Тема 7.2. Назначение и виды автоматического регулирования (АРВ).

Назначение АРВ.

Функции автоматического регулирования возбуждения (АРВ) генераторов:

1.Поддержание напряжения на выводах генератора на

заданном уровне;

2. Распределение реактивной нагрузки между параллельно

работающими генераторами;

3. Повышение устойчивости параллельно работающих

генераторов.

Все АРВ, реагирующие на знак и величину отклоне­ния регулируемого параметра (напряжение или ток) на­зываются регуляторами пропорциональ­ного действия.

Основным назначением автоматических регуляторов воз­буждения (АРВ) является быстрое и значительное увели­чение (форсировка) возбуждения генераторов и синхрон­ных компенсаторов до наибольшей величины, которую обеспечивают системы возбуждения при нарушениях нор­мального режима, сопровождающихся понижением напря­жения или увеличением тока.

Реагируя на небольшие отклонения регулируемого на­пряжения (порядка ±0,5% и меньше), АРВ повышают предел статической устойчивости электростан­ций, т. е. увеличивают ту предельную мощность, которая может быть передана в энергосистему при медленном возрастании нагрузки.

В нормальном режиме АРВ облегчают работу персонала по распределению реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами и по поддержанию требуемого уровня напряжения на шинах электростанций.

По принципу действия АРВ делят на 2группы:

1. Электрические АРВ. Реагируют на отклонение

напряжения или тока генератора от заданного значения и

подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку

возбуждения возбудителя от внешних источников питания;

3. АРВ с выпрямительными системами возбуждения:

высокочастотная, тиристорная, бесщеточная.

Компаундирование возбуждения генераторов.

Напряжение генератора определяется по формуле Uг=Ег-jIг·Хг, где Ег – э.д.с генератора, Iг – ток генератора, Хг – сопротивление обмотки статора генератора. Из формулы видно, что при изменении тока нагрузки генератора изменяется напряжение генератора на величину падения напряжения (jIг·Хг) в обмотке статора генератора.

Схема компаундирования синхронного генератора

Полным током.

Рис. 101а. Схема компаундирования синхронного генератора полным током.

ТА - трансформатор тока;

ТL - промежуточный трансформатор;

RRS - установочный реос­тат;

VS - вып­рямитель;

G- статор генератора;

LG -обмотка возбуждения синхронного генерато­ра;

GE- возбудитель;

LE- обмотка возбуждения возбудителя;

RRE- реостат возбуждения возбудителя;

SFE – контакты реле форсировки возбуждения;

RE – сопротивление форсировки возбуждения.

Схема компаундирования синхронного генератора полным током поддерживает напряжение генератора Uг, используя ток I₂ от трансформатора тока ТА для компенсации падения напряжения в обмотке статора генератора.

Вторичный ток I₂ трансформатора тока ТА, пропорциональный току генератора Iг, проходит через промежуточный трансформатор TL, выпрямляется с помощью полупроводникового выпрямителя VS и подаётся в обмотку возбуждения LE возбудителя GE.

Выпрямленный ток Iк, называемый током компаундирования, проходит по обмотке LE в том же направлении, что и ток от возбудителя Iв. Поэтому суммарный ток в обмотке возбуждения возбудителя, равный Iв+Iк, зависит не только от положения реостата в цепи обмотки возбуждения RRE, но и от величины тока Iк пропорционального току генератора Iг. При увеличении тока статора генератора Iг напряжение генератора Uг понижается, но устройство компаундирования увеличивает ток Iк в обмотке LE, и напряжение Uг генератора восстанавливается.

Контакты SFE и сопротивление RE осуществляют форсировку возбуждения при внешних КЗ. При внешних КЗ напряжение Uг генератора резко уменьшается, но при этом срабатывает релейная защита и контактами SFE закорачивает сопротивление RE, что приводит к резкому увеличению тока возбуждения Iв и соответственно увеличению напряжения Uг.

Основным назначением промежуточного трансформатора TL является согласование значений тока компаундирования и вторичного тока ТА, а также отделение цепей трансформатора тока от цепей возбуждения генератора. Установочный реостат RRS используется для установки степени компаундирования и для плавного увеличения или уменьшения тока Iк при включении и выводе из работы RRS.

При подборе сопротивления реостата RRS и коэффициента трансформации трансформатора TL должна быть обеспечена, с одной стороны, возможно большая форсировка возбуждения, а с другой — устойчивая работа устройства компаундирования УК.

Устройство УК потребляет от трансформаторов тока значительную мощность поэтому УК подключаются к отдельному комплекту трансформаторов тока.

Рис.101б. Характер изменения напряжения генератора, оснащенного устройством компаундирования.

Особенностью схемы при подключении УК к основной обмотке LE возбуждения возбудителя является наличие порога компаундирования (рис.101б). Это явление состоит в том, что ток от УК начинает поступать в обмотку возбуждения возбудителя не сразу, а лишь после того, как напряжение на выходе УК станет выше напряжения на обмотке LE, создаваемого током Iк.

Основным недостатком УК является то, что оно реагируя на изменение тока генератора Iг и не учитывает характер тока генератора (cosφ), который влияет на величину э.д.с. генератора Ег.

Схема компаундирования полным током компенсирует только падение напряжения на сопротивлении обмотки статора генератора согласно формуле U_Г=Eг-jIн×Хг,но никак не учитывает изменение э.д.с. Ег от характера тока нагрузки. При чисто активной нагрузке Ег мало изменяется. При индуктивной нагрузке Ег значительно уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения Uг, а при емкостной нагрузке Ег увеличивается, что приводит к увеличению напряжения Uг.