книги из ГПНТБ / Росман Л.В. Групповое управление возбуждением синхронных генераторов гидроэлектростанций

В связи с общеизвестностью этих мероприятий они здесь не рассматриваются.

Представляется целесообразным кратко рассмотреть лишь ме­

компаундирования каждого генератора подается средний ток ста­ торов всех машин, подключенных к системе автоматического рас­ пределения

В приложении 3 рассмотрено влияние КСТ на точность рас­ пределения реактивных нагрузок. Рассмотрим теперь влияние КСТ на устойчивость распределения.

При основном движении токи всех генераторов одинаковы и компаундирование по среднему току проявляет себя так же, как

Рис. 4-21. Зоны устойчивости статических систем распределения по реактивной мощности, режим 3.

и обычное компаундирование по индивидуальному току генера­ тора.

В частности, проявляется в полной мере действие компаунди­ рования при к. з. в энергосистеме или при увеличении угла пере­ дачи.

Иное положение имеет место при относительном движении ге­

При этом приращение среднего тока Д/р.реди = 0 и, следователь­ но, действие компаундирования при КСТ на относительном движе­ нии не сказывается.

Исчезновение (при относительном движении генераторов) по­ ложительной обратной связи, осуществляемой компаундированием, уменьшает коэффициент усиления полной разомкнутой системы автоматического распределения и, следовательно, действует в сто­ рону увеличения устойчивости относительного движения.

1 Подобные схемы применялись также ВЭИ и ВНИИЭ для обеспечения устойчивости параллельной работы регуляторов воз­ буждения сильного действия.

80

Граница устойчивости относительного движения при этом опре­ делится горизонтальной прямой, проведенной с ординатой предель­ ного кч при k j = 0.

Па рис. 4-22 приведены границы устойчивости астатической си­ стемы распределения по Q.

Для относительного движения при обычном компаундировании

Рис. 4-22. Границы устойчивости астатиче­ ской системы распределения по Q.

а — для относительного движения при обычном ком­ паундировании—линия /, при компаундировании по среднему току — линия 2; б — для основного движе­ ния при схеме с ЦУР—линия 1, при схеме с урав­ ниванием— линия 3.

ме с уравниванием границей является линия 3, в то время как при схеме с центральным распределителем (ЦУР)— линия 1.

Таким образом, при компаундировании по среднему току сум­ марная зона устойчивости системы с уравниванием определяется прямоугольником АОВС, а системы с ЦУР — треугольником АОВ.

Следовательно, компаундирование по среднему току как сред­ ство стабилизации эффективно для систем с автоматическим урав­ ниванием реактивных нагрузок и неэффективно в системах с ЦУР.

4-8. ВЫВОДЫ

Отраженные в настоящей главе исследования устойчивости систем автоматического распределения показывают возможность и удобство применения приве­ денных в гл. 3 основных уравнений для анализа пере-

90

ходных режимов систем ГУВ и позволяют сделать сле­ дующие выводы:

1. Наилучшим параметром распределения по усло­ виям устойчивости и скорости затухания переходного процесса в системе ГУВ является напряжение ротора генератора.

По тем же условиям реактивная мощность и ток ротора генератора в качестве параметров распределения практически равноценны. Применение полного тока ста­ тора в качестве параметра распределения не рекомен­ дуется.

2.Статические системы автоматического распределе­ ния по напряжению ротора обладают значительно более высокой устойчивостью, чем использующие тот же пара­ метр распределения астатические системы.

При распределении по другим параметрам соотноше­ ние запасов устойчивости статических и астатических систем зависит от конкретных условий и должно опре­ деляться расчетом.

3.Системы ГУВ с автоматическим уравниванием ре­ активных нагрузок обладают более высоким запасом устойчивости в основном движении и легче могут быть стабилизированы в относительном движении, чем систе­ мы с центральным распределителем реактивных на­ грузок.

4.Устойчивость систем автоматического распределе­ ния мало зависит от величины сопротивления линии свя­ зи станции с энергетической системой и величины на­ пряжения шин.

