Дослідження режиму синхронного генератора когенераційної установки при паралельній та Автономній роботі з урахуванням явища насичення магнітної системи генератора Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.316.722.9

Чередник Н. Г.1, Бялобржеський О. В.2

1Аспрант, Кременчуцький нац/ональний унверситет iMeHi Михайла Остроградського, Украна

E-mail: natali_alex_2008@mail.ru

2Канд. техн. наук, доцент, Кременчуцький нац/ональний ушверситет iMeHi Михайла Остроградського, Украна,

ДОСЛ1ДЖЕННЯ РЕЖИМУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА КОГЕНЕРАЦ1ЙНО1 УСТАНОВКИ ПРИ ПАРАЛЕЛЬН1Й ТА АВТОНОМН1Й РОБОТ! З УРАХУВАННЯМ ЯВИЩА НАСИЧЕННЯ МАГН1ТНО1

СИСТЕМИ ГЕНЕРАТОРА

Зважаючи на nopie^HO невисоку потужтсть генераторiв когенерацшних установок та Хх роботу пара-лельно з мережею, потужтсть якоХможе перевищувати потужтсть машини, виникаеряд задач пов 'язаних з перерозподтом потоюв енергй у результуючт схем1за умов несиметрй навантаження. Цей перерозподщ як показано в poбoтi, призводить до змти ятсних показнитв функцюнування як генератора, так i системи електропостачання. На niдставi аналiзу вiдoмиx npийoмiв щодо вiдoбpаження проце^в насичення сталi магн-тноХ системи синхронноХ машини, з використанням теори електричних машин, з урахуванням несиметри навантаження розроблено модель синхронного генератора. В nакетi в1зуального програмування виконано моделювання системи електроспоживання малого промислового тдприемства в складi якоХ використовуеться синхронний генератор. Проведено серю ексnеpиментiв з мтащею роботи синхронного генератора,з урахуванням насичення сталi,на комплексне навантаження паралельно з мережею та автономно. В pезультатi аналiзу часових залежностей nаpаметpiв режиму встановлено вплив несиметри на динамiчнi показники пара-метpiврежиму та вiдмiченo суттевий вплив несиметри при паралельнтpoбoтi з системою електропостачання. Отримат результати можуть бути використат при noбудoвi систем керування збудженням машини в умовах несиметри навантаження.

Ключов1 слова: синхронний генератор, когенерацшна установка, несиметричний режим, насичення магн-тноХ системи.

ВСТУП

Не можливо ввдокремити питання генераци електрично! енергп в1д питання керування синхронними генераторами (СГ). Питання керування СГ в склада електрично! станцп загального призначення за активною потужтстю, реактивною потужтстю в нормальних, аваршних та по-ставаршних режимах яшсно дослщжеш та покладеш в основу побудови в1дпов1дних систем та автоматизова-них електроенергетичних комплекав [1]. Але робота СГ при генераци енергп у склад1 електричних станцш вщизняеться ввд роботи у склада технолопчних комплекав чи систем шдприемств. Достатньо висош вимоги до якосп електрично! енергй, яю вщбип у нормативних документах, та вимагають вщповщних заходав до шдтримки показнишв якосп в мережах загального призначення за-безпечують генеруючим установкам електричних станцш сприятлив1 умови функщонування. На ввдшну в1д генеруючих установок шдприемств де, зважаючи на вщсутшсть жорсткого контролю до якосп електрично! енергп у вузлах цехових мереж, чи розподшьчих та пони-жуючих шдстанцш, синхронш генератори генеруючих установок працюють на несиметричне та нелшшне навантаження [2].

©Чередник Н. Г., Бялобржеський О. В., 2016

Питання керування синхронними генераторами яш генерують електричну енерпю альтернативного джере-ла для потреб промислових шдприемств при автономнш робот та паралельно з мережею розглянуп в роботах багатьох автор1в [3]. Складш електротехшчш комплекси забезпечують можлив1сть керування та оргашзацш ре-гулювання стану синхронного генератора [4], сучасне алгорштшчне та апаратне забезпечення реал1зоване м1кроконтроллерними системами та комплексами реал-1зують цю можлив1сть отгашзуючи за певними критер-1ями шльшсш та яшсш показники режиму. Як правило при цьому розглядаються спрощеш модел1 синхронного генератора [5] та ввдповвдно однолшшш схеми замщен-ня. Врахування несиметри та нел1шйносп навантаження потребуе окремого дослщження та формування додат-кових вимог до процесу керування генеращею, особливо враховуючи вщносно часп включення та вщключен-ня генеруючо! установки в залежносп в1д часу максимуму чи м1тмуму навантаження постачально! електрично! мереж1.

