3. Управление частотой и активной мощностью в нормальных режимах

электростанция управление автоматизированный энергетический

Статическая характеристика турбоагрегата

В установившемся режиме должен обеспечиваться баланс активной мощности: . Баланс мощности имеет смысл если и в допустимых пределах. При нарушении баланса отклоняется в первую очередь частота: .

момент на валу турбины, где

Q – расход энергоносителя (пара или );

Н – давление пара (для ГЭС напор );

η – КПД турбоагрегата;

ω – механическая скорость вращения вала.

, где f – частота тока, угловая скорость вращения вектора напряжения генератора.

, * – относительно номинальных значений.

Рассмотрим турбину с постоянной мощностью . Все паровые турбины имеют регулировочные клапаны с помощью которых осуществляется изменение кол-ва пара, подаваемого на турбину. Суть регулирования в том что регулирующие клапаны больше или меньше перекрывают относительное отверстие паропровода, подающего пар на турбину. Если регул. клапаны зафиксировать то .

В этом случае: . В пределах от номинальных значений эта зависимость линейная.

Статическая характеристика – не зависит от времени. Если то . Так как наклон большой то любое отклонение f или M приводит к значительному отклонениям M или f. Моментно-скоростная характеристика турбоагрегата при постоянной мощности приводит к значительным отклонениям угловой скорости или f при отклонениях момента на валу турбины. Момент на валу турбины определяется моментом нагрузки (моментом сопротивления). Момент нагрузки на валу определяется изменением эл. нагрузки эн системы (эл. нагрузка данного СГ). Работа с такой характеристикой – недопустима.

Фиксированных положений РК может быть множество и для каждого состояния своя моментно-скоростная характеристика. Пределы характеристики:

- справа – при полностью открытых РК;

- слева – при устойчивой работе (тех. min по мощности. Технологический минимум электростанции — минимальная нагрузка электростанции, обеспечивающая безопасное для персонала, оборудования, потребителя и окружающей среды состояние работы электростанции, включающая в себя технический минимум собственного оборудования и минимально необходимую нагрузку, обеспечивающую технологический минимум потребителей).

Статическая нагрузка по частоте

Статической характеристикой эл. приёмника по частоте называется зависимость меж мощностью, потребляемой эл. приёмником и частотой: . мощность нагрузки.

3 группы эл. приёмников:

1) эл. приёмники, у которых Р не зависит от частоты: при ;

2) эл. приёмники, у которых Р зависит от частоты в первой степени , где коэффициент пропорциональности. Это СД и АД с постоянным моментом на валу. , ;

3) эл. приёмники, у которых потребляемая мощность зависит от частоты во второй и выше степени: , где Это АД с переменным моментом на валу (вентиляторного типа).

В каждом узле нагрузки есть эл. приемники всех трёх типов. Можно построит эквивалентную статическую характеристику по частоте узла нагрузки, либо района эн. системы, либо всей энергосистемы в целом. Эквивалентные статические характеристики нагрузки определяются той группой электроприёмников которая составляет большее количество. В современных эл. эн. системах наибольшее кол-во-эл. приёмники второй группы. По этому эквивалентная статическая характеристика нагрузки в пределах от номинальных значений считаются соответствующими второй группе эл. приёмников, т.е. считаются линейными. Наклон этих характеристик зависит от удельного состава эл. приёмников различных групп для рассматриваемого района эн. системы.

Статические характеристики по частоте называют также регулирующим эффектом нагрузки (РЭН). РЭН является различным для различных эн. систем, для различных узлов нагрузки, для одного узла или системы но в разное время суток. с . Это положительно для поддержания частоты и по этому называется РЭН.

Рассмотрим некоторую эквивалентную характеристику для некоторой эн. системы.

Допустим, что к этой системе произошло подключение нового объема эл. приёмников. Предположим при этом что процентное соотношение меж приемниками различных типов не изменилось. При изменении состава эл. приёмников изменяется наклон статической характеристики нагрузки. Наклон определяется статическим коэффициентом нагрузки, который в о.е.:

.

Определим экспериментальным путём (для эн. системы). Обычно . Это значит что при . Эквивалентную статическую характеристику нагрузки записывают в виде уравнения: , где , . Если известно графическая зависимость меж и f то по этой зависимости легко определить .

Мощность нагрузки создаёт тормозящей момент нагрузки на валах эл. ст. Изменение момента нагрузки .

В т. пересечения – уст. режим – равенство ускоряющего момента турбины и тормозящего момента нагрузки. мощность вновь подключённой нагрузки (удельный состав эл. приёмников считаем незменным).

При реальных изменениях нагрузки в эн. системе изменения частоты для нерегулируемых агрегатов эл. станций будет достигать недопустимых величин . По этому при изменениях нагрузки в эн. системах надо так менять статические характеристики агрегатов эл. станций что б отклонение частоты лежали в допустимых пределах. Для этого агрегаты эл. ст-ций надо регулировать по мощности.