Лекция №14

Тема 5.1. Распределение нагрузок между генераторами электростанций.

На ЭС могут работать генераторы различного типа, различной мощности. Возникает вопрос: как обеспечить при изменяющейся нагрузке наиболее экономичное ее распределение между отдельными агрегатами?

Зависимость расхода топлива от выдаваемой мощности у разных турбин разная. На рис. 1 приведены расходные характеристики паровых (1 а) и гидравлических (1 b) турбин.

Рис. 1

Они описываются уравнением:

,

где Т- расход энергосистем (топливо);а- расход энергосистем в режиме холостого хода;b, n - коэффициенты, зависящие от конструкции машины и характеристики топлива.

Рассмотрим вопрос оптимизации распределения нагрузки более подробно, с целью установить её экономический критерий.

Если разделить правую и левую часть приведенного уравнения на Р, получим:

. Здесь - удельный расход топлива.

Если на станции работают 2 агрегата с расходными характеристиками:

и ,

то полный расход топлива будет:

.

С учетом того, что ,

.

Т.о. получаем:

.

Для нахождения минимума этой функции возьмем первую производную и приравняем её нулю:

,

получаем:

,

что и является условием минимального расхода топлива, т.к. это равенство полностью соответствует вышеупомянутым расходным характеристикам:

и ,

продифференцированным соответственно по и по:

и .

Т.о. равенство первых производных от расходных характеристик и есть условие оптимального распределения нагрузок между агрегатами.

Значение определяет прирост расхода топлива на единицу вырабатываемой эл. энергии, например, кг/кВт ч.

Поясним это на следующем примере. На рис. 2 приведены зависимости для двух агрегатов. Они разные.

Рис. 2

Нетрудно заметить, что при увеличении нагрузки до т. А целесообразно загрузить Iагрегат, т.к. удельный расход топливау него меньше, чем уII– ого (). Но при дальнейшем росте нагрузки (начиная с т. А) будет целесообразно загрузитьIIагрегат, т.к. теперь.

Все генераторы отдельно взятой эл. станции работают параллельно. Каковы условия параллельной работы?

Это, прежде всего, равенство напряжений. Если это не соблюдается, возникают перетоки реактивной мощности от одного генератора к другому, которые вызывают дополнительные потери.

Во-вторых, требуется равенство частот и совпадение чередования фаз подключения на параллельную работу генераторов.

Генератор, подключаемый к эл. сети должен быть синхронизирован с ней. Различают 2 вида синхронизации: точная и грубая.

В первом случае генератор разгоняют до синхронной скорости и в момент, когда частота генератора точно соответствует частоте сети, включают выключатель генератора, предварительно возбужденный. Затем его нагружают.

Грубая синхронизация заключается в том, что невозбужденный генератор сначала подключается к эл. сети и работает, следовательно, как асинхронный эл. двигатель, затем включается его обмотка возбуждения и генератор нагружают.

Грубая синхронизация требует меньше времени для включения генератора, чем точная, поэтому применяется в аварийных ситуациях. Однако надо помнить, что толчки тока в обмотке статора могут достичь 5 – кратных значений по сравнению с ном. током, что отрицательно сказывается на эл. оборудовании.