МЕТА РОБОТИ

Дослщження впливу насичення магштно! системи синхронного генератора когенерацшно! установки на його електричш параметри режиму.

МАТЕР1АЛ ДОСЛ1ДЖЕННЯ

РЕЗУЛЬТАТИ

Спрощена схема електрично! мереж1 тдприемства, яку обрано для дослщження наведена на рисунку 1, де Н1 Н4 навантаження, В1 В4 вимикач1, Т1 трансформатор, Д1 ввдповвдальний споживач, ГПЕС - газопоршнева електросганц1я.

Синхронний генератор когенерацшно! установки за-лежно в1д часу тдключаеться паралельно до електрично! мереж1 в як1й наявш групи трифазних споживач1в та однофазних споживач1в. При включенш генератора на паралельну роботу уникають надм1рно великого кидка струму 1 виникнення ударних електромагттних моменпв 1 сил здатних викликати пошкодження генератора 1 приводного двигуна, шляхом керування приводним двигу-ном та збудження синхронного генератора. Осшльки в дашй установщ мають м1сце часп включения, то щ кид-ки можуть позначитися на надшносп и роботи [6].

У схем1, яка розглядаеться школи генератор вклю-чаеться за способом самосинхротзацп - генератор роз-гоняеться первинним двигуном до частоти обертання, близько! до синхронно!, 1 включаеться не збудженим.

Навантаження електрично! мереж1, до яко! тдклю-чаеться генератор, як трифазне так 1 однофазне, при цьо-му потужш однофазш споживач! порушують симетрич-не навантаження фаз обмотки якоря синхронних генера-тор1в (тягов! шдстанцп зал1зниць, електрифжованих на змшному струш, 1 т. д.). 1нколи несиметричне навантаження фаз генератор1в виникае при несиметричних коротких замиканнях в електричнш мереж1.

Хоча несиметричш коротк1 замикання юнують корот-кочасно, так як пошкоджеш дшянки мереж ввдключають-ся релейним захистом, вони впливають на роботу гене-ратор1в 1 мереж1 в цшому. При раптових несиметричних коротких замиканнях виникають також перехщт проце-си, однак дал для виявлення головних особливостей явищ розглянемо усталеш несиметричш режими роботи.

Для дослщження несиметричних режим1в викорис-товують метод симетричних складових[7]. Дш струм1в р1зних послщовностей розглядають в трифазнш синх-

Ввiд ГП №1 ^т1

вЛ В^ф В^ф В4р]

Споживач ГПЕС тепла

□ □ □ □

]Змшувач Н1 Н2 Н3 Н4

( | Газ СН фракцИ

Ду Агрегат

Рисунок 1 - Схема системи електрично! мережж тдприемства

ронн1й машин1 припускаючи, що магн1тна система не-насичена (в цьому випадку застосовуемо метод симет-ричних складових).

При симетричному навантаженш синхронного генератора юнують тшьки струми прямо! послщовносп.

Припускаючи, що обмотка якоря синхронно! маши-ни живиться напругою зворотно! послвдовносп и2, вво-дять струми зворотно! послвдовносп, як1 створюють маг-штне поле Ф2 зворотно! послщовносп. Ц струми, що протшають в обмотках збудження 1 демпфернш, створюють сво! поля, як1 в межах ротора спрямоваш назустр1ч зворотному полю якоря. Тому зворотне поле Ф2 випс-няеться з тша ротора в околороторний проспр, тобто в повиряний зазор 1, отже, замикаеться по шляху з великим магштним опором.

Обмотка статора синхронних генератор1в зазвичай включаеться в з1рку, причому нейтральна точка в малих машинах 1зольована, а у великих машинах з метою вико-нання релейного захисту ввд замикань на землю зазем-люеться через великий отр. Тому струми нульово! по-слщовносп або вщсутш, або дуже невелик!.

При несиметричних коротких замиканнях можливе сильне спотворення форми криво! струму обмотки якоря за рахунок виникнення третьо! гармон1ки струму яка змшюеться з частотоюЗ /.

Вищ1 гармон1ки струму можуть бути спричинет впли-вом насичення магнггно! системи генератора.При моде-люванн1 генератор1в зазвичай обмежуються урахуван-ням насичення стал1 по шляху магн1тного потоку взаемно! 1ндукц1!, нехтуючи насиченням стал1 в1д магн1тних поток1в розсшвання [8].

