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

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 (к гл. 4)

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ. СХЕМА И МЕТОДИКА,

ПРИНЯТЫЕ ПРИ РЕШЕНИИ ОСНОВНЫХ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ

В расчетах устойчивости систем ГУВ, результаты которых приведены в настоящей книге, принимались следующие параметры основного оборудования и аппаратуры регулирования.

а) Сопротивления генератора:

По принятому допущению x dr = x qv.

б) Сопротивление повысительного трансформатора блока:

х т= 0,13.

в) Сопротивления блока:

х Г = x dr + х т= 1,17; х'г — 0,47; х " =0,348.

г) Постоянные времени генератора (в секундах): при разомкнутом статоре

^ э = 2'5-- Г" = °,053; Г” =0,1;

при работе на шины бесконечной мощности (через повысительный трансформатор)

_ = 1,0

Td =Tdо / =о.озэ; тя = т яз — • - 0,03.

д) Постоянная инерции ротора Тр — 6,5 сек или в относитель-

е) Демпферный коэффициент при работе на шины бесконечной мощности1, определяемый по [Л. 9] с учетом коэффициента 1,1 на механическое демпфирование (см. 6П-1).

D = 1,1 (0,0605 cos2 3 + 0,0291 sin2 3).

1 Подробнее о демпферном коэффициенте см. ниже.

151

ми схемами, полученными в гл. 3, показана на рис. 6П. На рисун­ ке приведена схема для анализа астатической системы распреде­ ления по реактианой мощности. Схемы для других случаев со­ ставляются аналогично. Над входными сопротивлениями указаны передаточные функции, определенные для случая x„+i = 0 в соот­ ветствии с приведенымн выше численными значениями пара­ метров.

Правильность решения проверялась путем аналитического рас­ чета по критериям Гурвица нескольких из снятых на машине зон устойчивости. При этом имело место вполне удовлетворительное совпадение расчетных и опытных данных.

Исследование качества процесса распределения производилось путем нанесения на область устойчивости изолиний, соединяющих точки с одинаковым качеством процесса.

* Соответствует параметрам применяемой в настоящее время аппаратуры,

152

Вопрос о выборе показателей качества переходного процесса не имеет однозначного решения. Вместе с тем при выборе различ­ ных показателей изолинии могут в той или иной мере изменяться.

Врассматриваемой задаче отфеделение качества процесса необходимо для возможности сравнения различных систем распре­ деления. Поэтому выбранный критерий качества не столько должен давать абсолютную характеристику процессов, сколько обеспечи­ вать возможность их сравнительной оценки.

Ванализируемых случаях имеют место как периодические, так

иапериодические процессы; поэтому принятый критерий качества должен обеспечивать одинаковый подход к тем и другим. С этой точки зрения здесь не могут быть применены показатели качества, основанные, например, на сравнении амплитуд соседних периодов или на определении частот колебаний.

Поставленным условиям, очевидно, наиболее полно отвечал бы Интегральный критерий, например типа J |&r(t)\dt, однако он не­

удобен вследствие трудоемкости планиметрирования кривых.

С другой стороны, как указано в § 4-2, с практической точки зрения имеет существенное значение скорость процесса автомати­ ческого распределения.

Поэтому в настоящей работе оценка качества процесса произ­ водилась по постоянной времени т эквивалентной экспоненты, аппроксимирующей кривую переходного процесса (в случае апе­ риодического ее характера) или ее огибающую (в случае периоди­ ческого характера кривой).

Несмотря на некоторую субъективность аппроксимации, этот метод весьма удобен вследствие его малой трудоемкости. Вместе с тем он обеспечивает достаточно одинаковый подход как к перио­

с учетом принятых в настоящей работе допущений и коэффициен­ та 1,1 на механическое демпфирование определится по формуле

Ясно, что по этой же формуле может быть подсчитано D для

случая синфазного (основного) движения роторов нескольких генера­ торов станции. Результаты таких расчетов для разных режимов приведены ниже.

Очевидно, что значение £>м°кс =£>макс = 0,066 является макси­ мально возможной величиной D для генераторов данного типа, по­

скольку оно соответствует работе непосредственно на шины беско­ нечной мощности при 6=0.

Способ определения значения демпферного коэффициента для сложного движения группы генераторов в литературе не описан и вывод его выходит за рамки этой книги.

1J54

не может быть меньше полученной для случая работы генераторов

Проверка, проведенная на математической машине, показала, что изменениевеличины демпферного коэффициента в указанных пределах практически не влияет на размеры зоны устойчивости.

Таким образом, пренебрежение изменением величины D при

изменениях режима генераторов не может оказать влияния на пра­ вильность сравнительной оценки устойчивости различных систем ГУВ.

