11. Задачи и специфика автоматического регулирования частоты и активной

мощности на электрических станциях и в энергосистемах.

Частота является одной из важнейших характеристик электрической энергии. При изменении частоты у большинства потребителей, содержащих синхронные и асинхронные двигатели, меняется электромашинная мощность и соответственно производительность. По правилам технической эксплуатации необходимо поддерживать частоту (50 ± 0,1) Гц (допускается временная работа с отклонением частоты ± 0,2 Гц).

Отклонение частоты является следствием нарушения баланса мощностей турбины и генератора (нагрузки). В установившемся режиме при неизменном открытии регулирующего органа и частоте вращения мощность турбины равняется электромагнитной мощности генератора. Изменение нагрузки приводит к отклонению частоты вращения агрегата.

Для поддержания частоты вращения на заданном уровне необходимо все время сохранять баланс мощностей турбины и нагрузки. Если нагрузка меняется, то и мощность турбины должна измениться. Так как нагрузка системы все время меняется, то для поддержания постоянства частоты вращения агрегатов системы необходимо менять мощности, развиваемые турбинами так, чтобы все время сохранялся баланс мощностей, вырабатываемой и потребляемой. Такое непрерывное сохранение баланса мощностей в энергосистеме должно выполняться автоматически. Для этой цели все турбины снабжаются специальными регуляторами частоты вращения. В энергосистеме, помимо сохранения баланса мощностей, возникает задача распределения нагрузок между отдельными агрегатами. Решить ее только с помощью регуляторов частоты вращения нельзя. Для этой цели в энергосистемах используют дополнительные регуляторы – регуляторы частоты и мощности.

Автоматические регуляторы частоты вращения турбин Регулятор частоты вращения является первичным регулятором турбины и автоматически изменяет движущий момент турбины, воздействуя через регулирующий орган на впуск энергоносителя (пара, газа, воды). В качестве регулирующего органа тепловой турбины применяются регулирующие клапаны, а гидротурбины – направляющий аппарат.

Применяемые АРЧВ выполняются как регуляторы косвенного действия с гидравлическими усилителями и, несмотря на существенные конструктивные отличия, имеют одинаковую функциональную схему.

А РЧВ содержит:

- измерительное устройство 1 – датчик отклонения частоты вращения агрегата от заданного значения, отклонения частоты напряжения, ускорения или других параметров регулирования;- усилительно-преобразовательное устройство 2 – магнитные и гидравлические усилители;- гидравлический исполнительный механизм (ГИМ) З, воздействующий через регулирующий орган турбины (Т) на изменение впуска энергоносителя;- устройство коррекции 4 – жесткая (4') и гибкая (4'') обратные связи по положению главного или вспомогательного ГИМ;- задающее устройство 5 – механизм изменения частоты вращения – МИЧВ (иначе – механизм изменения скорости вращения – МИСВ, числа оборотов – МИЧО, механизм регулирования оборотов – МРО, механизм управления турбиной – МУТ).

Примеры механизмов для осуществления регулирования:

1. Центробежный регулятор частоты вращения Принципиальная схема центробежного регулятора частоты вращения

При изменении частоты вращения турбины Т, например в сторону уменьшения, центробежный маятник перемещает муфту, а поршень золотникового усилителя из среднего положения вниз. Масло под давлением начинает поступать в нижнюю полость гидравлического исполнительного механизма, а из верхней полости идет на слив. Поршень ГИМ, перемещаясь, воздействует на регулирующий орган турбины, увеличивая впуск энергоносителя.

2. Электрогидравлический регулятор частоты вращения В отличие от гидромеханических регуляторов, измерительное и задающее устройства, органы обратной связи и предварительный усилитель выполнены на электрических элементах. Это упрощает гидромеханическую схему и позволяет просто вводить в схему регулирования дополнительное воздействие по ускорению агрегата и сигналы от внешних устройств, например от устройства распределения активной мощности, от частотного корректора и др.

Распределение нагрузки между агрегатами Для поддержания частоты вращения агрегата следует настраивать регуляторы астатически. Однако для однозначности распределения активных нагрузок настройка характеристик должна быть выполнена по статическому закону. Распределение нагрузки происходит обратно пропорционально статизму характеристик регулирования. Если хотя бы один из агрегатов системы имеет астатическую характеристику, характеристика всей системы будет также астатической. В этом случае все изменения нагрузки воспримет на себя агрегат с астатической характеристикой. Если же в системе будет несколько агрегатов с астатическими характеристиками, характеристика системы также будет астатической. Однако распределение нагрузки между агрегатами, имеющими астатические характеристики, станет неопределенным. Поскольку нельзя допускать неопределенности в распределении нагрузки между агрегатами, регуляторы частоты вращения всех агрегатов должны быть настроены на статические характеристики