Недол1к 1деал1зовано!' модел1 дозволяе усунути спрощена методика обл1ку насичення стал1 по шляху магтт-ного потоку взаемно! 1ндукц1!, запропонована М. Л. Лев-1нштейном [7, 8], яка в якосп додатково! вихвдно! шфор-мац1! про машину використовуе лише характеристику холостого ходу, причому, якщо остання нев1дома, може бути використана нормальна характеристика холостого ходу для пдрогенератор1в або турбогенератор1в [9]. Бшьш складн1 методи обл1ку насичення, хоча 1 бшьш точш, не знайшли застосування в програмах розрахунку пере-хщних процес1в в енергосистемах 1 вузлах навантаження.

Для обл1ку залежност коеф1ц1ент1в взаемно! iидукцi! та вадповадних реактивностей вщ насичення стал1 в вихвдт рiвияния машини вводять спещальш зм1нн1 параметри

^ч, що враховують насичення стал1 по осях а 1 Ч [10]. Сам1 ж коеф1ц1енти 1 реактивност1 взаемно! щдукцл е по-ст1йними параметрами, не залежними в1д насичення, 1 визначаються для 1деал1зовано!, ненасичено! машини. Параметри насичення 1 е функц1ею ЕРС за реак-тивн1стю розсшвання статора:

еь = Еъч + ]ЕЫ,

"а г=1

I

- —

хсд^д Е Ег(к к-1

Ця ЕРС пов'язана з результуючим магниним полем в повиряному зазор1 1 називаеться також внутршньою ЕРС машини або ЕРС повиряного зазору.

Для явнополюсно! машини з великим повпряним зазором в оа д , що створюе значний магштний отр, вра-ховуеться насичення тшьки головного магштного кола по оа (, тому вважають, що 3д -1, а параметр насичення 3( залежить ввд поперечно! складово! ЕРС за реактив-нютю розсшвання статора:

3( - 3( (Е5д )-

Функцш 3 -3 (Б5) або 3( — 3( (Е§д) називають характеристикою насичення стал1 машини. Вона визна-чаеться за характеристикою холостого ходу машини.

Потокозчеплення контур1в статора можна запису-ють[11] у вигляда

пл

т( — + хай^й + Ед + Е Егдг — + ЕЪд,

г—1

пд

тд — х.гд + хачгч + Ед + Е ЕгЛк — х.гд + ЕЫ ■ к—1

А потокозчеплення контур1в ротора:

т — х2( г + Е , ха( Е е — ха( . 1 г т ^д т ^гдг

Т г—1

(

п(

\

+ —^Е + УЕ + Е -Е с гсг с с

ха(г( 1 '-'д 1 Е^ гдг ха( г—1

■^Е^ + хГЕд,

т —

1 г(г

ха( хг(г

ха(г( ' Егдг + Ед +2 Егд] +

ха( j-1

] *к

п(

\

+ (Егдг Егдг)

ха( Е — х.г(г Е

ЕЪд Егдг,

хг(г хг(г

Введення параметр1в насичення в р1вняння машини для обмотки збудження через взаемо1ндукцш:

3 - - - п(

тг — 2Ма(га( + Ег'г + Ма( Е 1гЛ, (2)

2 г —1

де риска зверху б1ля коефщента взаемно! 1 самощдукцп оз-начае, що вони залежать ввд насичення стал1. Параметр насичення по поздовжнш оа визначають як вщношення на-сиченого коефщента взаемно! 1ндукцп до ненасиченого

3( —

м

а(

Ма(

вщповщно:

Ма( — 3(М а( , Ег — Ь.г + Ма( — Е.г +3(Ма( , (3)

приймаючи припущення, що 1ндуктивтсть розсшвання обмотки збудження не залежить ввд насичення магнггоп-роводу по шляху магнитного потоку взаемно! 1ндукци. Подстановка (2) в (3) вводить параметр насичення в р1вняння для потокозчеплення обмотки збудження. Ввдповщно роз-горнуте диференц1альне р1вняння контуру збудження:

1 / 3

— I — &(Ма('( + Е.г'.г +3(Ма(гг +

п(

+3(Ма( Е 'гЛ г—1

Л

+гГгГ — Ег.