На этом основании все расчеты производились при постоянной величине демпферного коэффициента £> = 0,06.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 (к гл. 5)

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ j

ПО НЕКОТОРЫМ УСЛОВИЯМ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА

В гл. 1 произведена оценка параметров распределения по усло­

ваются по показателям, не требующим количественного определе­ ния, а именно — по условиям удобства выполнения и эксплуатации систем ГУВ.

1 Предложено Н. И. Соколовым.

Для однотипных генераторов, одинаково загружённых актив­ ной мощностью, равенство реактивных нагрузок соответствует так­ же равенству всех других параметров распределения. При неоди­ наковых активных нагрузках генераторов это равенство нару­ шается.

Пусть часть генераторов, например, работает в режиме син­ хронного компенсатора. В этом случае уравнивание реактивных мощностей (реактивных токов) приводит к недоиспользованию на­ грузочной способности роторов компенсаторов. Распределение по полному току, .напротив, приводит к перегрузке роторов этих ма­ шин. В обоих случаях при переводе в режим синхронного компен­ сатора требуется автоматически вносить поправки в систему распре­ деления.

Отсюда следует, что наилучшим параметром распределения с точки зрения удобства согласования режимов генераторов, .неоди­ наково загруженных активной мощностью, является ток (или три рав­ ных температурах обмоток— напряжение) ротора генератора, по­ скольку именно ток ротора определяет предельную нагрузку машин, имеющих активную мощность меньше номинальной.

Оценивая удобство эксплуатации при распределении по полно­ му току, .необходимо иметь также в виду, что при отрицательной реактивной нагрузке генераторов имеет место ложная работа си­ стемы распределения, так как увеличение возбуждения в этом слу­ чае ведет не к увеличению, как обычно, а к уменьшению полного тока.

Вследствие этого возможности распределения по полному току ограничиваются станциями, работающими со значительной реактив­ ной нагрузкой.

Выбор тока ротора или напряжения ротора в качестве пара­ метра распределения должен производиться с учетом удобства вы­ полнения системы автоматического распределения.

Действительно, вследствие малой величины мощности, которая может быть снята с измерительного шунта, для использования тока ротора в схеме распределения требуется обычно промежуточное усиление.

Сигнал практически неограниченной мощности может быть по­ лучен, если за параметр распределения принять напряжение ротора, причем в этом случае, естественно, не требуется никакого измери­ тельного устройства: .напряжение ротора может быть подано в схе­ му ГУВ непосредственно с колец ротора.

При одинаковых температурах обмоток равенству токов рото­ ров соответствует равенство их .напряжений, в связи с чем эти па­ раметры (по условиям установившегося режима) равнозначны.

При пуске генератора температура обмотки его ротора ниже температуры обмотки работающих машин, вследствие чего его ро­ тор загружается больше.

По мере нагревания нагрузка «холодного» генератора умень­ шается и за 20—40 мин уравнивается с нагрузкой других машин.

Поэтому даже при номинальной нагрузке работающих генера­ торов перегрев обмотки ротора пущенного генератора не пре­ высит допустимое значение. По опытным данным местных нагре­ вов ротора также не наблюдается, и, следовательно, эксплуатацион­ ное неудобство распределения по напряжению ротора, связанное

150

С возможностью перегрузки «холодного» генератора, не является значительным.

Таким образом, произведенное рассмотрение показывает, что по условиям удобства эксплуатации систем ГУВ .наилучшим пара­ метром распределения является ток ротора, а по условиям удобства выполнения систем ГУВ — напряжение ротора генератора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 (к гл. 5)

ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА НАГРУЗКИ

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Установившийся режим станции, снабженной автоматическим регулированием возбуждения, определяется ее внешней характери­

бой зависимость напряжения шин станции от ее суммарной реактив­ ной мощности:

U = f,(Q).

Характеристика нагрузки, приведенная к шинам станции, пред­ ставляет собой зависимость суммарной реактивной мощности, отда­ ваемой станцией, от напряжения ее шин и описывается уравнением

Q = h(U).

Для краткости эту характеристику будем называть . на г ру ­ з о ч н о й .

Как показано в § 5-3, внешняя характеристика станции и ха­ рактеристика нагрузки, приведенная к шинам станции, могут быть выражены также в зависимости от любого из режимных парамет­ ров, функционально связанных с реактивной мощностью генерато­ ров. Это .необходимо, например, для совместного анализа систем регулирования напряжения и автоматического распределения реак­ тивной нагрузки.

В указанном случае при построении внешней и .нагрузочной ха­ рактеристик удобно по оси абсцисс откладывать значения того ре­ жимного параметра R эквивалентного генератора, который приме­

няется в качестве параметра распределения.