5.Устойчивость систем автоматического распреде­ ления изменяется с изменением исходного режима гене­ ратора, причем в зависимости от расчетных данных ге­ нератора и величины коэффициента компаундирования наименьший запас устойчивости может иметь место ли­

бо в чисто активном, либо в чисто реактивном 'режи­ ме. Поэтому проверка устойчивости систем распреде­ ления должна 'производиться « обоих упомянутых ре­ жимах.

6. Введение компаундирования по среднему току па­ раллельно работающих генераторов является эффектив­ ным средством повышения устойчивости систем автома­ тического распределения, выполненных по принципу уравнивания нагрузок.

91

ГЛАВА ПЯТАЯ

УСТАНОВИВШИЕСЯ РЕЖИМЫ СИСТЕМ

ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

5-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Одной из основных задач, поставленных при изучении устано­ вившихся режимов станций, снабженных системами группового управления возбуждением, является разработка методики их рас­ чета, позволяющей определять оптимальную настройку ГУВ и на­ ходить установившиеся значения токов, напряжений и мощностей,

допустимых величин коэффициентов усиления системы распреде­ ления и системы регулирования напряжения, а также к нахожде­ нию погрешностей распределения и отклонений напряжения в раз­

Однако для уста,повившихся режимов оказывается возможным упростить решение. В настоящей главе, исходя из основных урав­ нений, получены более простые и удобные для расчета выражения Они требуют для своего решения подстановки величии, которые обычно в эксплуатации известны или легко могут быть определены.

Наряду с разработкой методики расчета установившихся ре­ жимов, пригодной для конкретных случаев, второй основной зада­ чей является общий анализ и разработка требований, которые сле­ дует предъявлять к структуре и настройке элементов ГУВ для по­ лучения наилучших результатов с точки зрения нормальных и ава­ рийных установившихся режимов.

В свете упомянутых задач в § 5-2 и 5-3 даны уравнения и структурные схемы установившегося нормального режима систем распределения и систем регулирования напряжения, а также мето­ дика их аналитического и графического расчета.

Параграф 5-4 содержит методику расчета аварийных режимов и пыбора схем и параметров настройки систем ГУВ по условиям этих режимов.

В предыдущих главах производилась оценка параметров рас­ пределения по условиям точности и устойчивости автоматического распределения. В настоящей главе и относящемся к ней приложе­ нии 7 производится оценка параметров распределения по некото­ рым условиям установившегося режима.

К настоящей главе относятся также материалы приложения 8, в котором рассмотрены внешняя характеристика станции и харак­ теристика нагрузки, приведенная к ее шинам.

Рассмотрение всех вопросов ведется в свете основных требо­ ваний к системе ГУВ, сформулированных в гл. 1.

92

5-2. НОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

1. Расчет с помощью основных уравнений

Как показано в гл. 4, рассмотрение процесса относи­ тельного движения генераторов, имеющего место при действии системы автоматического распределения, целе­ сообразно производить при условии постоянства напря­ жения на шинах станции.

Полагая в основных уравнениях (3-59) — (3-63), вы­ веденных для этого условия, оператор р = 0, можно лег­ ко получить уравнения установившегося режима

Эти уравнения могут быть использованы для расче­ та установившихся режимов систем распределения. Од­ нако практическое их применение встречает затрудне­ ния, связанные с громоздкостью предварительного вы­ числения коэффициентов С и k.

Н3 iв. в •

93

Учитывая, что в практике расчеты установившихся режимов производятся значительно чаще, чем расчеты переходных режимов', целесообразно преобразовать уравнения установившегося режима таким образом, что­ бы для них можно было использовать практически бо­ лее легко вычисляемые величины.

Желательно также привести уравнения к виду, по­ зволяющему сделать некоторые общие выводы относи­ тельно требуемой точности систем распределения, опти­ мальной структуры схем ГУВ, их настройки и т. д.

2. Объект регулирования и его коэффициент усиления

Для упрощения уравнений установившегося режима в соответствии с поставленной в предыдущем пункте за­

щается звеном, входным параметром которого является составляющая тока возбуждения возбудителя, даваемая

нератор (с устройством компаундирования), причем со­ четание параметров этих звеньев изменяется в зависи­ мости от принятого параметра распределения.

