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

Тогда допустимое расхождение характеристик

статизма а, = 5>/0, определяется допустимое расхождение характе­ ристик однотипных генераторов1:

4V n= °.635%-

Настройка характеристик с такой высокой точностью является весьма затруднительной. Особенно тяжелые условия имеют место при АРВ с существенно нелинейными характеристиками (электро­ магнитные корректоры, фазовое компаундирование).

При наличии на параллельно работающих генераторах АРВ различных типов погрешность значительно увеличивается.

Независимо от настройки АРВ внешняя характеристика гене­ ратора при АРВ статического типа всегда имеет определенный разброс, обусловленный гистерезисом магнитных систем, что осо­ бенно сказывается для возбудителей с самовозбуждением, рабо­ тающих при малых коэффициентах определенности.

На рис. ЗП-1 прямые ВС и DE представляют собой линеаризи­

рованные отрезки восходящей и нисходящей ветвей рабочей харак­ теристики возбудителя2, прямая ОА — характеристику его цепи параллельного возбуждения. Точки К и F соответствуют крайним

возможным режимам возбудителя при данном сопротивлении цепи возбуждения, а отрезок K G — A u B— возможному разбросу значений

напряжения возбудителя и, следовательно, тока ротора.

Как известно, коэффициент определенности [Л. 18, 20]

по статическим характеристикам требует такой же или еще более высокой точности настройки.

2 Под рабочей характеристикой понимается зависимость на­ пряжения возбудителя от его тока возбуждения при работе возбу­ дителя на ротор генератора.

Ml

разброс Л«в.доп = Ю % . Тогда из вышеприведенной формулы допу­

стимая ширина петли гистерезиса 6ив.доп = 1,3%.

Практически ширина петли гистерезиса f)u„ бывает значитель­

но больше, доходя до 5—7%, что, следовательно, приводит к недо­ пустимому разбросу значений токов роторов.

Помимо постоянных погрешностей распределения, обусловлен­ ных рассмотренными выше причинами, имеют место погрешности, вызываемые неодинаковым нагревом обмоток различных генера­ торов.

Значительные погрешности появляются также вследствие изме­ нения характеристик АРВ с течением времени из-за старения вы­ прямителей, изменения затяжки

пружин и т. in.

Вследствие всех этих причин получить желаемую точность без применения принудительного рас­ пределения реактивных нагрузок, как показал опыт, не удается.

При отсутствии группового управления возбуждением, когда персоналу приходится время от времени изменять уставки инди­ видуальных АРВ, он одновремен­ но производит корректировку рас­ пределения нагрузок, не вызываю­ щую в этом случае затруднений. При системах ГУВ без автомати­ ческого распределения нагрузок таковое приходится довольно ча­ сто производить вручную, что в эксплуатации малоприемлемо.

Таким образом, для получе­ ния удовлетворительной точности распределения в системе ГУВ должны быть предусмотрены спе­ циальные мероприятия.

В качестве одного из упомя­ нутых выше специальных меро­ приятий для повышения точности

распределения было предложено [Л. 7] производить компаундирова­ ние возбуждения генераторов не по току статора каждого из них, а по среднему току всех генераторов, объединенных системой ГУВ.

Это мероприятие, однако, не может дать полного эффекта. Действительно, пусть при отсутствии компаундирования пол­

ный ток статора генератора

Л — о + />

j — рассогласование между величинами тока данного генератора

и среднего тока генераторов станции. Обозначим

При компаундировании по среднему току в устройства компаун" дирования подается средний ток. В этом случае новая величина тока генератора

У2 а1~{~/’

Из двух последних выражений следует, что применение ком­ паундирования по среднему току, уменьшая по сравнению с ин­ дивидуальным компаундированием отклонение тока генератора от среднего значения, тем не менее не может уменьшить исходного отклонения, имеющего место при отключенном компаундировании ', и, следовательно, с этой точки зрения является недостаточно эф­ фективным 21.

ПРИЛОЖ ЕНИЕ 4 (к § 1-3)

ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ СИСТЕМ ГУВ НА СТАНЦИИ С ГЕНЕРАТОРАМИ, ИМЕЮЩИМИ НЕОДИНАКОВЫЕ СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К ШИНАМ

В § 1-2 рассмотрены требования к распределению реактивной нагрузки при групповом управлении применительно к случаю рас­ пределения между однотипными генераторами.

143

Рассмотрим особенности распределения рёактивной нагрузки между генераторами (или группами генераторов), имеющими не­ одинаковые схемы присоединения к общим шинам.

В отличие от распределения между однотипными генераторами возможности произвольного распределения реактивной нагрузки между разнотипными группами генераторов крайне ограничены. Большей частью это распределение получается вынужденным и определяется условиями регулирования напряжения.

Для примера рассмотрим станцию с двумя секциями шин, связанными через трансформатор, не имеющий возможности регу­ лирования под нагрузкой (рис. 4П). Здесь однотипные генераторы,

Рис. 4П. Станция с неоднотипными гене­ раторами.

подсоединенные к каждой из секций шин, сведены в группы I и П- Пренебрегая, как и прежде, падением напряжения от активных токов и в активных сопротивлениях, запишем систему уравнений

Кирхгофа для такой схемы:

144

Задав произвольно два из неизвестных, получим третье в виде однозначной функции,. Так, например, могут быть заданы одно из напряжений и коэффициент распределения. В этом случае второе напряжение получится вынужденным.