Таким образом, в общем виде уравнение внешней характери­ стики приобретает вид:

U = Ft (R),

и уравнение нагрузочной характеристики:

R = Ft (U).

При рассмотрении отдельного генератора статизм внешней ха­ рактеристики выражают в процентах от номинальной величины R,

157

например в процентах номинальной реактивной мощности генерато-' ра. Применительно к станции в целом статизм ее внешней характе­ ристики может быть выражен двояко: относительно суммарной ре­ активной мощности включенных агрегатов или относительно суммар­ ной реактивной мощности всех установленных генераторов станции.

Внастоящей работе статизм внешней характеристики станции отнесен к установленной мощности агрегатов, т. е. к постоянной ве­ личине, или, что равнозначно, выражен в абсолютных единицах (ки­ ловольт на мегавольт-ампер реактивной мощности).

Вотличие от внешних характеристик выражение статизма на­ грузочных характеристик в относительных единицах в общем виде затруднительно в связи с отсутствием однозначной зависимости ме­ жду мощностью станции и пропускной способностью линий пере­ дач.

Однако для каждого конкретного случая статизм нагрузочной характеристики, приведенной к шинам станции, может быть выра­ жен в абсолютных единицах или отнесен к установленной мощности станции, что дает возможность рассматривать внешнюю и нагрузоч­ ную характеристики на общей режимной диаграмме.

Коэффициенты статизма внешней и нагрузочной характеристик не являются постоянными величинами, а зависят от ряда факторов, что рассматривается ниже.

2. СТАТИЗМ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Статизм внешней характеристики станции, как и внешней характе­ ристики отдельного генератора при индивидуальном регулировании, зависит от активной мощности станции и от частоты сети. Эта за­ висимость достаточно изучена и легко определяется.

Коэффициент статизма внешней характеристики станции зави­ сит в общем виде также от числа включенных агрегатов, что долж­ но учитываться при анализе. В частности, эта зависимость имеет особенно важное значение для случая участия станции в автома­ тическом общесистемном регулировании напряжения с распределе­ нием реактивных нагрузок между станциями в соответствии со специально настроенными внешними характеристиками последних

[Л. 1].

Рассмотрим сначала станцию, не имеющую группового регули­ рования.

Уравнения регулирования для каждого из п генераторов, рабо­

тающих на общие шины и имеющих одинаковые статизмы индиви­

158

Уравнение регулирования станции в целом

где нагрузка станции

Q z — Q 1+ Q 2 + ■••+ Q n

и статизм станции

(8П-2)

Таким образом, суммарный статизм станции с индивидуальным регулированием является переменной величиной, зависящей от коли­ чества включенных агрегатов.

В системах группового управления возбуждением с регулирова­ нием по варианту «а», т. е. не имеющих центрального регулятора, суммарный статизм определяется таким же образом.

Обращаясь к системам ГУВ с центральным регулятором, рас­ смотрим сначала так называемый естественный статизм [Л. 6] ста­ тических систем, определяемый коэффициентами усиления звеньев системы регулирования и в первую очередь коэффициентом усиле­ ния (крутизной выходной характеристики) центрального регулятора напряжения ЦРН.

Уравнение характеристики статического центрального регуля­ тора может быть записано в виде

ординат.

Статизм <зх можно считать постоянным, не зависящим от числа

генераторов.

В общем случае ток управления, поступающий от центрального регулятора в систейу возбуждения каждого генератора, может быть упрощенно представлен выражением

сит от числа подключенных агрегатов, что соответствует бесконечцоц мощности выхода регулятора.

J 59

При а = 0 ток управления генератором /ц р г = ц-р. умень

шается пропорционально числу агрегатов, что соответствует конеч­ ной постоянной величине мощности выхода регулятора.

Из (8П-3) и (8П-4) получим:

Полагая, что при постоянной величине напряжения величина реактивной мощности генератора определяется током управления, запишем:

а-ф §п

(8П-7)

и

Qv = nQr.

Интересно отметить, что при р = О

“ Г = л о в = си

и, следовательно, выражение (8П-7) сводится к (8П-2). Таким обра­ зом, статизм станции с центральным регулятором, имеющим беско­ нечную мощность выхода, изменяется с количеством генераторов так же, как статизм станции без центрального регулятора,

а _ 1

= а* ~пс ~ п °и’

и уравнение регулирования (8П-6) в применении к каждому генера­ тору запишется в виде

Д{У + ои(Эг = 0.

При конечной и постоянной мощности выхода регулятора сум­ марный статизм от числа включенных агрегатов не зависит:

св С

|60