5. Ресинхронизация генераторов

Рассмотрим процесс ресинхронизации генератора, работающего в асинхронном режиме при скорости больше синхронной в простейшей си­стеме. Наличие возбуждения, а также несимметрии, приводит к тому, что мгновенная величина скольжения асинхронно работающего генератора все время изменяется от некоторого минимального до некоторого максималь­ного значения. Если скольжение станет равным 0, то это будет означать, что генератор в этот момент работает синхронно. Останется или нет гене­ратор в режиме синхронной работы, будет зависеть от соотношения син­хронной составляющей момента генератора М_сн и момента турбины М_т в тот момент, когда скольжение стало равным 0 (рис. 6.6).

Если М_сн в момент перехода скольжения через 0 будет больше М_т, то генератор после нескольких циклов качаний станет работать синхронно. Значение угла 5_СН, при котором возможно втягивание генератора в син­хронизм будет тем ближе к 180°, чем меньше момент турбины по отноше­нию к максимальному синхронному моменту генератора.

Итак, условием ресинхронизации будет:

5 = 0, м_сн > м_т.

Рис. 6.6. Процесс ресинхронизации генератора

Добиться того, чтобы скольжение прошло через 0 можно, во-первых, путем уменьшения момента турбины, от чего уменьшится средняя величи­на скольжения; во-вторых, увеличивая амплитуду синхронного момента путём увеличения тока возбуждения, от чего увеличится амплитуда коле­баний мгновенного скольжения около среднего значения. Необходимые воздействия на турбину оказывает регулятор скорости, а на генератор - ре­гулятор возбуждения. Если асинхронный режим генератора допустим, то ресинхронизация генератора может произойти уже через несколько се­кунд.

Контрольные вопросы

1. Что такое асинхронный режим генератора?

2. Как изменяется во времени угол 8, напряжение и активная мощность на выво­дах генератора в асинхронном режиме? Центр качаний (в простейшей системе).

3. Процесс возникновения асинхронного режима в простейшей системе.

4. Задачи исследования асинхронных режимов.

5. Определение параметров переходного асинхронного режима. Основные труд­ности.

6. Синхронная и асинхронная составляющая мощности (момента) генератора в переходном режиме. Коэффициент демпфирования.

7. Процесс ресинхронизации генератора, работающего в простейшей системе.

8. Условия ресинхронизации генератора. Как заставить генератор войти в син­хронизм?

6. ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ И МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

   1. Статические характеристики мощности нагрузочных узлов по частоте

Как уже отмечалось, основными потребителями электрической энер­гии в электроэнергетической системе являются асинхронные двигатели. Мощность, потребляемая асинхронным двигателем для вращения рабочего механизма, согласно Г-образной схеме замещения двигателя, равна

_р _ Ujr s_ 0 = —л

г² +(xs)² r²+(xs)²

х„ 38

M = P/&_0tt = Re(u²/zy 110

X, 117

J_ 124

dt 132

^р р„, 159

р„(^и) ^z,~ в Л^и) 214

Л,(ю) 231

GKID^ а 296

екп>= : 338

(2Х2Ж- 345

где со ₀, со - синхронные угловые скорости вращения роторов генераторов

системы, соответствующие номинальной /₀ и произвольной / частотам;

со_р- угловая скорость вращения ротора двигателя; х₀,х^₀ - суммарное

сопротивление рассеяния и сопротивление ветви намагничивания двигате­ля при номинальной частоте соответственно.

Задавшись каким-либо значением частоты в системе и приравнивая электрическую мощность двигателя мощности механизма

ч!и _{=Р (s)}

2. / \2 ^JMexV^J/’

Г + (ХЛ')

можно найти скольжение двигателя, а затем по выражению (7.1) активную и реактивную мощности двигателя. Задаваясь различными значениями ча­стоты, можно построить зависимость мощности «асинхронной» нагрузки от частоты (рис. 7.1). Поскольку доля «асинхронной» нагрузки в каждом узле сети велика, то похожий вид имеют и статические характеристики мощности всей комплексной нагрузки в каждом узле.

P(f)

P.Q

QCf)

/о /

Рис. 7.1. Статические характеристики мощности асинхронной нагрузки по частоте

(7.2)

Получить аналитические выражения характеристик мощности ком­плексных нагрузок практически невозможно. Поэтому в качестве характе­ристик мощности комплексных нагрузок по частоте обычно берут уравне­ния касательных в рабочей точке

£н=£но + ^ Д/ = е„о(1-Ч^Л/),

^df о

где b_Hp, b_Hq - составляющие регулирующего эффекта нагрузки по частоте. При этом Ь_нр и 1 %, Ь_щ « 2 % на 1 % изменения частоты; Р_и0, £>_н0 - мощности нагрузки в исходном режиме при номинальной частоте.

2. Статические характеристики мощности генерирующих

узлов по частоте

Статические характеристики мощности генерирующих узлов по ча­стоте определяются в основном характеристиками мощности турбин и их систем регулирования скорости. Как отмечалось в п. 1.5, зависимость мощности, развиваемой турбиной, при постоянном положении задвижки близка к квадратичной. Для тепловых блоков надо считаться также с тем, что при снижении частоты производительность механизмов собственных нужд будет снижаться. Поэтому результирующая зависимость мощности

турбины от частоты при постоянном положении задвижки будет более сложной (рис. 7.2). Пунктиром на рисунке показана статическая характе­ристика мощности тепловой турбины с учётом производительности соб­ственных нужд блока.

Рис. 7.2. Характеристики мощности нерегулируемой турбины:

— без учёта и с учётом производительности собственных нужд

Для каждого положения задвижки будет своя характеристика мощ­ности. Поэтому множество всех режимов работы турбины будет опреде­ляться семейством статических характеристик мощности (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Семейство характеристик мощности при изменении положения задвижки

Наличие регулятора скорости турбины приводит к тому, что при из­менении частоты от /₀ до f\ турбина будет развивать мощность не Р_т1,

а Р_{т 2}- Поэтому эквивалентной статической характеристикой мощности

регулируемой турбины будет кривая abed. В диапазоне регулирования

(участок be) статическая характеристика мощности будет описываться выражением, аналогичным (1.84).

Р_т = Р_т0 - Р_{т ном} Ь_тр А/ , (7.3)

где Р_т0 - мощность турбины в исходном режиме; Ь_тр - коэффициент уси­ления системы регулирования скорости.