книги из ГПНТБ / Толшин В.И. Основы автоматики и автоматизации энергетических установок учебник

выпрямитель В2, ток с выхода УС поступает на обмотку управ­ ления ТФ1(тоу; внутреннюю гибкую обратную связь с обмотки воз­ буждения, включающую активное сопротивление В i и емкость Си трансформатор параллельной работы ТПР, который служит для выравнивания реактивных токов при параллельной работе дизельгенераторов и работает при наличии уравнительных соедине­ ний УПР.

Принцип действия ТФК в рассматриваемой схеме такой же, как и в предыдущей, и поэтому подробно не излагается. Различие схем состоит в том, что ток со вторичной обмотки хю2,- величина которого пропорциональна геометрической м. д. с. обмоток т(Ус и W\, поступает через выпрямитель непосредственно на обмотку воз­ буждения генератора, а не возбудителя, как в регуляторе РНА-60.

Корректор напряжения является регулятором, действующим по отклонению регулируемой величины. Если напряжение превышает заданное значение, то ток в измерительном трансформаторе ТИ и на выходе КН увеличивается, увеличение тока в wy приводит к увеличению насыщения в ТФК, уменьшению его коэффициента трансформации и, следовательно, к снижению напряжения до за­ данной величины.

Настройка регулятора 'напряжения сводится к настройке:

— величины регулируемого напряжения — с помощью СУН\

—статизма — с помощью сопротивления Рг. При уменьшении величины Ръ с увеличением нагрузки увеличивается ток в обмот­ ках трансформатора ТПР, а следовательно, и падение напряжения тока в цепи СУН. Таким образом, при уменьшенном значении Рг наклон статической характеристики системы регулирования на­ пряжения уменьшается-;

—устойчивости регулирования — с помощью гибкой обратной связи; уменьшение сопротивления Р\ увеличивает действие обрат­ ной связи, устойчивость процесса регулирования улучшается.

Техническое обслуживание регулятора напряжения

Техническое обслуживание регуляторов напряжения включает

1.Ключ управления возбуждения устанавливается в положе­ ние «Ручное», в цепи питания регулятора вынимаются предохра­ нители.

2.Снимается кожух с регулятора, и клеммники очищаются от пыли, путем наружного осмотра проверяется целость соединений, надежность крепления элементов регулятора и т. д.

3.Измеряется сопротивление и испытывается электрическая

прочность изоляции.

27}

4. Измеряется сопротивление постоянному току различных эле ментов регулятора: УТП, обмоток МУ, дросселя ДФ и др.

5'. Проверяется отсутствие витковых замыканий в обмотках различных элементов. Напряжение на отдельных секциях должно соответствовать числу витков секции.

6.Проверяется исправность селеновых выпрямителей, снимает­ ся характеристика корректора, проверяется исправность схемы компаундирования и точность регулирования напряжения.

7.Проверяется действие частотной коррекции в пределах от 48 до 51 гц. Затем проверяются пределы регулирования уставки на­

пряжения п определяется статизм регулирования напряжения:

где мхх и Дном — значение напряжения генератора при холостом ходе и номинальном режиме.

Регулятор с самовозбуждением

272

Величина статизма должна лежать в пределах от нуля до 5%. Она регулируется величиной обратной связи по току статора гене­ ратора.

, 8. Проверяется тепловой режим элементов регулятора и соот­ ветствие токов в элементах установленным значениям.

4 Неисправности регуляторов напряжения и способы их устра­ нения приведены в табл. 10.4.

§ 10.4. Регулирование параллельной работы дизель-генераторов

Требования к регулированию параллельной работы

Задачи, решаемые системами регулирования дизель-генера­ тора при параллельной работе, заключаются в следующем:

1)должна быть обеспечена равномерность распределения активных нагрузок на установившихся режимах работы. Это ре­ шается системами регулирования скорости;

2)должна быть обеспечена равномерность распределения ре­ активных нагрузок на установившихся режимах. Такую задачу решают с помощью системы регулирования напряжения;

3). не должно быть колебаний нагрузок («переливаний» мощ ности) при набросах и сбросах нагрузки и на установившихся режимах, так как последние могут привести к выпадению из син­ хронизма и ухудшают надежность систем регулирования скорости

итопливной аппаратуры, заставляя их работать в несвойственных режимах колебаний.

Эти задачи решаются с помощью PC и PH.

Помимо указанных задач должна быть обеспечена надежная синхронизация ДГ при вводе в параллельную работу.

