1 Автоматты басқару құрылғылардың маңыздылығы

Электроэнергиясын өндіру және жіберу процессі динамикалық жағынан маңызды. Сырттан келген ақаулар бөгет жасамау үшін, функционалдық басқару үшін автоматты басқару құрылғыларын қолданамыз. Осы ерекшеліктер: генерацияланатын уақытта оның теңдігі, қуаты, кездейсоқ өзгеретін жүктемелігі, уақыт өткен сайын өзгеретін қысқа тұйықталуы, электромагнитті және электромеханикалық процестердің тез өзгеруі, автоматты басқару құрылғыларын сонау бастапқы заманнан дамуына ықпал етті. Авмотатты басқару құрылғысы дегеніміз өңдіру, жіберу, электроэнергиясын тұтыну адам баласының қатысуынсыз жүзеге асырылады.

Қазіргі заманғы автоматты басқару құрылғыларды жекешелендірілген өзара байланысатын электроэнергетикалық нысандармен жабдықталған. Электроэнергетикасын жіберу және өңдіру процессі жалпы жағдайда кейбір басқарылатын процесстеріне адамның қатысуымен жүзеге асырылады. Ол процесстер электроэнергетикалық жүйенің диспетчері (ЭЖД). Бұл басқару процессі автоматтандырылған деп аталады.

Диспетчерлік басқарылатын автоматтандырылған жүйенің негізінде орындалады (ДБАЖ) (1-сурет). Маңызды бөлігі басқарылатын есептеуіш комплекс болып табылады (БЕК), ол диспетчерлік пунктің ДП элеткроэнергетикалық жүйесінде орналасқан [4].

1-сурет. Электроэнергетикасын өңдіретін автоматты диспетчерлік басқарылатын жалпы функционалды сұлба

Автоматты басқару ақпаратты өңдеу мен басқарылатын электроэнергетикалық нысан БЭН (УЭО) негізінде, олардың жұмыс істеу режіміне, У сипатталатын режім параметрлерімен және Z әсер етуі кезінде ЭЖД әсері негізінде жүзеге асырылады.

Электрлік сигнал түріндегі ақпарат автоматты информациялық құрылғысына АИҚ жоғары жиілікті арна жүйесі арқылы түседі. Оның көздері: алғашқы өлшеуіш түрлендіргіші АӨТ (ПИП), электроэнергетикалық нысандардың басқарылатын алғашқы өлшеуіш түрлендіргіштің параметр режімі (ПИП_у), әсер ететін факторлар (ПИП_г). Диспетчерлік бөлікке ақпарат цифрлы ЭВМ түрінде енеді. Есептеуіш комплексті түрде басқарылады. Оны арнайы түрде адамның енгізілуі кезінде ашылады.

Ашу құрылғысында АҚ (УОИ) БЕК ақпаратын өңдеу Хр рекомендациясы ретінде Д диспетчеріне келеді.

Х_пр программасының сәйкестігінде БЕК функционалдығы адамның шақыртуы кезінде, басқарылатын ЭВМ Х_Пр1~Х_Пр_П автоматты басқару құрылғыларында программалық тапсырмаларын өңдейді. Электроэнергетикалық басқарылатын нысан құрылғыларында АУУу-АУУ_п, басқарылатын электроэнергетикалық нысандарда УЭО\-УЭО_п және әсер ететін басқарылатын X_Y\~Х_уп тапсырмаларын орындайды. Көптеген жағдайда басқарылатын автоматты кондырғылар ақпарат көздерінен X_cY_ii X_cZ_i сигналын қолданады. Басқарылатын есептеуіш комплекс информациялық басқару құрылғыларымен автоматты басқару құрылғыларында басқаратын жүйені орнатады. Қолданатын ақпарат түріне қарай апиорлы немесе функционалдық орнататын нақты жағдайда алатын – жұмыс істелінетін ақпарат пен басқарылатын автоматтандырылған АУУ құрылғысы мен УЭО электорэнергетикалық автоматтандырылған жүйені ашық күйіне (2-сурет а және б), жабық (2,е-сурет) аралас (2,г-сурет) келтіреді. Ашық жүйе бойынша автоматты басқарылатын және функционалатын құрылғылар Z әсері негізінде жұмыс істейді (2,б-суретте тура байланыс ПС). Ал жабық жүйе бойынша автоматты қондырғылар Y параметрлері режімдерін қолданады (ОС кері байланыс) (2,е-сурет).

Автоматты басқару құрылғыларының техникалық құралдары өңдіру процессі және электроэнерниясын жіберуі бойынша басқарылатын автоматикаға және нормальды жұмыс режімі мен апатқа қарсы басқарылатын деп бөлінеді.

ЭЖД нормаль режімде басқарылатын автоматика қамтамасыз етеді.

• электроэнергетикалық турбина-генератор блок жүйесіне автоматты ену;

• синхронды генератор жұмысына паралеллді қосылу, яғни синхронизация;

• электр станциясындағы шинаға кернеу деңгейін автоматты ұстап тұру және синхронды генераторлардың реактивті қуаты;

• ЭЖД режімінде автоматты басқару кернеу және реактивті қуаты бойынша;

• Жиіліктің өзгермейтін аумағында автоматты басқару, генератордың синхронды айналуы;

• тиімді (жанармайдың азайуы кезінде салыстырмалы сипаттама) ЭЖД электрлі жүктеменің кенеттен өзгеруі станция мен электростанцияның электроэнергетикалық блок жүйесі арасында.

