книги из ГПНТБ / Поспелов, Г. Е. Энергетические системы учеб. пособие

няют нагрузку в соответствии со своими статическими ха­ рактеристиками, а генераторы, которым задана постоянная мощность,— в соответствии с настройкой регуляторов ско­ рости. Таким образом, измеряя мощность регулирующей станции при различной частоте, можно получить совме­

приведены значения крутизны совмещенных характеристик

лы (3.10) можно определить крутизну характеристики генерирующей части системы £г-с.

3.8. Вторичное регулирование частоты

При выполнении регуляторов скорости турбин со стати­ ческими характеристиками первичное регулирование час­ тоты не обеспечивает поддержание номинальной частоты в системе. Поэтому дополнительно применяют вторичное регулирование. Оно заключается в смещении характерис­ тик регуляторов скорости турбин параллельно самим себе. Вторичное регулирование может осуществляться вручную или автоматически.

60

Рассмотрим совместный процесс первичного и вторич­ ного регулирования частоты. Пусть известны усредненная характеристика регуляторов скорости генераторов системы Р г0 и статическая характеристика нагрузки Р п0 (рис. 3.13). В точке 0 имеется равновесие генерируемой и потреб-

Рис. 3.13. Совместное первичное и вто­ ричное регулирование частоты.

ляемой мощности при частоте /„. Если отсутствуют пер­ вичные регуляторы скорости, то при росте нагрузки потре­

нальной (точка 3, характеристика Р г0). В результате весь прирост нагрузки А Р примут на себя генераторы станций.

Для выполнения вторичного регулирования частоты в системе обычно выделяют одну или несколько станций, а все остальные станции получают задание поддерживать постоянную нагрузку и участвуют только в процессе пер­ вичного регулирования частоты.

61

Пусть характеристика нерегулирующих станций зани­ мает первоначальное положение Р пр, а регулирующей — Р р (рис. 3.14). Точки 1 характеризуют какой-то первона­ чальный рабочий режим энергосистемы при частоте /„ и соответствующих нагрузках станций Р[ и Р ѵ При увели­ чении нагрузки системы за счет первичного регулирования

произойдет набор нагрузки на регулирующую и нерегули­

процесс вторичного регулирования частоты. При этом бу­ дет происходить смещение ее частотной характеристики параллельно самой себе вплоть до точки 3, пока частота снова не станет номинальной. В этот период на нерегулирую­ щих станциях продолжается первичное регулирование в

обратную сторону на участке 2— 1. Оно заканчивается в точке 1, соответствующей номинальной частоте и первона­

62

3.9.Выбор станций для регулирования частоты

Впервичном регулировании частоты участвуют все станции энергосистемы. Для вторичного регулирования вы­ деляют только одну или несколько станций. Всем осталь­ ным станциям, не регулирующим частоту, дают задание под­

держивать постоянную нагрузку.

Регулирующие станции должны иметь достаточный диа­ пазон мощности для регулирования, т. е. они должны быть относительно мощными. Если диапазон регулирования исчерпан, то нужна помощь нерегулирующих станций.

Регулирующие станции должны обладать достаточной скоростью набора нагрузки. Эта скорость определяется воз­ можным изменением нагрузки потребителей в утренние и вечерние максимумы.

Скорость изменения нагрузки в энергосистемах опре­ деляют экспериментальным путем. В объединенных энер­ госистемах относительная величина нагрузки изменяется медленнее, чем в отдельных системах, входящих в объеди­ нение. Это объясняется разновременностью максимумов нагрузки отдельных систем. Скорость роста нагрузок в

Необходимый диапазон регулирования частоторегули­ рующих станций обычно определяют исходя из возможного роста нагрузки за 10 мин [19]. Предполагается, что за это время может вмешаться диспетчер энергосистемы и поднять нагрузку на нерегулирующих станциях. За это время регу­ лирующие станции должны удержать частоту в допустимых пределах.

При наличии резерва мощности на нерегулирующнх станциях и отклонении частоты как на нерегулирующих, так и на регулирующих станциях происходит первичное регулирование. Затем после соответствующего изменения нагрузки регулирующих станций (вторичного регулиро­ вания) мощности нерегулирующих станций принимают прежнее значение. Для того чтобы при первичном регу­

63

При росте нагрузок в процессе первичного регулирова­ ния мощность частоторегулирующих станций изменится на величину

а Раш- — через нагрузку потребителей системы Р„:

где kp — коэффициент резерва.

Тогда

J\\

Для поддержания частоты в заданных пределах при вто­ ричном регулировании необходимый диапазон мощности регулирующих станций составит

где п — коэффициент, характеризующий максимальную скорость изменения нагрузки в относительных единицах за 10 мин:

мощность потребителей системы после происшедшего изме­

64

О

ч/ х / Л

Нере гулирующие станции

Регулирующие +лР

Рис. 3.15. Возможные режимы работы регулирующих станций.

Принципиально возможны два различных режима ра­ боты регулирующих станций. В первом случае нерегули­ рующие станции большую часть суток работают с постоян­ ной нагрузкой и поднимают ее только на время утреннего и вечернего максимумов. Регулирующие станции восприни­ мают все изменения нагрузки по суточному графику и по­ крывают пиковую часть графика (рис. 3.15, а). Этот ре­ жим удобен для энергосистемы, однако требует большой мощности регулирующих станций. Поэтому он применяется в малых и средних энергосистемах.

