книги из ГПНТБ / Некоторые вопросы исследования режимов и параметров корабельных электроэнергетических систем

активная и индуктивная составляющие этого сопротивле­ ния устремляются к бесконечности одновременно и с одина ковой скоростью, в результате чего

Общего доказательства этого положения нет, однако его справедливость устанавливается на любом конкретном примере.

Характер изменений, которым подвергаются элементы матриц / > 7 * [ к ] при разобщении цепи в различных точках, можно показать на следующих примерах:

- для исходного состояния

- для разобщения в точке

- для разобщения в точках # и с

827

второго генератора, в точке а3 - отключение секционно­ го автомата ГРЩ, в точке tfy— отключение фидера отсечно­ го щита, в точке£ -отключение фидера группового щита/ схематически показана на рис.4.12(в проекциях на оси

Изложенные выше закономерности позволяют предло­ жить следующий порядок расчета напряжений в узловых точках ЭСК:

I/ в соответствии с видом исследуемого процесса

2/ вычисляются правые части уравнений системы

3/ методом исключения переменных вычисляются про­ екции напряжений в узловых точках.

Эта последовательность действий реализуется в об­ щем алгоритме для ЭСК с двумя генераторами. Расчеты по п.1 производятся в подготовительной части алгоритма, если параметры элементов ЭСК в течение процесса прини­ маются неизменными. При г°обходимости учета насыщения магнитных цепей или иных факторов, влияющих на величи­ ны параметров, расчет по всем пунктам 'товторяется на каждом шаге численного интегрирования. Ьиделирование сложного перехода осуществляется путем замены условий, управлящих операциями по п.1.

328

Обобщая сказанное в данном параграфе, можно сде­ лать следующие выводы.

1% Полученная для ЭСК типовой эквивалентной схемы система уравнений /4-28/ позволяет рассчитывать напря­ жения в узловых точках на любой момент переходного про­ цесса, а также в стационарном режиме системы.

Уравнения /4-28/ наилучшим образом согласуются с системой дифференциальных уравнений ЭСК; кроме расчета напряжений они обеспечивают функцию согласования коор­ динат параллельно работающих генераторов.

2.Вывод уравнений /4-28/ громоздок, однако, вопервых, он дает наиболее строгие результаты, во-вторых, может быть легко распространен на любую систему радиаль­ ной структуры /с различным числом генераторов,ступеней распределения нагрузки, эквивалентных элементов нагруз­ ки/ с помощью формальных операций, состоящих в замене индексов в выражениях проводимостей и коэффициентов.

3.Применение к уравнениям /4-28/ топологического метода анализа дает возможность с помощью простых прие­ мов найти те изменения, которые происходят с уравнения­ ми при аварийных и эксплуатационных изменениях структу­

ры ЭСК.

При любом состоянии ЭСК уравнения для узловых на­ пряжений являются частным случаем исходных уравнений

/4-28/.

4. Рассмотренные положения I и 2 справедливы для цепи произвольной структуры /не только радиальной/.По­ этому при переходе к иному типу электроэнергетических систем необходимо заново вывести только выражения для коэффициентов уравнений /4-28/; правила же преобразо­ вания уравнений остаются прежними.

3 3 0

Глава У. ^СЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЭСК

§ 5-1. Исследование устойчивости корабельной электро­ энергетической системы метолом Физического мо­

делирования

До недавнего времени считалось, что динамическая устойчивость ЭСК при набросах нагрузки вполне обеспе­ чена. Проверке подлежит лишь динамическая устойчи­ вость при к.з. В отношении статической устойчивости ЭСК предполагалось, что запас апериодической устойчи­ вости очень высокий, а самораскачивание возможно толь­ ко при очень неблагоприятных условиях, связанных со значительными активными сопротивлениями в цепи стато­ ра генератора или нелинейностями в системах регулиро­ вания скорости агрегатов и возбуждения генераторов. Теперь картина несколько изменилась.

В настоящее время в ЭСК все вире применяется дли­ тельная параллельная работа генераторов с разнородны­ ми (паровыми, газовыми, ДВС) первичными двигателями (ПД), оборудованными к тому же разнотипными (одно- и двухимпульсными) регуляторами. Все чаще в составе та­ ких ЭСК встречается мощные потребители со сложными периодическими графиками работы. Таким образом, струк­ тура ЭСК становится все более сложной, вклвчащей мно­ гочисленные взаимосвязанные нелинейные элементы с рез­ ко отличащимися динамическими и статическими характери­ стиками. Характер вненних возмущений для ЭСК усложняет­

ся, режимы работы становятся напряженнее. Все это приводит к тому, что в отдельных случаях уже в процес­ се проектирования судна у специалистов судостроитель­ ной и машиностроительной промышленности возникают сом-

331

нения в работоспособности проектируемой ЭСК. В частно­ сти, отдельными специалистами машиностроения высказыва­ лось мнение о том, что большое отличие в динамических характеристиках ТГ и ДГ неизбежно приведет к "развалу" их параллельной работы не только при к.з. в ЭСК, но и при набросах нагрузки. В связи с этим целесообразно было проанализировать устойчивость работы современной автоматизированной ЭСК в нормальном и аварийном режи­ мах с учетом указанных выше неблагоприятных факторов.

