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

мых попарно параллельных линий (рис. 5-12), то ясно, что для получения минимальных размеров поля возмож­ ных режимов желательно, чтобы внешние характеристи­ ки проходили перпендикулярно нагрузочным.

Следовательно, при большом статизме нагрузочной характеристики 0П (рис. 5-12,а), что соответствует боль­ шому сопротивлению линии связи станции с системой, статизм внешней характеристики 0В должен быть вы­ бран малым.

Таким образом, при большом сопротивлении связи с энергосистемой в статических системах ГУВ должны

Рис. 5-12. Целесообразное взаимное расположение нагрузочных внешних характеристик.

а —при слабой связи станции с энергетической системой, он — велико; б — при сильной связи, — мало.

предусматриваться на каждом генераторе индивидуальные регуляторы возбуждения, настраиваемые с мини­ мальным статизмом на заранее выбранную среднюю уставку. В этом случае при обрыве цепи центрального регулирования поле возможных режимов с наибольшей вероятностью не будет выходить из допустимой зоны. В индивидуальные АРВ может быть 'введена фазовая зависимость для приближения друг к другу характери­ стик ВХ1 и ВХ2, что также действует в сторону уменьше­ ния режимного поля.

Наоборот, при малом сопротивлении линии, связы­ вающей ГЭС с мощной системой, когда 0„ мало

119

(рис. 5-12,6), в статических системах ГУВ не должно предусматриваться индивидуальных АРВ. Для получе­ ния наименьшего поля возможных режимов статизм внешних характеристик, имеющих место после обрыва центральных цепей, должен выбираться в этом случае возможно большим. Так, например, при указанном по­ вреждении генераторы могут переводиться на регулиро­ вание по закону поддержания постоянной заданной ре­ активной мощности (характеристика ВХ3) или, что про­ ще выполнить, tp = const.

В случаях, промежуточных по отношению к рассмо­ тренным выше, вопрос о необходимости индивидуаль­ ных регуляторов в статических системах ГУВ, возмож­ ности постоянной настройки внешних характеристик или необходимости их изменения при обрыве центральных цепей должен решаться, исходя из взаимного располо­ жения поля возможных и зоны допустимых режимов режимной диаграммы для данных конкретных параме­ тров станций и системы.

По режимной диаграмме легко определяется величи­ на изменения режима (напряжения, реактивной мощ­ ности), которое может произойти вследствие рассматри­ ваемого повреждения. Снижение возбуждения и сброс реактивной мощности происходят при расположении точ­ ки исходного режима на режимной диаграмм.? выше внешней характеристики послеаварийного режима, по­ строенной для соответствующей активной мощности; увеличение возбуждения и наброс мощности — при рас­ положении исходной точки ниже внешней характеристи­ ки. Точка послеаварийного режима лежит на пересече­ нии внешней характеристики с нагрузочной, проведен­ ной через исходную точку.

Соответствующие построения для максимально воз­ можных изменений режима показаны на рис. 5-11 пунк­ тиром.

При построении режимной диаграммы выбор расчет­ ного значения статизмов для характеристик НХ и ВХ и их начальных точек производится в каждом конкретном случае на основании рассмотрения реально возможных режимов с учетом их зависимости от количества вклю­ ченных агрегатов, состояния энергосистемы и других факторов (приложение 8).

120

5-5. ВЫВОДЫ

Рассмотрение установившихся режимов систем ГУВ, произведенное в настоящей главе и относящихся к ней приложениях 7—9 позволяет сделать следующие вы­ воды:

1. Расчет нормальных установившихся режимов си­ стем распределения может быть проведен аналитически с помощью линеаризации режимной диаграммы или гра­ фически, если необходим учет нелинейности характе­ ристик.

В результате расчетов определяются минимально до­ пустимые величины коэффициентов усиления системы распределения и системы регулирования напряжения или при известных коэффициентах — значения токов, напряжений и мощностей, характеризующие установив­ шийся режим Станции.

2. Минимально допустимый по условиям точности коэффициент усиления полной разомкнутой системы распределения с учетом объекта kvwm]m для любого па­ раметра распределения приблизительно равен 6*.

3. При настройке элементов ГУВ ложный сигнал в схеме уравнивания по методу мнимого статизма не соз­ дает опасных режимов для станции. Для уменьшения отклонения режима станции в этом случае рекомендует­ ся при проектировании выбирать малое напряжение между вершинами многолучевой звезды схемы распре­ деления и предусматривать в ее ветвях э. д. с. сме­ щения.

4. По условиям аварийного режима при ложном сигнале в системе уравнивания наилучшим параметром распределения является реактивная мощность генера­ тора, а до условиям удобства распределения реактивной нагрузки между генераторами, неравномерно загружен­ ными активной мощностью,— ток или напряжение ро­ тора.