Распределение нагрузок между параллельно работающими дизель-генераторами на установившихся режимах

Из курса электротехники [20, 32] известно, что пересечение про­ водников статора генератора магнитными силовыми линиями при­ водит к тому, что в проводниках возникает ток, также образую­ щий магнитное поле. Магнитное поле статора вращается синхрон­ но с полем ротора, отставая от него на определенный угол и одно­ временно изменяя равномерность магнитного потока у набегаю­ щих и сбегающих краев полюсов ротора. В результате взаимо­ действия магнитных полей возникает действующий на ротор элек­ тромагнитный момент М эы, равный крутящему моменту УИэф на валу дизель-генератора, но направленный противоположно. Вели­ чина М эЫ увеличивается с ростом нагрузкиОдновременно увели­ чивается и угол 0 между осями магнитных полей ротора (векто­ ром э. д. с. Е) и статора (вектором напряжения).

При изменении нагрузки в пределах от нуля до номинальной величины изменения угла 0, как правило, не превосходят

Формула (10.11) эквивалентна зависимости, описывающей взаимодействие двух тел, связанных между собой пружиной. Сле­ довательно, ротор и поле статора на установившихся режимах вращаются синхронно, с одной угловой скоростью и как бы свя­ заны между собой упругим соединением.

При параллельной работе двух ДГ их статоры подключены к одной общей нагрузке, поэтому вектор напряжения поля статора одного ДГ в каждый момент времени совпадает с вектором на­ пряжения поля статора другого ДГ. Роторы ДГ, вращаясь син­

(г=1, 2 ,...) можно назвать синхронизирующими, так как они

Согласно требованиям ГОСТ—10511 при параллельной работе ДГ как активная, так и реактивная нагрузки должны быть рас­ пределены равномерно между ДГ. В противном случае одни из ДГ будет перегружен по активной мощности или, при неравномер­ ности распределения реактивных нагрузок, по току.,

Величина неравномерности распределения активных или ре­ активных нагрузок АР между двумя параллельно работающими ДГ определяется по формуле

тивная или реактивная мощность первого или второго ДГ на рас­ сматриваемом режиме , работы, ЯЛ10М— то же при номинальной нагрузке (в абсолютных единицах).

Так как при устойчивой параллельной работе дизель-генерато­ ров их скорости вращения будут одинаковыми, то для анализа распределения активных нагрузок на установившихся режимах

274

можно использовать статические характеристики САРС дизельгенераторов.

Идеальные статические характеристики САРС двух ДГ, рабо­ тающих параллельно и синхронизированных в точке 1 при работе на холостом ходу, представлены на рис. 10.13, а. Величинами Р\ и Р2 обозначены активные мощности ДГ в относительных едини­ цах. Наклоны статических характеристик приняты различными. При увеличении суммарной активной нагрузки станции до значе­ ния Р в = Р[ -f Р'о частота вращения обоих ДГ снижается с

до со2, а нагрузка между ДГ распределяется неравномерно. Активная нагрузка Р2 второго ДГ, имеющего статическую ха^

рактеристику с меньшим наклоном, будет больше нагрузки Р'г первого ДГ, имеющего характеристику с большим наклоном.

На рис. 10.13,6 показано распределение активных мощностей между первым и вторым ДГ в случае, когда их идеальные ста­ тические характеристики имеют одинаковый наклон, но синхро­ низация произошла при разной настройке регуляторов скорости (т. е. характеристики смещены относительно друг друга вверх и вниз). В этом случае Р^^>Р'0. Дизель-генератор, статическая ха­

рактеристика которого расположена выше, несет большую актив­ ную нагрузку.

На рис. 10.13, в представлены реальные статические характе­

щими зоны нечувствительности величиной е. Наличие зоны не­ чувствительности приводит к тому, что при одной и той же частоте вращения каждый ДГ может работать с разной нагрузкой, а между параллельно работающими ДГ нагрузка может быть, распреде­ лена неравномерно. При общей суммарной нагрузке станции Р в

возможно Р" < Р-,I или Р[ > Р'2. Величина неравномерности рас­

пределения нагрузок в относительных единицах ДР будет соответ­ ствовать диапазону изменения мощности одного ДГ в пределах зоны нечувствительности при условии постоянства частоты вра­ щения.

Как видно из рис. 10.13,6, треугольники АВС и abc подобны, причем АВ = б (наклон статической характеристики САРС), ВС= 1 (величина номинальной мощности одного ДГ в относительных еди­ ницах), ab = e (величина зоны нечувствительности), bc — АР (не­ равномерность распределения мощности).