Домножуючи р1вняння (3) на '

®Ма(

1г

(3)

де Май 1 Ег -

постшш параметри 1деал1зовано! машини, вводячи заметь струму контуру збудження гг { струму 1-го демпферного контуру нов1 змшш Ед —а.Ма(1г,

Егдг — &змс('гЛ ЕРС, щдуковат в контурах статора маг-штним полем контуру збудження 1 демпферних контурах 1деал1зовано! машини та приводячи р1вняння до в1дносних одиниць А. А. Горева, розд1ливши л1ву части-ну р1вняння на Пб, а праву частину - на

иб г

ы.М,

■ — и,

б р1вняння обмотки збудження прий-

муть вигляд:

(т^+± Ед—± Ег,

а тг д тг г

т —

1 гдк

*ад

хгдк

гд ЕгЛк Е ЕгЛ]

ад

~ад

]—1

] *к

(Ег(к Ег(к )

хад ^ х.гдк ^

Кгдк

хгдк

щ _ ха( о т г —-3(

п(

хайЧ + Ед +Е Е>

г—1

гдг

-Ед —

ха( е + х.г Е

г

де Eöq - öd

xadid +Eq + 2 E,

rqi

i-1

Exq -й

adid +Eq + 2 Er

rqi

i-1

Таким чином 3MÎHK>erbCH лише вираз для поперечно! складово! ЕРС за реактивнiстю розсшвання статору (1), в нього тепер входить параметр насичення . Аналоп-чно i з таким же результатом параметри насичення вво-дяться в рiвняння решти контурiв ротора по осях d i q i в рiвняння статора. Вираз для поздовжньо! складово! ЕРС за реактившстю розсшвання приймае вигляд

( п. ^

E5d - -öq

xaqiq 2 Erdk

к=1

У систему р1внянь машини необхщно включити рiвияния для визначення Ё5 { характеристику насичення стал!

Таким чином, модель генератора у власних а , Чосях, яка придатна для проведення розрахунюв перехвдних про-цеав в енергосистемах 1 у вузлах навантаження, прий-мае вигляд:

1 ^

dt

- + (1 + Ю )Tq + rid --ud,

1 d Tq

(1 + s)Td---лГ~~ riq - Uq

ю s dt 4 4

--(Er -Eq),

dt Tr r q

Eöd -

xaqiq 2 Erdk k-1

\

q q

для неявнополюсноi машини:

2

öd ,

Me - Tdiq - Tqid - Eöqiq + Eödid

öd Sq -S-S(E8 ), Eö-^j Eöq + E; для явнополюсноi машини:

öq - !, öd -öd (E8q )-

Характеристику насичення сталi машини рекомен-дують [11] будувати за характеристикою холостого ходу. У сталому режимi холостого ходу струм статора i струми демпферних контурiв рiвнi нулю, ЕРС, iндукованi в контурах статора магштним полем струмiв демпферних контурiв, теж дорiвнюють нулю, тому

Td - Eöq -öEq , Tq - 0,

статорш рiвняння машини в сталому режимi холостого ходу приймають вид:

Td -öEq - Uq - U, Ud - 0,

d T rdl 1

rdl -- — Erqi, i - 0...nd ,

dt d T

Tr

rdi

rqk

dt

t,

rqk

'Erdk, k - °-nq,

d- = T^(Mt - Me ),

dt T

J

d8

-ms (s - sv X

dt

Td - xsid + E8

Tq xsiq E8d,

T - + IsLp

-1 r ^öq ^ ^q >

xr xr

зв1дки

ö-U.

Eq

У вщносних одиницях А. А. Горева у iдеалiзованоï машини синхронна ЕРС Eq чисельно дор!внюе струму збудження, вiднесеному до базисного струму ротора

E

Eq =-

q[u е ] - ю sMadir

Uб

®sMadIôr ir х.х.н tga

- ir*tga.

Отже, знаючи характеристику холостого ходу, дану як таблицю пар значень ir*, U*, можна побудувати характеристику насичення ö - f ( Eö ), що представляе собою таблицю пар значень Eö, ö , за формулами:

Trdi E8q + ' Erqi, ï nd,

xrdi

xrdi

ö-U -

u*

Eq ir*tg a

T=

rqk

~aq

Eöd —■

xsrqk

8d

xrqk xrqk

Erdk, k - ° . .nq,

Eö - öEq - öir*tga.

Для дослщження впливу насичення на процеси роз-под1лу електрично! енергiï у вузл! системи електроспо-

живання (рис. 1) в пакет вiзуального програмування за аналопею з [3] складена модель (рис. 2).

Схема включае: GRID - джерело живлення, TV-транс-форматор типу ТМ/400/10 потужнiстю 400 кВА, GE -синхронний генератор потужшстю 315 кВт, LOAD1 (Р=85кВт, Q=68KBAp), LOAD2(P= 55кВт^=8кВАр), LOAD3(P=38KBm, Q =30кВАр) - плки трифазного на-вантаження та LOAD4(P=30KBm, Q=35kBAp), LOAD5(P=70KBm, Q=30kBAp) - плки однофазного на-вантаження.