По условиям максимально-допустимой мощности сиг­ нала, используемого в системе распределения, наиболее удобным параметром распределения является напряже­ ние 'ротора генератора.

5. Для уменьшения (в тех случаях, когда это необ-

* Для средних расчетных данных гидрогенераторов. Уточнение для конкретных случаев может быть произведено по формулам

§ 4-3.

121

ходимо) отклонения режима станции при ложном сигна­ ле в цепях регулирования напряжения статических си­ стем ГУВ рекомендуется:

а) при большом сопротивлении линии, связывающей станцию с энергетической системой, — устанавливать на каждом генераторе индивидуальные регуляторы на­ пряжения с воздействием на них центрального устройст­ ва здания и настраивать индивидуальные АРВ с мини­ мальным статизмом;

б) при малом сопротивлении линии связи — не пре­ дусматривать индивидуальных регуляторов возбужде­ ния и настраивать внешние характеристики генераторов с максимальным статизмом, вводя в отдельных случаях релейное изменение настройки.

ГЛАВА ШЕСТАЯ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ

ОПЫТ НАЛАДКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ГУВ

6-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В первые годы работы над групповым регулированием возбуж­ дения для определения правильности принятых направлений и проверки предложенных систем был поставлен широкий производ­ ственный эксперимент, состоявший в разработке и испытаниях на ряде ГЭС систем ГУВ, построенных ш различных принципах. Результатом этого эксперимента должен был явиться выбор луч­ ших принципов построения этих систем.

Соответственно все системы после их внедрения подвергались специальным испытаниям по единой программе. По мере проведе­ ния исследований, отраженных в настоящей работе, проверка их основных выводов тоже производилась путем испытаний той или

ГУВ материал систематизирован по основным показателям их ра­ боты.

6-2. ТОЧНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

Как указывалось в § 1-3, системы ГУВ, не предусматриваю­ щие принудительного распределения реактивной нагрузки, не мо­ гут обеспечить требуемую точность распределения.

122

Действительно, опыт наладки и эксплуатации показал, что на­ строить эти системы таким образом, чтобы достаточно длительное время обеспечивалась удовлетворительная точность распределения, оказывается невозможным.

На Гизельдонской ГЭС (АРВ типа Тирриль), например, по­ грешность распределения доходила в эксплуатации до ±15% но­ минального тока ротора. Особенно трудно оказалось получить тре­ буемые характеристики в случае применения эл-ектромапнитного корректора напряжения вследствие нелинейности его характери­ стик и их зависимости от частоты, старения выпрямителей и т. д. На Эзмннской ГЭС это явление усугублялось влиянием гистере-

Рис. 6-1. Расчетная характеристика устано­ вившихся значения напряжения ротора (Белореченская ГЭС).

Точками отмечены значения, измеренные при испытаниях.

зиса возбудителей, соединенных по схеме самовозбуждения. По­ грешность распределения здесь доходила до ±25%, в связи с чем, как уже упоминалось, ввод устройства в эксплуатацию без монта­ жа схемы автоматического распределения оказался невозможным. В системах с автоматическим распределением последнее происхо­ дит достаточно стабильно и точно. На Мингечаурской и Цимлян­ ской ГЭС погрешность не превышает ±5%, на Гюмушской ГЭС ±0,5%, на той же Эзмнвской ГЭС после введения схемы уравни­ вания погрешность не превышает ±2,5%.

Расчет систем распределения по условиям точности, методика которого изложена в гл. 5, дает достаточно хорошее совпадение с опытом.

На рис. 6-1 показана зависимость установившихся значений на­ пряжения ротора Ир.уст от заданных (средних) значений иРо, полу­

123

нанесены также точки, соответствующие этой зависимости, снятые опытным путем. Для удобства сопоставления данные расчета и опыта сведены в таблицу.

Как видим, измеренные и рассчитанные значения примерно совпадают.

Втом же приложении 10 приведен аналитический расчет по условиям точности распределения, результаты которого практически совпали с опытом.

Взаключение настоящего раздела о точности автоматического распределения реактивной нагрузки представляет интерес ознако­ миться с опытом эксплуатации систем с распределением по напря­ жению ротора с точки зрения их работы при (неодинаковых темпе­ ратурах обмоток роторов.

Наибольшая разность температур имеет обычно место при пуске одного из генераторов после длительного отключения; в этом случае ток ротора и реактивный ток такого генератора имеют бо­ лее высокие значения, чем таковые для остальных работающих ма­ шин, что, как указывалось в приложении 7, приводит к временной перегрузке пускаемого генератора.