Из условия подобия можно определить АР:

Уменьшение зоны нечувствительности е приводит к уменьше­ нию АР,, а уменьшение б — к увеличению АР. При 6= 0 равномер­ ное распределение нагрузок между параллельно работающими ДГ

со

Рис. 10.13. Статические характеристики САРС параллельно работающих ДГ

276

Если статические характеристики дизель-генераторов имеют одинаковую кривизну, то формула (10.13) для определения ДР остается справедливой. Если характер кривизны статических ха­ рактеристик различен, то очевидно, что

где Г — степень непрямолинейности.

Как видно из вышеизложенного, улучшение равномерности распределения нагрузок между параллельно работающими ДГ может быть достигнуто повышением требований к статическим характеристикам САРС: уменьшением величин е и Г.

Проведенный анализ справедлив для параллельной работы ДГ и с одинаковой, и с разной мощностью.

Распределение реактивных нагрузок зависит от САР напряже­ ния генераторов. Увеличение наклона статических характеристик регулирования напряжения и уменьшение их зон нечувствитель­ ности будет приводить к уменьшению неравномерности распреде­ ления реактивных нагрузок.

Автоматические устройства распределения активных нагрузок между параллельно работающими дизель-генераторами

Существующие САРС дизель-генераторов имеют относительно невысокие значения зон нечувствительности и непрямолинейности статических характеристик. Однако в ряде случаев неравномер­ ность распределения нагрузки между параллельно работающими ДГ с одноимпульсными САРС достигает 10—15%. В эту величину входит также и неравномерность распределения нагрузки, обуслов­ ливаемая неточностью установки наклонов статических характе­ ристик САРС.

Таким образом, если нагрузка электростанции будет номиналь­ ной (100%), то один ДГ, а при большом числе параллельно рабо-- тающих ДГ и несколько будут перегружены, что недопустимо. По­ этому при проектировании ДЭС и больших значениях е следует выбирать агрегаты заведомо большей мощности, чем это необхо­ димо по условиям обеспечения потребителей, что будет удорожать стоимость оборудования.

Для повышения точности распределения нагрузок на ДГ могут быть использованы двухимпульсные регуляторы скорости (PC). Если увеличить внутренние наклоны статических характеристик двухимпульсных PC до 6%, то можно снизить неравномерность распределения нагрузки также-примерно до 6% при относительно малых общих наклонах статических характеристик САРС.

Однако увеличение внутреннего наклона статических характе­ ристик САРС ухудшает качество переходных процессов. С целью

27?

уменьшения степени неравномерности распределения нагрузок вво­ дят также уравнительные связи между измерителями активной нагрузки PC. Благодаря этим.связям число оборотов ДГ, кото­ рый недогружен, возрастает, а число оборотов ДГ, который пере­ гружен, уменьшается. Неравномерность распределения нагрузки уменьшается. Точность распределения нагрузки при этом способе достигает 3%.

Так как в настоящее время двухимпульсные регуляторы ско­ рости пока еще не нашли широкого применения, то для распреде­ ления активных мощностей на установившихся режимах исполь­ зуются специальные устройства, называемые устройствами авто­ матического распределения активных нагрузок УРАН или мощ­ ностей УРАМ. Рассмотрим принципиальную схему УРАМ дизельгенераторов (рис. 10.14).

Измерительными элементами устройства являются два датчика активного тока ДАТ, на которые поступает сигнал от трансформа­ торов тока ТТ и напряжения ТН. Принцип действия этих датчиков был изложен в гл. 3. Измерительные элементы выдают сигналы, пропорциональные активному току каждого генератора. В резуль­ тате этого на потенциометрах R возникает напряжение гг„ых1 и и0Ых2, пропорциональное активной мощности Рл и Я2 каждого ДГ.

эмиттер — база транзисторов ПР, открывая их или закрывая в за­ висимости от направления тока. Транзисторы работают в релей­ ном режиме, подавая напряжение на выходные электромагнитные реле. Последние включают реверсивные электродвигатели, осу­ ществляющие затяжку или разгрузку пружин регуляторов ско­ рости.

Пусть вследствие неодинаковых наклонов статических характе­

грузка пружин PC Д\Г\, а статическая характеристика его САРС опускается. Статическая характеристика САРС Д2Г2 поднимается до тех пор, пока не будет выполнено условие Р\ = Я ”; частота тока со при этом остается прежней.

Устройства распределения активных мощностей позволяют уменьшить неравномерность распределения активных мощностей на установившихся режимах до 2—3%.

Недостатками описанных устройств являются:

1)необходимость усложнения схемы управления ДГ;

2)возможность возникновения автоколебаний (перераспреде­ лений мощности). Последние возникают в случае, если скорости вращения электродвигателей, изменяющих затяг пружины, будут чрезмерно велики, а зоны нечувствительности схемы измерения

278

Рис. 10.14. Схема устройства распределения активных мощ­ ностей параллельно работающих ДГ

279