66

Во втором случае регулирующие станции работают в базисном режиме, регулируя частоту определенным диа­ пазоном ± А Р своей мощности (3.15, б). Если этого диапа­ зона оказывается недостаточно, то необходима помощь нере­ гулирующих станции. Величина диапазона ± А Р в случае использования ГЭС для регулирования частоты зависит от допустимого режима водотока реки по условию судо­ ходства, рыбоводства и т. д. Если регулирование частоты производится мощной тепловой станцией с хорошими эко­ номическими показателями, то диапазон регулирования может быть ограничен экономическими соображениями, так как в этом случае будет невыгодно сильно разгружать эту станцию.

Наиболее удобным типом станции для регулирования частоты являются ГЭС. При наличии в энергосистеме ГЭС с дефицитом воды они используются для регулирования час­ тоты в пикообразной части графика. Если дефицит воды не­ значительный, то регулирование частоты ГЭС осуществляют в течение всех 24 ч. При работе ГЭС с полной мощностью по водотоку регулирование частоты передают на тепловые станции. Для этой цели по возможности используют неэко­ номичные станции.

Впослеаварийных режимах (при отключении генерато­ ров системы) регулирующие станции, как правило, с регули­ рованием частоты не справляются. Поэтому действующими правилами предусмотрено, что при значительном отклоне­ нии частоты изменение мощности должны также производить

инерегулирующие станции. Например, при снижении час­ тоты до 49,75 гц поднимает нагрузку одна группа станций, в интервале 49,5— 49,75 — другая дополнительная группа станций и т. д. Верхний диапазон задается во избежание перерегулирования.

Вобъединенных энергосистемах при выборе частоторе­ гулирующих станций должны учитываться возможные ограничения пропускной способности межсистемных ли­ ний.

Наилучшее качество частоты в энергосистеме может быть достигнуто при автоматическом регулировании. Наи­ больший эффект от автоматического регулирования часто­ ты достигается в том случае, если оно осуществляется сов­ местно с экономичным распределением активных нагрузок между станциями (см. § 5.7). Для этого применяют различ­

ные методы (мнимого статпзма, мнимоастатнческих харак­ теристик, синхронного времени и др.).1

3.10. Регулирование частоты в тгослеаварнйных режимах

Послеаварийный режим, связанный со значительным от­ клонением частоты, может создаться в основном по следую­ щим причинам:

1)при отключении части генерирующей мощности и воз­ никновении дефицита активной мощности во всей энерго­ системе;

2)из-за аварийного отключения нагруженных межси­ стемных линий электропередачи пли ряда системообразую­ щих линий, когда часть системы отделяется с дефицитом генерирующей мощности;

3)при отключении части генераторов в одной из систем объединения, нарушении из-за этого устойчивости остав­ шихся в работе генераторов и последующем отключении межсистемных или системообразующих линий.

Во втором и третьем случаях в энергосистеме с дефици­ том мощности частота снижается, а в энергосистеме с из­ бытком мощности — повышается.

При повышении частоты из-за возникшего избытка мощ­ ности в результате первичного и вторичного регулирования все станции могут оказаться на технологическом минимуме. Если частота при этом все еще высока, то первичное регу­ лирование турбин будет продолжать снимать нагрузку, что может привести к недопустимому повышению параметров пара (давления и температуры) и вынужденному отключению тепловых агрегатов. Для предотвращения этих нежелатель­ ных отключений прибегают к полной разгрузке генерато­ ров гидроэлектростанций, а затем при необходимости к отключению части генераторов тепловых станций, исполь­ зуемых для покрытия пиковых нагрузок и допускающих частые остановы и пуски.

Наиболее опасным, однако, является понижение частоты. При возникновении дефицита мощности и резком снижении частоты в результате первичного и вторичного регулиро­

вания все станции окажутся полностью загруженными.

1 Методы регулирования частоты подробно рассматриваются в книге А . Г. Москалева «Автоматическое регулирование режима энер­ гетической системы по частоте и активной мощности» (М ., 1960).

68

Если отключившаяся в результате аварии мощность гене­ раторов больше, чем был резерв на всех станциях системы, то частота не восстановится до номинальной. При значи­ тельном дефиците мощности снижение частоты будет боль­ шим, что может вызвать лавину частоты. Для ее предот­ вращения должны быть приняты автоматические быстродействующие меры.

Восстановление ча­ стоты осуществляется путем автоматической частотной разгрузки (АЧР), при которой от­ ключается часть потре­ бителей. Это преднаме­ ренное отключение части потребителей позволяет сохранить в работе ге­ нерирующие мощности

иобеспечить электро­

ражается переносом статической характеристики нагрузки параллельно самой себе в положение Р п1 (точка в). При таком отключении мощность генерирования станет боль­ ше мощности потребления, и частота будет восстанав­ ливаться по прямой вг. В точке г установится номиналь­ ная частота при новой генерирующей и потребляемой мощностях.

Если от А Ч Р отключить нагрузку меньшую, чем вышед-

6 9