Для станций, генераторы которых обычно не бывают предель­ но загруженными реактивной мощностью, допустимость такого ре­ жима сомнения не вызывала, и соответствующие системы ГУВ нормально эксплуатируются на Каховской, Дубоссарской, Эзминской, Верхне-Свирской, Камской ГЭС и др. Из эксплуатационного опыта кратковременная перегрузка пускаемого генератора оказа­ лась нежелательной только для Цимлянской ГЭС, где в связи с имеющимися техническими ограничениями нагрузки роторов ге­ нераторов в качестве параметра распределения был принят ток ротора.421*

1 Номинальное напряжение ротора равно 167 в.

124

6-3. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

Зоны устойчивости систем автоматического распределения, лег­ ко найденные «а электронной моделирующей установке (см. гл. 4), не могли быть, конечно, определены в натуре как в силу трудно­ стей создания неустойчивого режима в эксплуатационных условиях,

Рис. 6-2. Влияние исходного режима на устойчивость урав­ нивания (Цимлянская ГЭС, астатическое уравнивание по реактивной мощности, kj = k} м).

а — активная мощность равна номинальной; б —активная мощность равна нулю.

так и в силу невозможности требуемого для этой цели увеличения коэффициентов усиления реально установленной аппаратуры ГУВ. Не могло быть также произведено сравнение различных систем автоматического распределения на одной и той же станции вслед­ ствие дороговизны аппаратуры ГУВ и трудоемкости монтажных работ.

125

Тем не менее упомянутый широкий производственный экспери­ мент, состоявший во внедрении различных систем ГУВ на ряде станций и испытании этих систем по единой программе, дает воз­ можность проверить качественные результаты произведенного анализа и убедиться в правильности сделанных выводов.

На рис. 6-2 показаны кривые, характеризующие процесс урав­

Рис. 6-3. Влияние величины компаундирования на устой­ чивость уравнивания (Белореченская ГЭС, астатическое уравнивание по реактивной мощности; активная мощ­ ность равна нулю).

a) kj = kj ПОрМ; б) kj = 0,5kj порм; в) kj = о.

диаграмма снята при номинальной активной нагрузке генераторов, вторая — в режиме синхронного компенсатора.

Из рисунка ясно видна определенная в гл. 4 зависимость устойчивости системы автоматического распределения и скорости затухания переходного процесса в ней от исходного режима гене­ ратора.

Как было найдено при анализе, уменьшение коэффициента мощности при заметном компаундировании ведет к уменьшению запаса устойчивости автоматического распределения.

На рис. 6-3 показано влияние величины коэффициента усиле­ ния компаундирования k j на процесс автоматического уравнивания

реактивных нагрузок. Опыты произведены на Белореченской ГЭС

стройка по номинальному режиму в соответствии с указаниями, содержащимися в [Л. 6].

126

Кривые подтверждают отмеченную в гл. 4 зависимость устой­ чивости автоматического распределения от величины коэффициента усиления компаундирования но индивидуальному току генераторов.

Как следует из материалов гл. 4, введение компаундирования по среднему току в значительной степени стабилизирует систему

Рис. 6-4. Влияние компаундирования по среднему току на устойчивость уравни­ вания (Белореченская ГЭС, астатическое уравнивание по реактивной мощности,

а— компаундирование по индивидуальному току генераторов; б —компаундирование по среднему току.

автоматического уравнивания. Кривые, приведенные на рис. 6-4, подтверждают этот вывод.

В гл. 4 было определено, что статические системы распределе­ ния по напряжению ротора должны быть весьма устойчивыми. Опыт наладки и эксплуатации подтверждает это. Уравнивание в указан­ ных системах происходит обычно при апериодическом характере процесса или с очень незначительным перерегулированием. На рис. 6-5 показана осциллограмма процесса уравнивания в стати­ ческой системе распределения по напряжению ротора генераторов

127

Дубоссарской ГЭС. Коэффициент усиления системы распределения в рассматриваемом случае был выбран в 4 раза больше минималь­ но допустимого по условиям точности. Несмотря на столь большую величину коэффициента, уравнивание происходит почти апериоди­ чески.

На рис. 6-6 приведена кривая, показывающая процесс автома­ тического уравнивания в астатической системе распределения по

Рис. 6-5. Процесс уравнивания (Дубоссарская ГЭС, ста­ тическое уравнивание по напряжению ротора, Р = О,

k J = k J норм)-

Рис. 6-6. Процесс уравнивания (Волжская ГЭС имени В. И. Ленина, астатическое уравнивание по напряжению ротора, р = 0,ЗРном),

ла 30%. Коэффициент усиления системы распределения выбирался

128