Регулирования возбуждения генератора
На протяжении ряда десятилетий возбуждение генераторов осуществлялось только лишь от генератора постоянного тока, выступающего в роли возбудителя. Такая система возбуждения называется электромашинной.
Эти системы возбуждения использовались совместно с автоматическим регулятором возбуждения пропорционального действия (АРВПД).
В настоящее время возбудители постоянного тока вытесняются полупроводниковыми (тиристорными) возбудительными системами, которые составляют основу автоматического регулятора возбуждения сильного действия (АРВСД).
Функции АРВСД:
1. Устойчивое регулирование напряжения генератора во всех эксплуатационных режимах с заданной точностью.
2. Повышение статической и динамической устойчивости работы генератора в электроэнергетической системе.
3. Демпфирование послеаварийных качаний роторов синхронных машин в системе.
4. Ограничение перегрузок электрических машин по току статора и току ротора.
5. Обеспечение режимов пуска и включения в сеть методами точной син-
хронизации и самосинхронизации, а также для эффективного гашения магнитного поля при действии релейных защит.
6. Обеспечение работы генераторов в системах группового регулирования напряжения генераторов электроэнергетической системы.
Для исполнения этих функций АРВСД реагирует не только на отклонения режимных параметров (напряжения и частоты), но и на производные этих и других параметров (ток возбуждения if).
Первая и вторая производные угла пространственного положения ротора генератора прямо пропорциональны отклонению частоты Δf и производной частоты Δf ' = f '.
Статическую устойчивость (СУ) электроэнергетической системы на практике удобно оценивать с помощью области устойчивости, которая строится в плоскости коэффициентов регулирования. Границы области СУ зависят от изменения режима работы генератора и коммутации схемы электрической станции и ЛЭП.
Для возможности работы с одной настройкой регулятора важно иметь наиболее широкую область СУ. В связи с этим для получения широкой области СУ необходимо иметь дополнительные стабилизирующие сигналы, например, по скорости изменения тока возбуждения .
При настройке АРВ проверяется действие регуляторов в различных условиях и выбираются такие уставки стабилизирующих сигналов, при которых обеспечивается устойчивое регулирование и увеличение СУ. Но при этом настройка АРВ, выбранная из условий демпфирования малых колебаний, часто не совпадает с оптимальной, которая выбрана из условий подавления больших колебаний.
Для расчета статической и динамической устойчивости целесообразно
иметь математическое описание, под которым понимается закон регулирования и параметры АРВ.
Под законом регулирования обычно понимают совокупность режимных параметров ЭЭС, подаваемых на измерительный элемент АРВ. Это может быть один или несколько режимных параметров. Чаще всего в качестве режимных параметров, подаваемых на измерительные элементы АРВ, являются:
а) напряжение на шинах генератора либо напряжение за повышающим трансформатором на шинах высшего напряжения (напряжение в контролируемой точке);
б) частота этого напряжения в контролируемой точке;
в) ток возбуждения ротора.
АРВСД дает принципиальную возможность поддерживать практически постоянное напряжение в контролируемой точке, причем во всех эксплуатационных режимах, в т. ч. переходных процессах.
АРВПД обеспечивает постоянное поддержание поперечной составляющей переходной ЭДС .
При выполнении приближенных практических расчетов это позволяет учитывать значение:
– при АРВСД – Uгq = const за xг = 0;
– при АРВПД – Е'q = const за x г= .
Закон регулирования и параметры АРВ определяют изменения вынужденной составляющей ЭДС ΔΕqe синхронной машины, обусловленной действием АРВ.
Математически это изменение определяется по формуле
,
где Тp – постоянная времени измерительного элемента АРВ; Тe – постоянная времени силового элемента АРВ; – передаточная функция АРВ по параметру ΔПj; ΔПj – параметры регулирования.
Это выражение является справедливым как для АРВПД, так и АРВСД. При этом АРВПД и АРВСД будут различаться между собой только лишь передаточной функцией и параметрами АРВ.
В некоторой идеализации эти передаточные функции могут определяться так:
АРВПД – ;
АРВСД – ,
где – коэффициент усиления канала регулирования по отклонению напряжения; – коэффициент усиления канала регулирования по отклонению частоты; – постоянная времени дифференцирующего звена, которое моделирует канал по частоте; К1f – коэффициент усиления канала регулирования по первой производной частоты; Т1f – постоянная времени дифференцирующего звена, которое моделирует канал регулирования по первой производной частоты;
АРВПД и АРВСД различаются между собой:
а) величинами коэффициентов по отклонению напряжения (по точно-
сти поддержания напряжения) в контролируемой точке ;
АРВПД = 15; 25; 50 ;
АРВСД = 25; 50; 100; 150; 200 ;
б) способу стабилизации автоматического регулирования.
АРВПД стабилизация осуществляется введением либо увеличенной постоянной времени в измерительные элементы напряжения, либо применением гибкой отрицательной обратной связи, которая охватывает обмотку возбуждения и в результате увеличивает эквивалентную постоянную времени возбуждения Тв .
В АРВСД стабилизация регулирования осуществляется с помощью использования каналов регулирования по производным режимных параметров.
Вопросы и задания для самопроверки
1 . Основные требования, предъявляемые к установившемуся и послеаварийному режимам.
2 . Понятие осуществимости режима.
3 . С чем связан уровень частоты в системе?
4 . С чем связан уровень напряжения в электроэнергетической системе?
5 . Собственные сопротивления и проводимости в электроэнергетической системе, их физическая сущность.
6 . Максимальные и предельные нагрузки, их определение.
7 . Графическое и аналитическое определение значения ЭДС .
8 . Почему появился термин «практические критерии статической устойчивости»?
9 . Определение статической устойчивости для простейшей электроэнергетической системы.
10 . Запас статической устойчивости. Его определение графически и аналитически.
11 . В чем состоят особенности регуляторов возбуждения пропорционального (АРВПД) и сильного (АРВСД) действия?
12 . Как влияет АРВ на статическую устойчивость?
13 . Пропускная способность элемента электроэнергетической системы по пределу передаваемой мощности.
14 . Задачи и цели расчета статической устойчивости электроэнергетической системы.
15 . Какими критериями оценивается статическая устойчивость для асинхронного двигателя?
16 . Что понимается под законом регулирования и как он математически
записывается для АРВПД и АРВСД?
17 . В чем главное отличие между АРВПД и АРВСД?
18 . Как представляется в схеме замещения (при грубых расчетах) синхронная машина без АРВ, с АРВПД и АРВСД?
Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 166;