2-сурет. Ашық (а,б) жабық (в) және аралас (г) басқарылатын автоматтандырылған жүйе

Басқарылатын автоматтандырылған жүйенің көрсетілген функциялары нормаль режімде жұмыс істеп энерго тасымалдайтын турбинамен, автоматты қосылатын синхронды генераторлар есебінен, үздіксіз басқарылудан, автотрансформаторлардан трансформаторлардан, дискретті басқарудан, статикалық компесаторлардан дискретті басқарылатын конденсаторлық құрылғыларға режімі әсер етеді.

Сәйкесінше: автоматты ену АЕ (ПА) гидротурбин және комплексті автоматты басқару құрылғыларына ену АБҚЕ (КАУП) жылулық турбоагрегатты, автоматты айналу турбин жиілікті ААТЖ (АРЧВ), автоматты қоздыру регуляторлары АҚР (АРВ), синхронды генераторларда өндірістік ток пен автивті қуатты реттеу (АРЧМ), автоматты қондырғыларда жүктемені тиімді тарату (УРАН), трансформация коэффициентін автоматты реттеу (АРКТ), және генерациялайтын немесе тұтыну құрылғыларын реактивті қуаты арқылы автоматты реттеу (АРРМ).

Соңғы уақытта техника автоматты басқару құралдарының енуімен микропроцессорлармен цифрлық ЭВМ басқару басқару үшін комплексті (интегралданған) автоматты басқару құрылғылары мен станцияларда түйіндік жалпы жүйеге және магистральды жоғары және аса жоғары кернеуді жіберу енгізу қарастырылған.

Соқтығысқа қарсы автоматтандырылған жүйе қазіргі заманғы біріккен, біртұтас электроэнергетикалық жүйелердегі мәселелерді шешеді. Электроэнергетикалық қатты байланыс жүктелген аумақтарда үлкен ақаулардан қысқа тұйықталу туындайды. Байланыстыратын генерацияланатын секіріс жіберілетін қуаттарда туындаған мәселенің бірден – бір шешімі болып табылады.

Осының нәтижесінде ЭЖД белсенді түрде авариялық түрде жұмыс істейді. Жұмыс істеу барысында қуатты генерациялайды. Нәтижесінде жылулық электростанция, электрлі қамтамасыз ету тұтынушылар мен үлкен аймақтарға тоқтап қалады.

Авариялық жағдай негзгі әсер есебінен қысқа тұйықталудан және қуат деңгейінің өшуінен, кернеу деңгейінің төмендеуінен және синхронды генераторлардың айналу жиілігінен туындайды. Әсіресе қауіпті жағдай жиілігінің төмендеуі. Ол процесстің өзіне қажетті жылулық электростанциялық құрылғыларды орнату үшін қажет. Нәтижесінде «жиілік тасқына» алып келеді.Кернеу мәнінің төмендеуі генерацияланатын реактивті қуатының жетіспеуі «кернеу тасқынына» алып келеді.

Соқтығысқа қарсы әрекет ететін автоматика сырттан келетін әсерлерге біріншіден жауап беріп, оны жояды. Қорғайтын байланыс құрылғылары көмегімен АУРЗ және АУРЗ-дан ажыраған қайта қосылатын автоматикалық АПВ қосықышының көмегімен орындалады. Қысқы тұйықталу (әсіресе әуе жолдарындағы бір фазалы КЗ) көп жағдайда тұрақсыз (доғалық). Әсер ететін құрылғыны қайта дұрыс қосқан кезде, ЭЭС әсер ететін қорғаныш жойылады. Берік қысқа тұйықталу кезінде қорғаныш қабаты бұзылған электроэнергетикалық нысандарда қайта байқалады. Осының әсерінен қуат тепе-теңдігі бұзылады. Электроэнергетикалық жүйенің синхронды бұзылуы туындайды.

Соқтығысқа қарсы жалпы жүйелік автоматика жұсына енеді. Оның міндеті динамикалық синхронизация немесе статикалық беріктілікті сақтайды. Функционалдық беріктілігін ЭЭС, ОЭС және ЕЭС режімінде біртұтас ұстап тұрады. Ол электроэнергетикалық жүйе бойынша бөлінген автоматты құрылғының комплексінен тұрады. Ақпарат алмасу және басқару УВК арналарын байланыстырады. Беріктіліктің бұзылуын және асинхронды режімде жұмыс істейтін (АЛАР) арналарын байланысқа орнатады.

АПНУ-дың иерархиялық және орталықтандырылған жүйесі күрделі. Цифрлы тұрақты ЭВМ (5-10 с) есебінен функциоланады. Әр фиксацияланатын әсерге қарсы әрекет ететін электроэнергетикалық әсерлер интенсивтілігі мен ұзақтылық бойынша соқтығысқа қарсы әрекет ететін нысандар бөлінеді. Әр есептеудің циклінан кейін оны қолданатын аймағына жібереді. Сигнал реализациясына әсер ететін цикл ретінде сақталады.

Динамикалық беріктілік бұзылуын тоқтату үшін булық турбина жүктемесінің қысқа уақыттық импульсті жүктемесін немесе гидрогенераторлардың электрлі қысқа тежелуі орындалады.

Статикалық беріктіліктің тоқтатылуын болдырмау, жаңа режімде жұмыс істеу үшін синхронды компенсатордың айналатын гидроагрегат есебінен, гидрогенератордың генераторлы режімінен ажырау және гидрогенераторлардың басқа бөліктерінің ажырауы есебінен басқа әркеттер көмегімен электро эібңру арналары есебінен жүзеге асырылады.

Аналогты соқтығысқа қарсы әрекеттер АЛАР жүйесіне сәйкес. Егер асинхронды режімді болдырмау жүзеге асырылмаса ұзақ автоматика іске қосылады. Ол ЭЭС- ті жұмыс істейтін электростанциядан ажыратады.

