Глава 11. Автоматизация процесса производства электроэнергии на электростанцийях и подстанциях

11.1. Общие понятия об автоматизации

Электрические станции и тем более энергосистемы являются сложными комплексами, состоящими из большого числа разнообразных взаимосвязанных по режиму работы элементов. Повышение надежности работы элек­трических станций и энергосистем, повышение качества электроэнергии, улучшение технико-экономических пока­зателей работы электростанций, повышение производи­тельности труда работников энергосистем в настоящее время немыслимы без все более широкого внедрения устройств автоматики. Устройства автоматики помогают обслуживающему персоналу вести заданный технологический режим работы электростанций и энергосистем; повышают устойчивость работы энергосистем и надежность электроснабжения потребителей; ускоряют процесс ликвидации аварий. Рассмотренные выше устройства ре­лейной защиты, по сути дела, являются средствами защитной автоматики.

Устройства автоматики можно разделить на две груп­пы: устройства станционной автоматики и устройства си­стемной автоматики.

Основными устройствами автоматики, внедренными на электростанциях, являются:

а) автоматика топливоприготовления и топливоподачи;

б) автоматика приготовления химически очищенной воды;

в) автоматика ведения заданного режима котла и тур­бины:

г) автоматика пуска и остановки агрегатов;

д) автоматическая синхронизация генераторов;

е) автоматическое регулирование возбуждения син­хронных машин;

ж) автоматическое гашение поля синхронных машин;

з) автоматическое распределение активной и реактив­ной нагрузок между генераторами электростанции;

и) автоматическое включение резерва.

К системной автоматике можно отнести:

а) автоматическое распределение нагрузки между электростанциями энергосистемы;

б) автоматическое регулирование частоты в системе;

в) автоматическое регулирование напряжения в уз­ловых точках системы;

г) автоматическое повторное включение;

д) автоматическую разгрузку по частоте;

с) автоматическое включение резерва на подстанциях.

Ниже рассматриваются принципы выполнения неко­торых устройств автоматики.

11.2. Автоматическая синхронизация генераторов

Генераторы включаются на параллельную работу с сетью мето­дом точной синхронизации или методом самосинхронизации. В пер­вом случае необходимо выполнить условия:

и при замыкании контактов выключателя

При включении генератора в сеть методом точной синхрониза­ции дежурный персонал подгоняет напряжение и частоту генератора к напряжению и частоте сети (системы), далее по синхроноскопу оп­ределяет условие синфазности напряжений генератора и сети (с уче­том собственного времени включения выключателя) и включает вы­ключатель генератора. При точном выполнении указанных выше условий синхронизации включение генератора в сеть происходит без толчка тока. Во избежание недопустимого включения генератора с разностью фаз или величин напряжений генератора и сети преду­сматривается устройство блокировки от несинхронного включения. Устройство состоит из реле напряжения, размыкающего свои контакты в цепи включения выключателя при несоблюдении (с допустимы­ми отклонениями) условий синхронизации. Включение генератора в сеть методом точной синхронизации допускается, если напряжение генератора отличается от напряжения сети по фазе не более чем на 15 эл. град, по величине — не более чем на 20%, а по частоте не бо­лее чем на 0,1%, или 0,05 Гц.

При автоматической точной синхронизации устройства автоматики доводят напряжение и частоту генератора до их значений в сети, улавливают момент синфазности напряжений и включают ге­нератор в сеть. Распространение получили автоматические синхро­низаторы с постоянным временем опережения.

Способ самосинхронизации генератора заключается во включе­нии его в сеть без возбуждения (с отключенным автоматом гашения поля) при подсинхронной частоте вращения ротора с последующей подачей возбуждения; в момент включения генератора в сеть шунтовой реостат в цепи возбуждения возбудителя должен находиться в положении, соответствующем возбуждению холостого хода генера­тора.

В отдельных случаях может быть использовано несинхрон­ное включение, если расчеты подтверждают его допустимость.

Устройство автоматики воздействует на турбину, доводит ча­стоту вращения агрегата до подсинхронной (разность частот генера­тора и сети не должна превышать 1,0 Гц или 2%), затем включает невозбужденный генератор в сеть и подает на него возбуждение. Возникающий при включении асинхронный момент воздействует на ротор генератора, и машина втягивается в синхронизм. В первый момент включения генератора в сеть по методу самосинхронизации наблюдается значи­тельный момент под­тягивает частоту вращения генератора к подсинхронной, а появляю­щийся при подаче возбуждения синхронный момент обеспечивает бросок тока статора и резкое изменение момента на валу агрегата. Метод самосинхронизации считается допустимым, если соблюдается условие:

где Uс и х_с — соответственно напряжение и сопротивление сети.

Включение генератора в сеть методом самосинхронизации требу­ет меньше времени, чем включение методом точной синхронизации. Поэтому метод самосинхронизации рекомендуется применять при ликвидации аварий в системе, а метод точной синхронизации — в нормальных условиях работы.