Однако обычно из общесистемных условий задаются напряже­ ния на шинах. Тогда распределение реактивной нагрузки между группами генераторов определяется по (4П-5) и является вынуж­ денным.

Соответственно вопрос об определении требований к распреде­ лению реактивной нагрузки между неоднотипными генераторами отпадает, и задача группового управления возбуждением для та­ кой станции сводится к задаче управления каждой из групп гене­ раторов в отдельности в зависимости от заданной величины напря­ жения на своей секции шин.

Обратим внимание еще на следующее обстоятельство.

Рассматривая рис. 4П и выражение (4П-5), легко заметить, что число независимых переменных в приведенных уравнениях равно числу степеней свободы схемы станции.

Действительно, для управления режимом ъ части реактивной мощности и напряжения шин станции, изображенной на рис. 4П, имеется две степени свободы: возможность изменения возбужде­ ния генератора / и генератора II.

Таким образом, число задаваемых независимых аргументов системы уравнений Кирхгофа не должно быть больше числа степе­

На этом можно было бы столь подробно не останавливаться, если бы не предлагались системы ГУВ, на которые наряду с неза­ висимым регулированием напряжения на нескольких секциях воз­ лагались еще задачи распределения реактивных нагрузок по неза-

1 Вследствие ограниченности срока службы используемых в на­ стоящее время устройств для регулирования коэффициента транс­ формации под нагрузкой применение их в системах ГУВ в настоя­ щей книге не рассматривается.

145

висимому закону без соблюдения условий (4П-6). В свете ска­ занного ясно, чти эти системы не смогли бы выполнить возлагав­ шихся на них задач.

Следует отметить, что в практике редко встречаются случаи, когда число имеющихся степеней свободы схемы превышает число секций шин. В тех же случаях, когда наличие неиспользованных степеней свободы позволяет задать дополнительно независимый аргумент, величина этого аргумента ограничивается допустимыми нагрузками всех элементов схемы станции. Обычно пределы, в ко­ торых может быть задана величина дополнительного аргумента, оказываются в связи с этим весьма узкими.

Из всех станций, на которых осуществлены или запроектиро­ ваны системы ГУВ, лишь на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина число степеней свободы превышало (на единицу) число задаваемых уровней напряжения. Однако располагаемая мощность свободной группы, состоящей из двух генераторов, настолько относительно мала, что практически не может быть использована для изменения вынужденного распределения, определяемого условиями регулиро­ вания напряжения.

П Р И Л О Ж Е Н И Е 5

(к гл. 3)

ОБОСНОВАНИЕ И АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ

УРАВНЕНИЙ СИСТЕМ ГУВ

1. Частные производные составляющих тока статора

Дифференцируя уравнения Г(3-2) и (3-3) по э. д. с. и углам сдвига роторов, получим значения частных производных, исполь­ зуемые в дальнейшем:

Я* + ЛЯ* = (Я* + ЛЯ*)(1-»«)+

рого порядка и вычитая из полученного уравнения исходное значе-

147

(3-1G) — (3-19).

Поясним физический смысл входящих в уравнение (3-15) вели­

чин.

По известному определению собственное (входное) сопротив­ ление ветви i схемы замещения может быть найдено по формуле

(3-1 а). Из (3-17), (5П-4) и (5П-7)

Подставляя сюда значение собственного сопротивления, по­ лучим:

где х'и — есть собственное сопротивление при переходном режиме

генератора

* Здесь коэффициенты С в отличие от предыдущего не получе­

ны как частные производные какого-либо режимного параметра генератора. Однако для однотипности уравнения переходных про­ цессов в роторе с другими уравнениями системы ГУВ коэффициен­ там этого уравнения присвоены индексы, аналогичные указанным в § 3-2, п. 2.

148

Таким образом, Т,ш есть постоянная времени переходного про­

Соответственно первый член (3-15) отражает изменение э. д. с. рассматриваемого генератора вследствие изменения напряжения возбудителя при условии постоянства э. д. с. прочих генераторов и

прочих параллельно работающих генераторов рАб/, и скорости изменения их э. д. с. рДЕал-

Окончательно изменение э. д. с. генератора определяется нало­

3. Уравнение регулирования по напряжению

Из векторной диаграммы генератора с учетом допущения о ра­ венстве реактивных сопротивлений генератора по осям получим:

UH-=(Ec H - ^ n ) 2 + ( W 2-

Беря частные производные напряжения по э. д. с. и углу, с уче­ том (5П-1) запишем:

(5П-14) 149

При равенстве исходных режимов однотипных генераторов

Простой подстановкой сюда значений собственных и взаимных сопротивлений нетрудно показать, что при равенстве параметров генераторов

хik (5П-15)

С учетом этого получаем весьма существенный вывод, что случае равенства исходных режимов однотипных генераторов

4.Уравнение регулирования по току статора

Полный ток статора может быть записан в виде

/z 4-

‘dl + V

Коэффициенты С определяются дифференцированием этого выра­

жения.

С учетом (5П-1) можно получить:

Найденные коэффициенты позволяют по уравнению (3-30), приведенному в § 3-2, найти отклонение полного тока статора по известным отклонениям э. д. с. и углов сдвига роторов генера­ торов.

Отметим, что это уравнение неприменимо для режима холосто­ го хода генератора, подключенного к сети, так как частные произ­

150