Екі бөлікте де қуат балансы бұзылады. ЭЭС –тің азайңан аумағында жиілік пен кернеу мәні ұлғаяды. Ал қуат мәні жетпейтін аймақта мәні кеми түседі.

Қауіпті, болдырмайтын режім параметрлерін тоқтататын соқтығысқа қарсы автоматика жұмыс істеуге кіріседі:

• азайтулар мәнін шектейтін автоматика (АОСН) және кернеу мәнін ұлғайтатын (АОПН);

• азайтулар мәнін шектейтін автоматика (АОСЧ) және жиілікті ұлғайтатын (АОПЧ).

Оның міндеті қуат бойынша бұзылған балансты төмендету және жұмыс істейтін параметрлер режімдерін қалпына келтіру, режім параметрлерін номиналь мәнге келтіру.

Бөлінген электроэнергетикалық жүйенің автоматикалық қосылуын синхронизация көмнгімен қалыпқа келтіруін (АПВС) келесі қалыпқа келтірулер жүзеге асырады.

АСДУ информациялық қалыпқа келтірулері АИУi автоматты информациялық құрылғының комплексі есебінен жүзеге асады (1-сурет). Жоғары жиілікті арналарды цифрлы сигналдар түрінде электро тарату арналары көмегімен тасымалдайды. ЭЭС сұлбасының және өзгертулер параметрлерін тасымалдайтын ақпарат теле өлшеуіш (УТИ) және телесигнализация (УТС) құрылғыларынды автоматты жәберіледі.

Ақпарат сигналын тасымалдайтын аз инерттілік сақтау элементтерін енгізу тез жіберу құрылғысын орындау үшін автоматты соқтығысқа қарсы құрылғыс есебінен жүзеге асады (БСПА).

Синхронды генераторларда электроэнергеясын түрлендіргіш есебінен механикалық энергияға түрлендіретін, айналатын турбиналарда күрделі технологиялық процесстер энергия тасымалдануы кезінде, әсіресе сулық бу және потенциалдық энергиясын кинетикалық энергияға айналдыратын гидравликалық және булық турбина есебінен жүзеге асады.

Ол үшін энергетикалық қондырғымен автоматты басқаратын ЭС механизмдерінің өзара әсерлесуі керек. Электроэнергиясын басқару электростанцияның технологиялық процесстерін жүйелі түрде басқару есебінен жүзеге асады.

Автоматты басқаратын құрылғы технологиялық автоматикалық құрылғы және ЭС электрлі бөлікті автоматика деп бөлінеді.

Автоматты технологияның ерекшелігі ақпаратты автоматты құрылғыда функционалдылықты орындау үшін түрлендіру жүргізеді.Электрлі сигналды түрлендіргіш есебінен жүзеге асырады. Осының нәтижесінде механикалық және гидравликалық кернеу мен ток параметрлер мәні өзгереді. Бірақ көптеген жағдайда электрлі емес (гидромеханикалық дәне гидродинамикалық) автоматты құрылғылар басқарылады. Мысалға булық турбинаның гидравликалық айналу жиілігін келтірсе болады.

Электрлі станцияның негізгі электроэнегетикалық агрегаты автоматты басқаратын – гидро (ГГ) және турбогенераторлы (ТГ) жұмыс істеудің оптималды режімін қамтамасыз етеді. Күйлердің өзгеруі: қалыпты және соқтығыстың енуі параллельді жұмыстың іске қосылуына, генераторлардың синхронды компенсаторларда (СК) күйлердің өзгеру параметрлері дискретті құрылғыларда өзгеріске ұшырайды. Нормальды режімде жұмыс істеуін басқару автоматты басқару құрылғысының үздіксіз жұмысына, автоматты регулятор жұмысына алып келеді.

Автоматты түрде ену автоматты басқару құрылғысының координирленген түрімен және көпсалалы әр түрлі құрылғылармен байланысады. Электроэнегетикалық агрегаттардың функционалдығын қамтамасыз етеді.

Автоматты басқару құрылғылары гидро (ГЭС) және жылулық (ТЭС) деп бөлінеді. Гидроаккумуляторлы (ГАЭС) және атомды (АЭС) электростанцияларында ерекшеленеді. Автоматты басқарудың техникалық құралдар комплексі ЭС электроэнергетикалық агрегаттың технологиялық қосымша құрылғыларымен басқарылады, ал ГГ және ТГ автоматты басқару комплексі электроэнегетикалық жүйенің автоматты басқару құрылғысы құрамына енеді.

Автоматты басқару тәсілдері. Бүкіл электростанцияллардағы синхронды генераторлар орнатқан бірдей жиілікпен ω_с = 100π рад/с айналады. Өндірістік синусойдалы токтың номиналь жиілігіне сай келеді.

fном= =50Гц

(1)

Олардың ЭҚК £_н бұрышына фаза бойынша ығысқан.активті қуатты жіберу мен электро тарату кезінде автивті қуатымен және электроэнергиясының электромагнитті тарату процессін қамтамасыз етеді.Фаза мен айналу жиілігінің бұрышы электромагнитті айналу процесстерінде синхронды динамикалық беріктілікті бұзбайды.

Q қосқышымен G синхронды генераторын қосу үшін (3-сурет) электростанцияның синхронды айналатын генераторымен операция ретін орындау қажет. Синхронды генератордың паралельді жұмыс істейтін аймағына өту үшін екі әдіс бар: өздігінен синхронизацияның тез әрекет етуі және нақты синхронизацияның баяу түрі. Сәйкесінше автоматты басқарылатын синхронды генератордың екі түрі ажыратылады. Нақты өздігінен автоматты синхронизацияланатын және нақты автоматты синронизация.

