Глава 4. Автоматическое управление

мощностью гидро- и турбогенераторов

1. Назначение и особенности

Основная задача автоматического управления активной мощностью синхронных генераторов — обеспечить выработку и передачу электро­энергии при наименьшем удельном расходе условного топлива. Она решается оптимизацией режимов работы гидро- и турбогенераторов и электрических станций в целом по активной мощности. Как извест­но [1], оптимальность режима достигается при равенстве относитель­ных приростов расхода условного топлива электростанциями с учетом потерь электроэнергии на ее передачу и равенстве относительных при­ростов расхода топлива энергоагрегатами электростанции. Однако су­щественно различные технические возможности гидро- и турбогенера­торов вынуждают по-разному подходить к их использованию при ав­томатическом управлении активной мощностью. Как указывалось (см. гл. 3), автоматическое управление мощностью органически связано с ав­томатическим регулированием частоты вращения энергоагрегатов. При этом одно из них оказывается главным, определяющим режим работы синхронного генератора.

Крайне инерционные и малоподвижные громоздкие электроэнергети­ческие блоки парогенератор-турбина-электрогенератор тепловых и осо­бенно атомных электростанций практического участия в автоматиче­ском регулировании частоты промышленного тока не принимают. Они подвергаются автоматическому управлению исключительно по мощно­сти и покрывают базовую прогнозируемую часть графика нагрузки энергосистемы. Их режимы работы определяются автоматическими ре­гуляторами активной мощности, воздействующими на автоматические регуляторы частоты вращения. Поэтому на турбогенераторах приме­няются статические АРЧВ со значительным статизмом, обусловливаю­щим практическую независимость их мощности от частоты при обычно малых ее отклонениях от номинальной.

Турбогенераторы разных лет выпусков и различной мощности имеют существенно отличающиеся характеристики относительных приростов расхода топлива. Автоматические регуляторы распределяют мощность нагрузки электростанции между параллельно работающими турбогене­раторами по указанному критерию оптимальности режимов работы по активной мощности и поддерживают ее на заданном уровне.

Подвижные, легко переносящие любые изменения нагрузки, гидро­генераторы покрывают случайно изменяющуюся часть графика нагруз­ки под воздействием астатических ПИ-регуляторов частоты вращения. Автоматическое регулирование частоты промышленного тока — глав­ная задача автоматического управления мощностью гидрогенераторов. Все гидроэлектростанции являются частоторегулирующими. Автома­тическое управление мощностью практически сводится к уравниванию активных мощностей, т.е. равномерному распределению нагрузки элек­тростанции между однотипными гидрогенераторами.

В соответствии с указанными особенностями изменения мощности турбо- и гидрогенераторов автоматические регуляторы мощности рабо­тают в одном из двух указанных режимов: автоматическое регулиро­вание мощности с дополнительным воздействием по частоте; автомати­ческое регулирование частоты промышленного тока с дополнительным воздействием по мощности. Первый режим характерен для турбогене­раторов, а второй — для гидрогенераторов. Автоматические регулято­ры мощности реализуют задаваемое общестанционной автоматической системой управления частотой и мощностью (АСРЧМ) вторичное ре­гулирование частоты промышленного тока: АРЧВ турбин выполняют функцию первичных регуляторов частоты.

Турбогенераторы, как указывалось, практически не принимают уча­стия в поддержании частоты в нормальных режимах работы при ее до­пустимых отклонениях Д/ = ±0,1 Гц. Однако при значительных сниже­ниях частоты автоматические регуляторы мощности турбогенераторов увеличивают их нагрузку по сигналу отклонения частоты.

Автоматические регуляторы мощности синхронных генераторов являются электрическими следящими (за изменяющейся предписанной общестанционной АСРЧМ мощностью) инерционными, функционирую­щими по И-алгоритму, регуляторами, воздействующими на АРЧВ че­рез задающие их элементы — МУТ или МИМ. Поскольку изменения их состояний производятся электродвигателями — исполнительными меха­низмами с постоянной скоростью движения, то АРМ выполняются как позиционные (импульсные) регуляторы. Как указывалось (см. §3.2), только при импульсном воздействии на электродвигатель и только при охвате релейного усилителя регулятора функциональной обратной свя­зью, реализуемой апериодическим элементом, обеспечивается формиро­вание интегрального алгоритма регулирования. Автоматические регу­ляторы мощности обеспечивают астатическое регулирование мощности в первом из указанных режимов и астатическое регулирование частоты во втором режиме.

Особенность управления мощностью турбогенераторов — ее кратко­временное (импульсное) снижение в аварийных режимах в целях предот­вращения нарушения динамической устойчивости параллельной рабо­ты электростанции с электроэнергетической системой, обусловила обо­рудование современных мощных турбогенераторов двумя АРМ: обыч­но достаточно инерционным автоматическим регулятором их нагрузки в нормальных режимах и быстродействующим регулятором активной мощности (БАРМ) в аварийных режимах кратковременного действия. Используются и возможности длительного, ограниченного технологиче­скими особенностями тепловых энергоблоков, снижения вырабатывае­мой ими электроэнергии для предотвращения нарушения статической устойчивости в послеаварийных режимах.