В настоящем параграфе излагаются результаты тако­ го исследования, выполненного на физической модели. В качестве объекта исследования была принята ЭСК, обла­ дающая следующими особенностями, существенно влияющими на переходные процессы в системе:

-наличие на электростанции двух самовозбуждающихся синхронных генераторов МСК 1875-1500 с разнородны­ ми ПД (ТГ и ДГ) и резко отличающимися инерционными постоянными агрегатов Ту (соответственно 10 и 1,8 сек);

-возможность применения разнотипных регуляторов

скорости вращения (РСВ) ТГ и ДГ (двухимпульсных и одноимпульсннх) с различными статическими и динамическими характеристиками регулирования, а также возможность применения различных систем распределения активных нагрузок между ТГ и Д Г ;

-наличие в составе электрической нагрузки мощных потребителей с периодическими графиками работы;

-наличие устройств (АЛЛ, АПС), производящих авто­ матическое переключение потребителей на другой источ­ ник электроэнергии.

Всвязи с указанными особенностями ЭСК исследова­ лись следующие вопросы: а) статическая устойчивость параллельной работы ТГ и ДГ и характер распределения

332

активной нагрузки между ними при различных системах регулирования турбины и дизеля; б) динамическая устой­ чивость параллельной работы ТГ и ДГ в нормальном ре­ жиме при наличии мощной периодической нагрузки, в ре­ жиме аварийного переключения потребителей с одной электростанции на другую, при к.з. на фидерах, а так­ же способность электростанции восстановить нормаль­ ный режим асинхронной нагрузки после отключения к.з.

Моделирование ЭСК

Физическое моделирование ЭСК осуществлено в соот­ ветствии с теорией подобия и моделирования /Ч5,4б_7 на электродинамической модели [ № ] путем выполнения условий подобия каждого из основных элементов модели соответствующему элементу-оригиналу и граничных ус­ ловий.

Структурная схема электродинамической модели ЭСК приведена на рис. 5-1. С помощью модельных генераторов МГ-1 и МГ~2 выполнено моделирование синхронных ма­

строены с помощью специального комплекса электрических машин и статических элементов, модели РСВ (М Р С ) с помощью АВМ. Электрическая нагрузка смоделирована с помощью асинхронных двигателей (.АДЭ ) с нагрузоч­ ными генераторами (/7/ ) и регуляторами момента сопро­

ные агрегаты (Д-/-*) для моделирования потребителей

333

(Д/1Г), модель устройства распределения активной на­ грузки ( УРАН ) между генераторами при их парал­ лельной работе, автоматические выключатели (

Ад ) и другую аппаратуру.

Электродинамическое подобие модельных (МГ-15-1000) и натурных (MCK-I875-I500) генераторов достигнуто пу­ тем выполнения условий: I) равенства в о.е. всех ре­ активных и активных сопротивлений обмоток модели и оригинала; 2) подобного насыщения магнитопроводов; 3) однородности процессов во времени (критерия гомохронности)} 4) подобия механических процессов, отно­

сящихся к агрегату в целом и выполняющихся при модели­ ровании ПД.

Системы самовозбуждения смоделированы на основе выполнения граничных условий подобия на входе и выхо­ де АРН путем построения модельных ССВ на раздельных универсальных элементах (секционированных трансформато­ рах тока, трансформаторах напряжения, дросселях насы­ щения). В качестве измерительного, промежуточного орга­ нов и контура частотной коррекции в составе КН при­ менены элементы регуляторов промышленных образцов. Пу­ тем соответствующей настройки секционированных элемен­ тов ССВ и КН воспроизведены статические и динамичес­ кие характеристики регулирования: статизм внешних

335

характеристик без КИ , точность регулирования с /у/у , фазочувствительность, точность частотной кор­ рекции, потолок возбуждения, динамическое отклонение напряжения и временные показатели при набросах и сбро­ сах номинальной и половинной нагрузки по току при

cos(f> = 0,3 т 0,4. По данным осциллограмм, пог­ решность моделирования динамических характеристик ССГоригиналов находилась в пределах от 0 до 20#.

Моделирование дизеля и турбины осуществлено в соот­ ветствии с принципиальной схемой, рассмотренной в § 4-2. Необходимая степень самовыравнивания ПД подучена

для модели турбины ( кс, - 1,0 ) за счет включения в якорную цепь добавочного сопротивления, а для модели

агрегата, являющееся важным условием их подобия, до­ стигнуто для модели ТГ за счет дополнительных инерци­ онных дисков, а для модели ДГ - с помощью специально разработанной схемы компенсации избыточного момента инерции ( см. § 4-2). Схема позволила получить для мо­ дели ДГ величину Т7 = 1,8 сек » что соответствовало оригиналу. При этом весьма малое по сравнению с запаздывание в действии схемы (0,04 сек ) не могло ис­ казить исследуемые процессы.

Моделирование РСВ турбины и дизеля выполнено с ромощью электрических моделей на основе подобия диффе­ ренциальных уравнений, описывающих натурные и модель­ ные регуляторы ( см. § 4-2).

На двух АВМ типа ШТ-5 и дополнительных блоках нелинейностей построены математические модели РСВ тур­ бины и дизеля, которые введены в физическую модель с

336