Өздігінен синхронизация кезінде гидро және тургенератордың қосқышы жақын маңда орналасқан айналу синхронизациясының жиілік маңында қосылады ω_с , сырғыту аз аймақ маңында.

(2)

3-сурет. Электро энергетикалық байланыс жүйесінің синхронды электронды генераторының жеңілдетілген сұлбасы.

Синхронды генератор қозбаған кезде (Е_г ЭҚК мүлдем жоқ аймақ), жылдам түрде синхронды генератордың қозуынан кейін арада 1-2 с өткен уақытта синхронды жұмыс істейді.

Нақты автоматты синхронизация кезінде Е_г._х бос жүрісінен ЭҚК аймағына дейін қозады. I_щ кернеу мәні электро шиналарда тең болады (трансформатордың кілттік режімінде анықталады). s = 0,01 ÷ 0,025 аз ақаулық мәнінде ЭҚК мен фаза мәні сайкес келгенде генератордың синронды режімі қосылады.

Ротор жүктемесі кезінде аз өшулік байқалса генератор синхронды жұмыс режіміне көшеді.Тез әрекет ететін синхронизация автоматты ену кезінде және гидрогенератор компенсаторның синхронды жұмысы кезінде, сөнген турбогенератордың қалыпты режімін қайта қалпына келтіру кезінде қолданылады. Автоматты басқару құрылғысында гидро және турбогенератордың қалыпты енуі нақты синхронизацияның паралелльді жұмыс істеу аумағына енеді[5].

Гидро және турбогенераторлардың бұрылу жиілігін автоматты реттеу

Гидрогенератордың автоматты басқаруы.

Автоматты басқару сигналының өзгеруі. Ресейлік ғылыми – зерттеу және жобалау институтымен «Гидропроект» жаңа алгоритм және логикалық элементтің автоматты енуіне негізделген жоба ұйымдастырылған. Синхронды генератордың конпенсация режімене өту және гидрогенератордың ГЭС (4- сурет) режімін қайтарып айту режімінде жұмыс істейді.Оған кез келген гидротурбина мен соңғы модификацияланған электрлі дравликалық автоматты ЭГР-2И қолданады.

4-сурет. Вертикалды гидроқұрылғы және де оның қосалқы құрылғыларымен әсерлесуінің схемасы.

Автоматты құрылғының жұмыс істеу алгоритмі және типтік сұлбасы гидрогенераторлардың өзгерген күйін автоматты түрде қамтамасыз етеді. Келесі операцияларды орындайды:

• Т және Г генераторлардың турбина дайындығы, оның енуін тексеру мүмкіндігімен, ТВС техникалық құрылғысын сумен қамтамасыз ету, ПТ гидротурбинасын сумен қамтамасыз ету (резинамен қамтамасыз ету);

• ПГ синхронды генератордың қауызда майын суыту және тіреуіш ОН гидрогенераторының майын суыту, ДВ дистелденген суымен суыту, синхронды генератордың ажырату күйінен өшуі;

• МНУ айлы тіреуішті жеткілікті қысыммен қамтамасыз ету;

• инхронды генератордың қалыпты және тез енуі, нақты автоматтандырылған синхронизация және өздігінен синхронизация есебінен жүктеу;

• синхронды компенсатордың ауысуы және енуі (СК) және СК режімнен генераторлы режімге ену;

• гидроагрегаттың қалыпты және соқтығыс режімі.

Қалыпты операцияларды соңғы операция орындаған кезде процесс алгоритмі орындалады.Сонымен қатар тез енуі және соқтығыс күйіне енуі кезінде.

5,а-суретте сигнал өзгеруінің логикалық сұлбасы келтірілген. Ол ақпаратты автоматты басқару күйінің гидроагрегат күйі.

НП қалыпты енудің сигналы (5,a-сурет) 5А1.1 басқару кілтінен DW1 (ИЛИ) логикалық элементі арқылы жүзеге асады немесе АСУ технологиялық ГЭС процессі көмегімен немесе соқтығысқа қарсы УПА автоматтындырылған құрылғысы арқылы өзгереді. 5X1 статикалық триггері сақталады. Егер оның R байланыстыратын кірісі DW2 элементі арқылы келеді. Келесі топтық сигнал мен дайын емес синхронды генератор сигналы келеді:

СК режіміне ену-5А2.1 басқару кілтінінен басталады, немесе қалыпты - 5А2.2 кілтінен, немесе енудің тоқтатылуы SB 1 батырмасын басу; генератордың қозған – ток өлшейтін КАЛ өлшеуіш релесінен, немесе қосқыш сөнген күйінде -QA жанасуынан.

Қалыпты енудің есте сақтайтын сигналы генератордыі қозған күйінде рұқсат етіледі, автоматты синхронизацияның 5А3 кілті қосулы болса 5А3.1: логикалық элементін (бірлік) көрсетеді.

Сигналдың сенімділігі және DWU'2 (ИЛИ-HE) кірісіне енуді болдырмау үшін қалыпты ену сигналы DXU1 (И-НЕ) арқылы сигнал өту керек. Ену болдырмау қосымша операция DWU2, SB 1 батырмасын басу арқылы жүзеге асырылады.

