло­жительным свойством регулирования по статическим ха­рактеристикам. Недостатком же работы по статическим характеристикам является невозможность поддержания неизменной частоты.

Отклонение частоты сети от номинального значения зависит от коэффициента статизма регуля­тора, который определяется как отношение изменения частоты сети к изменению нагрузки, Гц/МВт:

где fi— начальная частота сети; f₂— конечная частота сети; Pi—начальная нагрузка генератора; Р₂— конечная нагрузка генератора.