Таким образом, звено «объект регулирования» заме­

1 Д л я р а с ч е т о в п е р е х о д н ы х р е ж и м о в п р е д в а р и т е л ь н о е в ы ч и с л е ­ н и е С и k и п о л ь з о в а н и е в ы в е д е н н ы м и в гл . 3 о с н о в н ы м и у р а в н е н и я ­

м и я в л я е т с я н е и з б е ж н ы м .

94

Из тех же уравнений для случая распределения по ре­ активной мощности

Здесь коэффициенты М и N находятся по (4-11) и (4-12). Теперь нетрудно записать, что для системы распре­

деления по Q

Аналогично могут быть получены выражения коэффи­ циентов усиления объектов регулирования для других параметров распределения:

для J

режима приобретают предельно простой вид (рис. 5-1)*. Представление схемы в таком виде особенно удобно тем, что коэффициент усиления объекта регулирования может быть подсчитан не только по формулам (5-5) — (5-7), требующим знания величин С и k, но и по обычно имеющимся при проектировании и эксплуатации харак­ теристикам возбудителя и компаундированного генера­ тора, а также может быть легко определен опытным пу­ тем; для этого достаточно снять зависимость /? = /(/в.вг)

врассматриваемом режиме генератора при U—const.

*Выше рассмотрено звено й0о; подробно о звене k T см. сле­

дующий пункт.

95

3. Коэффициент усиления и допустимая погрешность системы распределения

Вторым звеном структурной схемы рис. 5-1 является звено с коэффициентом усиления k r , замещающее собой устройство автоматического распределения реактивной нагрузки по параметру R.

На структурных схемах гл. 3

Необходимо учесть, что в режиме, совпадающем с за­ данным, г = 0. Тогда для установившегося режима можно

записать:

Соответственно коэффициент усиления полной разомк­ нутой системы автоматического распределения с учетом объекта регулирования определяется как произведение коэффициентов усиления звеньев схемы рис. 5-1:

Как и для всякой статической системы автоматиче­ ского регулирования, установившаяся ошибка статиче­ ской системы автоматического распределения опреде­ ляется по величине коэффициента усиления полной ра­ зомкнутой системы &рег г и величине исходного рассогла­

сования гисх—по формуле

96

Если под гст= гд01[ понимать максимально допустимую

погрешность распределения (см. гл. 1), то из (5-9) можно получить:

За максимально возможное расчетное рассогласование по реактивной мощности, имеющее место в установив­ шемся режиме при отключенной системе автоматического распределения1, естественно принять величину номиналь­

ной реактивной мощности

а для других параметров распределения—величину, определяемую выражением

Как показано в гл. 1, допустимая погрешность по реактивной мощности для гидрогенераторов, имеющих обычные параметры, может быть принята в среднем

( 1- 12)

а п =0,0865 ^ДОП 1 н•

Тогда из (5-10), (5-11) и (4-1) минимально допустимый по условиям точности коэффициент усиления полной разомкнутой системы распределения по любому пара­ метру

с фактическим рассогласованием по току (напряжению) ротора, имеющим место в случае рассогласования по реактивной мощности <7исх= <3н при номинальных активной мощности и напряжении шин. Вследствие нелинейности характеристики J=f(Q) величина /исх

является фиктивной, применяемой только для расчета.

Обычно sm<pi( = 0,6, и тогда

Таким образом, минимально допустимый коэффи­ циент усиления полной разомкнутой системы распреде­ ления для всех параметров имеет одну и ту же величи­ ну, что является естественным следствием поставленно­ го в § ;1 -3 условия, согласно которому во всех случаях определяющей является одна и та же погрешность по то­ ку ротора.

Зная в каждом определенном случае k06, можно по (5-13) легко определить минимальный коэффициент уси­ ления собственно системы распределения реактивной нагрузки:

Полученная по (5-12) величина £ рег г мин соответствует допустимым погрешностям распределения по различ­ ным параметрам для обычных гидрогенераторов, кото­ рые даны ориентировочно в гл. 1.

Для уточнения в необходимых случаях значений &реггмин и гдоп по данным конкретного генератора можно

копределенным по (1-11) и (1-12) средним величинам. При рассмотрении областей устойчивости систем ав­

томатического распределения (см., например, рис. 4-13) бывает нужно определять зависимость минимально до­ пустимого коэффициента усиления системы распределе­

98