5,a-суретте келтірілген логикалық сұлба УПА гидрогенераторның УП енуінде тез сигнал тасымалын қамтамасыз етеді. KF өлшеуіш релесінің электроэнегетикалық жүйеде жиілік мәнінің азаюын іске асырады. ST2 триггері мен фиксацияланады (S жазу кірісі), егер есептеу R кірісіне DW3 элементі арқылы көрсетілген сигналдың біреуі келіп түспесе SB1(енуді болдырмау) немес Q.2 генератор қосулы немесе (нақты синхронизация) – гидрогенератордың тез, жылдам іздеуі кезінде өздігінен синхронизацияның параллельді жұмыс ортасына енеді. Сигнал тізбектей қосылған DXU3 және DWUA элементтері арқылы өтеді, гидроагрегатты сигналдың еселенетін түрлері SB 1 болдырмауды орындайтын ену батырмасы арқылы іске асады.

5- сурет. Сигнал өзгеруінің гидроагрегатқа енуі логикалық сұлба (а) және генераторлы режімнен синхронды компенсатор режіміне ауысуы (б). DX (ЗАПРЕТ) логикалық элементтің инверсті генератор қозған күйінің тоғын кірісіне өткізбейді.

Сигнал өзгеруін іске асыратын шарттар орындалған кезде АСУ дан келетін сигналы гидрогенератордың синхронды режіме енеді. ST3 триггерімен сақталады, DW5 элементі жоқ болу керек.Сигнал сонымен қатар тізбей жалған элементтер DXU5, DWUб арқылы өтеді, SB 1 және SB2 сигналдарының болдырмауын орындайды.

Гидроагрегаттың сигналдары өзгеріске ұшырайды. Қосымша сигналдарға алгоритм түзіледі.

Турбогенератордың ену батырмасын автоматты басқару

Технологиялық ерекшеліктері. Жылулық электрлі станциялыр (ТЭС) бірнеше технологиялық бөліктерден тұрады, технологиялық процесстерді құру үшін, энергия тасымалдайтын процесстер- сулық бу: жанармай, бу генераторынан, турбинадан, электрлі турбинадан тұрады. Қазіргі заманғы қуатты ТЭС блокты жүйе бойынша жасалған, энергогенератордың білық генераторынан – турбина, электрлі генератор – трансформатордан тұрады.

ТЭС жұмыс істеу шарты бойынша заманауи электроэнергетикалық жүйелерде турбоагрегаттардың күйін жиі өзгертіп отыру қажет, әсіресе жұмыс істемей күндері және күнделікті ену кезінде.

Көп жағдайда қуатты турбоагрегаттар үлкен және қуаты өзгермелі электр энергияларының авариялық жағдайларында қолданылады. ТЭС турбогенераторның техникалық күйінің өзгеруі жылулық автоматты басқарудың координаталық және булық генератордың технологиялық процесстерінің өзгеруіне біраз уақытты қажет етеді.Әсіресе турбинаның енуіне. Соңғы жүктеменің ену уақыты екі фактор бойынша анықталады: үздіксіз булық өтімділікті, бірқалыпты булық өтімділікті. Ротор аймағындағы құрастырмалы бөлігінің температурасына байланысты.

Қызудың біркелкі еместігі металлды аумақтарда ішкі кернеудің қауіпті болуына алып келеді.Кедергі аумағында тығыздалады.10 мм жететін аумақта айналатын бөлігін істен шығарады.

Қуаты 300,500 және 800 МВт ТЭС энерго блокты турбиналарда АО ЛЭМЗ (Ленинградты электромеханикалық зауыт) және АО ХТГЗ (харьков турбогенераторлы зауыт) ойлап шығарады. Олар жоғары қысымды (ЦВД), орташа (ЦСД) және төмен (ЦНД) цилиндрдан тұрады. Жоғары қысымды цилиндр жоғары критикалық параметрлерде қысымы 23,5 МПа (260 кГс/см²) және температурасы 560 °С жұмыс істейді. Орташа қысым алдында будың аралық қызуы өткізіледі.

Костромдың ГРЭС бес цилиндрлі (ЦНД) турбиналық ЛЭМЗ 1200 МВт қуатымен ойлап табылды. ЦВД турбиналары тіреуіш клапандармен бұралмалы бу арқылы басқарылады. Турбогенератордың механикалық функционалдығын қамтамасыз ететін қосымша құралдар (генератор байлауын суыту т.б.) гидроагрегаттың қосымша құрылғылары, жылулық турбинаның жұмыс істеу қабілеттілігі тепло техникалық құрылғылардың спецификалық жұмысын күрделендіреді.

Жылулық турбинаның жылулық сұлбасында (6 -сурет) ПГ парагенератор, ГПЗ негізгі булық элементімен, СПП булылық сеператорымен, ПСБ енуді тастайтын құрылғы, БРОУ тез әрекет ететін реддукциялық салқындатқы құрылғы, К буын өңдеген конденсатор, әр түрлі насостар, басқа да құрылғылар жұмыс істеу режіміне еніп, турбоагрегаттың жұмыс істеу режімін өзгертеді.

Іске қосу режімінің басты ерекшелігі қажеттілігі бірте-бірте және үздіксіз қыздыру конструкциялық бөліктері турбина және булық конструкцияларына негізделеді. Көрсеткендей ұзақ уақыт турбоагрегатты іске қосу және біртіндеп жүктемеге ұзақ жинау — жүктеме турбинасы деп аталады. Тіпті қазіргі заманғы оңтайлы автоматты түрде басқарылатын іске қосу процесі бұрылу, жұмысқа қосу және жүктеу турбоагрегаттың жұмыс істеуі бірнеше уақыттқа жалғасада.

Тоқтатылған агрегаттың іске қосылуынан кейін келесідей болып бөлінеді: суымаған және ыстық жағдайлар. Процесті іске қосылуына орай турбоагрегаттың кезеңдері: соқтығыс алды қыздыру, соқтығысты айналымдар, бос жүріс, синхрондау және қосу генератор, бастауыш жүктеудің 1/3 номиналды қуаты, жетістіктер, берілген қуат және номиналды параметрлер жұбы.

Турбоагрегаттың іске қосылуын басқару. Автоматты басқару АСУ ТП электр станциясының құрамына енетін турбинасы автоматикасын іске қосу арқылы жүргізіледі [6]. Автоматика бу турбинасымен қатынауды әсер етіп басқарады, тиісті элементтері турбоқондырғылардың және іске қосуды лақтырып жіберу құрылғылар мен автоматты құрылғыларды басқаруын арттырады. Сәйкесінше турбинаның жылу жағдайы бу параметрлері және өнімділігі. Автоматты іске қосу құрылғысында дискретті басқаратын логикалық элемент операциялары кіреді: автоматты бұрау комплексі, жылулық және турбо қондырғылы параметрлердің механикалық бақылауы.

ЛУУ логикалық басқарушы құрылғы тексереді және орындау үшін қажетті жағдайлар басталған кезекті операцияны жүргізеді; іске қосуға қажетті технологиялық операциялардың талап етеді.

6-сурет. Турбогенератордың жылулық сұлбасы.

Ол технологиялық операцияларлың аяқталуын және бүкіл шарттардың орындалуын қадағалайды. Іске қосу автоматты реттегіштерді қолдайды, қажетті өзгеру процесінде іске қосу деңгейін жекелеген параметрлерін турбина қондырғысында, рұқсат етілетін жағдайлары сақталуын, оның беріктігі мен тұтастығын қатаң режімде үлкен диапазонда өсу температурасы мен айналу жиілігін өзгертеді. Салдарынан турбиналарда қозғалмалы бөлшектің қыздыру мөлшері 3 000 мин^-1 жетеді.

Автоматты басқару құрылғысының комплексі: бұрылу регуляторы және бастапқы АРР ЯЯ жүктеу, турбинаның жылулық APT СТ күйін басқару, САР МБ суытқыш құрылғысының қуатын реттейтін, жаңа температура беру кезіндегі және булық температура кезінде APT ПГ және ПП, АРЧВ айналу жиілігінің автоматты басқару құрылғысы.

Автоматты реттегіштер — аналогты электрлі сигналдары 0-5 мА түрінде өзгеретін тұрақты тоқ. Олардың бөліктерін өлшеу түрлендіргіштері ИП өзгерістерін жылу параметрлерін, электр сигналдарын өзгерту.

ИА ақпараттық автоматты құрылғы жылулық және механикалық параметрлерін ақпаратпен қамтамасыз етеді. Жүздеген аналогты және дискретті сигнал алынады. Ақпаратты автоматты құрылғының логикалық элемент бойынша өзгеруіне қолданады.

Әр кезеңде логикалық басқарылатын құрылғы дискретті әсерлерді басқарады. Басқарылатын клапанға БК, турбина, жылулық проводтың бітеуіші ГПЗ, булық қозғалмалы бөлік ПЗ, енгізі құрылғысын болдырмау ПСБУ, және басқа элементтер технологиялық операциялардың орындалуын қамтамасыз етеді және басқаратын щитіне дискретті ақпаратты ЩУ шығарады.

Басқару щитінде КП 1 ену кілті және басқа операциялық енуге ауысатын КП2-КПИ кілті бар. Оператордың араласуын және логикалық басқарылатын құрылғының тапсырмасын шығарады.

Басқару щитінде заманауи техникалық құрылдар бар. Олар ТСОИ ақпаратын, жылулық және механикалық парогенератор параметрлерін, турбина мен синхронды генератордың параметрлерін дисплей экранына шығарады.

Бірінші кезеңде автоматты турбоагрегаттың іске қосылуы үшін булық іске қозылу құбырларын қыздыру керек. Басты бу ысырмалар мен клапандарда турбина жабық олардың жай-күйін байпасов (айналма булық іске қосу құбыры) ГПЗ ашу арқылы. Жоғары қысымды цилиндр және сеператорлық бу қайнатқыш СПП қыза түседі (6-сурет). Клапандары арқылы бу өтеді.

Бұрылу турбинада басталады. Дүмпуі оның роторы арқылы реттеу клапандарының РК автоматты реттеуіштің ашылуы арқылы орындалады. Бұрылу және бастапқы жүктеу АРР НН реттеуіші арқылы іске асырылады. Ол бірте-бірте одан әрі температурасын арттыру, турбинаның айналу жиілігіне дейін жақын синхрондық аймаққа жеткізеді. Салыстырмалы түрде тез, жиілігі артады. 750 мин^-1 шекті жиілігінде жиілік мәні тез арта түседі. Жұлқып көтеру мен бұрылу реттеуіш клапандарының су басқармасын іске қосу параметрлері тұрақты қосылған кезде орындалады. Бу параметрлерінің жоғарлауы генераторды қосқаннан кейін турагрегат жеткілікті мәнде қызған кезінде іске асады.

АРЧВ арқылы процесс жиынтығы мен қуатын автоматты реттегіш түрінде басқарады. АРТ СТ жылулық турбинасының автоматты реттеуішін ИМ басқару турбинасы айналдырады.

Жылулық күйін реттеуіші энергоблоктың өсу темпін анықтайды және ПГ булық генератордың қуатын реттейтін есептеуін, жанармайды реттеуін шығарады. Ал ауысудан кейін тура режім- суды сіңіруді реттеу, ПТН құбыр насостарына әсер ету, қуаты БРОУ бойынша автоматты САР МБ реттеуіші кейбір булық құрылғылар ПЗ жабық болу үшін қысым өсуін реттейді. Егер булы генератор күтпеген себептермен көп бу өңдірсе, жоғары параметрлер болса ол ашылады. Жылулық турбинаның ену динамикасына әсер етеді. Артық бу БРОУ және К турбина конденсаторына лақтырылады. ЦВД өткен және жаңа температура бу қызғаннан кейін АРТ сәйкес реттеуішімен ПГ ұстап тұрады. Автоматты іске қосылудың жалпы уақыты суық күйден энергогенератордың генераторның қосылуы 300 МВт кезінде жүзеге асады. Шамамен 2 сағат, қуаты 800 МВт болса 3 сағат.

Генератордың АС синхронизациясы автоматты түрде қосылған кезде қуаты номиналь мәнге 3 және 4 сағат сәйкесінше. Қысқа мерзімді тоқталудан кейін іске қосылу уақыты 30 мин шамасына дейін, яғни ыстық күйден, орнатқан норма бойынша 30 және 40 мин шамасына келу керек.

Синхронды генераторлардың кернеуі мен реактивті қуатын автоматты реттеу. Автоматты реттеуіштің техникалық және экономикалық жағынан қажеттілігі және реактивті қуаты электроэнергиясын өңдіру және оны тарату ерекшеліктеріне байланысты. Көп салалы вектор (7,б-сурет) болып табылады. Кернеу мәнін ажырату электроэнергиясын тарату кезінде керек. U_л кернеуі тарату жолының бастапқы жолында (7,а-сурет) гидро және жылулық ЭС электростанциясының бастапқы жолында әрекет етеді. ΔU жүйесінің U кернеу мәнімен айырмашылық бар. Р_л активті және Q_л реактивті жүйесімен айырмашылық жасайды.

(3)

7.а және 7.б суреттен векторлы диаграммада көрсетілген:

-кернеудің фаза бойынша бөлінуі активті қуатты тасымалдау үшін керек

-кернеу мәнінің әр түрлі мәні электро таратудың реактивті қуатын анықтайды.

7-сурет. Синхронды генератордың векторлы диаграммасы.

Берілген кернеуде тарату Р_л қуаты У_л кернеу векторынмен және реактивті Q_л анықталады.

Р_л кернеудің аз мәнінің өзгеруі және U_c= бұрыш мәнінде жүйе арқылы таратылады, ең үлкен қуат - Р_л._пр тарату жүйесінің шекті қуат мәні.

Q_л егер кернеу мәні Р_л қуат мәні артқан кезде кемиді. Басқарылмайтын ЭҚК аймағында Р_Л бұрышы шектімәнінде Р_л < Р_л.пр шартын қанағаттандырады. Келсі кезекті жіберу қуатын арттыру үшін электро таратудың статикалық беріктіліктілі бұзылады.

Қысқа тұйықталудан кернеу мәні төмендесе, электроэнергетикалық жүйеде электростанцияның синхронды жұмысы кернеу мәнін қалыпқа келтіру кезіндегі кетекен уақытқа және қысқа тұйықталудың қшу уақытына байланысты.

Асинхронды жүріс келген кезде қайта қалпына келтіру жылдамдығы мен кернеу деңгейі электрлі станцияның синхронды режімінің жұмыс істеу уақытымен пара-пар. Сол себепті автоматты басқаруды реттуіш кернеу мен реактивті қуатқа белсенді әсер етеді. Статикалық, динамикалық және электрлі тарату жүйесінің сәйкестендіруші мәніне әсерін тигізеді.

Электрэнергиясын жіберудің соңғы нысаны оны тұтынушыға жіберу. Кернеуді тұтыну басқада мәндер мәніне әсер етпей номиналь сәнге ие болады. Кернеу – электрэнергиясының шамасын көрсететін бірден бір шама. ГОСТ жүйесіне сайкес электрлі энергиясын тұтынушы бас тартқан кезде номиналь мәннің ±5% артпау керек. Соқтығыс орнаған кезде кернеу мәні 10% төмендейді. Көрсетілген шамалар кернеу мәнінің автоматты басқару кезінде ғана орындалады.

Осының нәтижесінде кернеу басқарудың автоматты реттеуішінің есептері және реактивті қуаты:

• рационалды ағындарды реактивті қуатпен қамтамасыз ету, электр станциясынан тұтынушыға тарату кезінде;

• нормаль режімде электр тарату кезінде статикалық беріктілікті арттыру және сақтау;

• электроэнергетикалық жүйенің динамикалық нәтижесін арттыру;

• тұтынушың керек кернеу мәнін қамтамасыз ету, электроэнергияның керек сапасынымен қамтамасыз ету.

• Кернеу реттеуішінің және реактвті қуаттың автоматты есептері:

• электростанцияның синхронды генераторының автоматты басқаруын реттеуіш;

• электродвигатель мен компенсатордың синхронды қозуын реттеу;

• реактивті қуаттың статикалық басқару көздерін қуат реттеуіші арқылы реттеу;

• траняформатордың трансформация коэффициентін автоматты реттеу.

Реактвті қуаттың және трансформатор коэффициенттерінің басқарылатын реактивті қуаты және олардың трансформация коэффициентінің мәні өзгеруін реттеуіш нысан деп атаймыз.

Реактивті қуат көзін және трансформаторларды автоматты реттеу. Тәжірибиеде инерциясы жоқ тиристорларда қоздырушы қуатты синхронды генераторлар алгоритмі пропорционал-дифференциал (ПД) кернеу реттеуіші мен реактивті қуатына негізделеді. Әсер ететін интенсивтілігі мен тез әрекет етуі әдебиеттерде қатты әсер ету (АРВ СД) деп аталынады. АРВ СД негізгі бастты қасиеттері сигналды, оның өзгеруін, жылдамдығы бойынша кернеу генераторның синхронизациясын және үдеу мәнінің өсуін, режімді параметрлердің электр таратуын-фаза бойынша ауытқу бұрышын, электростанция мен кернеудің, станцияның ЭЭС негізгі орынға қояды.

АРВ СД қолданылуы кернеуді ұстап тұру үшін ғана емес, берілген деңгейде тұтынатын синхронды генератордың реактивті қуаты үшін, статикалық және динамикалық деңгейдің артуы үшін элетрлі станцияның параллельді жұмысын арттыру үшін қолданылады. Басқарылатын әсерлердің сұлбасы автоматты басқару құрылғысында мысалға тек біріншісін қолданған кезде АРВ СД синхронды генератордың арттықшылығын көрсетеді.

РВ_С әсер ететін реттеуіштері әсер ететін сомманың әсеріне тең РВ_а және РВ_i.Кернеу мәнінің өзгеруі мен бұзылуына тең. Графиктерден көрініп отырғандай бастапқы кезде РВ_ii реттеуіш кернеудің бастапқы мәндері өзгеріске ұшырайды. РВ' әсер етуі максималь мәнге ұлғаяды. ДДнс кернеу мәнінен бас тарту қоздырушы әсер жоқ кезде жүзеге асады. ДДнб сол шартында автоматты басқару ДДнб ауытқуынан пропорционалды реттеуіш кезінде орындалады. Қайта қалпына келтіру уақыты кезінде кернеу тез ағады (2_рег._с < < tper.n) және сапалы түрде. Интенсивті өшулік кезінде айналмалы ауысу процессіне негізделеді. Реттеуіш сапасын жақсарту мақсатында РВ_С реттеуіш белгісін өзгерту және бастапқы мәнді реттеуге негізделеді.Керне мәнін қалыпқа келтіру басалады. (-ДД_Нб.с) кернеу мәнін берілген кернеу мәнінен айналмалы процесс кезінде (-ДД_Нб.п) пропорционал реттеуішін аз мәнге реттейді. Сол себепті қатты қозған күйдің автоматты реттеуіштің тербелмелі кернеудің саябырлығына алып келеді.

Толық жүктеме кезінде электрлі станциясы қуаттың жоғары коэффицентінде cos <р_г жұмыс істейді.Аз реактвті қуатты генерациялайды, тұтынушылығы параллельді жұмыс режімнің статикалық режімін шектейді.

Заманауи аса жоғарғы және жоғарғы кернеулі электр таратқыш жүйелер басқарылмайтын қуатты генераторлар болып табылады. Олар Р_л активті қуатты немесе Р_л > Р_нат тұтынушы реактивті қуатты, аз мөлшердегі Р_нат қуатын тасымалдайды. Дәстүрлі заманауи генераторлардың реактивті қуаты- синхронды компенсатордың функционалдығына негізделеді. Негізгі көздері басқарылатын реверсивті тұтынушылар.

Күннен күнге басқарылатын реактвті және реактивті тұтынушы, реактивті қуатты статикалық компенсатор (СТК) тиристорлы басқармалы құрылғылар электрлі станцияның шинасына қосылуға арналған. Аралық түйіндік станцияларды магистральды желілердің электр тарату жүйелеріне қосылады.

Реверсивті синхронды және статикалық басқарылатын компесаторлар реактивті қуаты қамтамасыз етеді:

• реактивті қуаттың және кернеудің электр желісі арқылы тарату режімін қамтамасыз етеді:

• синхронды генератордың ротор жүктемесі үшін тиімді демпфиривание;

• таратушы активті қуаттың статикалық және динамикалық беріктіліктің жоғары шектері;

• электр тарату жүйесінде, толық емес фаза жүйесінде кернеу мен токтың симметриялылығы;

• тарату жүйесінде кернеу мәнінің қызуын коммутациялық тоқтату және электрлік доғаныңбір фазалы қысқа тұйықталуында өшулің деңгейін жақсарту, әуе жолының зақымданған кабелін өшіру.

Электрстанциясының әр түрлі кернеу шинасын байланыстыратын трансформаторлар мен автотрансформаторларда трансформация коэффициентін құрылғысы бар, реактивті қуаттың ток мәнін реттеу үшін арналған. Келісілген деңгейде шинаның кернеу мәнін ұстап тұрады.

Жоғары сенімділікті УРПН тиристорлары ойлап табылуды.

Көрсетілген басқарылатын электроэнергетикалық нысандар реактивті автоматты реттеуіштер (АРРМ) және трансформация коэффициентін реттеуіштермен (АРКТ) жабдықталған.

АРРМ ерекшеліктері инерция жоқтылығы, үздіксіз әрекет етуі.

АРКТ ерекшеліктері ұзақ уақыттық кідіртулер кезінде дискретті әрекет етуі.

Тарату станцияларында дәстүрлі реактивті қуаттың конденсаторлы көздері орналастырылған. Дискретті басқарылатын АРРМ электро механикалық және тиристорлы қосқыш есебінен конденсатор әсеріне өтіп кетеді. Реактивті басқарылатын қуаттың (ИРМ) басқарылатын көздері ойластырылып шығарылуда. Олар тиристорлы түрлендіргішке негізделген.

Бүкіл станцияның трансформаторлар және автотрансформалаторда УРПН орнатылған. АРКТ қондырғысымен бірге жүреді. ИРМ негізгі белгілеуі трансформатордың УРПН бірге электроэнергияның негізгі сапасын көрсету үшін арналған. Қабылдағышпен тіреуіш арасында кернеу тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Ол параметрлер тұтынатын активті қуаттың кез келген өзгерген шамасында тұрақты болып қалады.