Дослщження виконано при розподш у часi стану ко-мутацiйного обладнання наступним чином: QF5в 1 с вiдмикае плку однофазного навантаження LOAD5;QF6 в 2 c вiдключае мережу i генератор починае працювати автономно; QF1 в 2,5 свмикае трифазне навантаження LOAD1;QF7 в 3 с iмiтуе однофазне к.з. на LOAD4; FA ULT1 в 3,5 с iмiтуе трифазне к.з. на LOAD2. Результата моделювання наведеш на рисунку 3.

При паралельнш роботi генератора з мережевим трансформатором збшьшуеться подача первинно! ме-хашчно! енергп (рис. 3, д) та зменшуеться напруга збуд-ження (рис. 3, е), при цьому вiдхилення напруги статора (рис. 3, б) та частоти обертання (рис. 3, г) - незначне. Аналопчну поведiнку можна вiдзначити i у перехiдних режимах. Ввдхилення за частотою (рис. 3, г) та напругою

(рис. 3, а), в нормальних режимах не перевищують при-пустимих границь.

Несиметричш коротк1 замикання при автономий робот не дивлячись на ютотну р1зницю у струмах к.з. (рис. 3, а), за рахунок дл струм1в зворотно! послвдовносп, викликають значне збшьшення амплитуда моменту генератора (рис. 3, в) та виникнення високочастотних пуль-сацш.

ВИСНОВКИ

Анал1зуючи роботу системи регулювання збуджен-ня та потужиостi приводного двигуна сл1д вщзначити наступне.

Урахування насичення магштно! системи синхронного генератора впливае на характер динам1чних режшшв так 1 на характер статичних режим1в.

Найбшьш суттево насичення магштно! системи впливае при паралельшйробоп

машини з мережевим трансформатором.

Насичення магштно! системи незначно впливае на характер процеав при автономий робот синхронного генератора, як при перехвдних, стацюнарних режимах так 1 при виникненш коротких замикань, р1зниця м1ж параметрами режишв не призводить до порушення спйкосп генерацл електрично! енерги.

; 11_ с-„ —VH/—ПгеТП- »-»-VVW™1-

LOAD5 LINES

LDAD4

QF7

—:

GRID

wref Pm

Vf

Vtref

Vt

m w

CONTROL SYSTEM

iffi LINE3

FAULT1

LOAD3

QF2

LINE2

Mag ate Phase i-i

t У U 1 2.C

Vabc

labc PQ

PQ

Mag

abc Phass

I 1.2.0

Int Out1

In2 Out2

О

THDU

Subsystem

LOAD 2

LOADl

THDI

Рисунок 2 - Модель схеми вузла системи електроспоживання тдприемства

2.5 2 1.5 1

0.5 0

трг

- .....1-4...........,............,

Ч V.' I Т--1

0 0.5

1.5 2 2.5 3

- без насичення

- з насиченням

а)

300 250 200 150 100 50 0

, в !

У

0 » !

1 2 и 1)~

3.5 ^ с 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 ^ с

- - без насичення

---- знасиченням

б)

3.5 3 2.5 2 1.5 1

0.5 0

0.5

1 1.5

М, в.о.

1

1

II .....4 \

.....1.1

1

"1 "I >

"Т" ....... ; / "" *"* **

и /

ш/..... \;Т

2 2.5 3 без насичення

___- знасиченням

3.5 ^ с

1.08 1.06 1.04 1.02 1

0.98 0.96 0.94 0.92 0.9

w, в.о

ь

1

1

1 1 /X

1

ч

к

............ ............. ............. ............. ............. А 14 и

в)

- без насичення

- з насиченням

г )

1.5 2 2.5 3

- без насичення

- з насиченням

I с

0.5 1

1.5 2 2.5 3

- без насичення

- з насиченням

! 1 ;

1 1 1

......1' 1 1 Г г / I

1 1 .....г/"" 1/ \\

1 1 1: V М V 1 1

;

3.5 I с

д)

Рисунок 3 -Змша параметрiв режиму у час (а,б) пряма, зворотна та нульова послщовност струму та напруги; (в,г) момент та частота обертання ротора; (д,е) мехашчна потужнють та напруга збудження

е)

0

0

СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ

1. Бялобржеський О. В. Автоматизоват системи керу-вання в електроенергетищ: навчальний поабник / О. В. Бялобржеський, Н. Г. Чередник. - Кременчук : ПП Щербатих О. В., 2016. - 204 с.

2. Овчаренко Н. И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем: ученик для вузов / Н. И. Овчаренко.; Под ред. А. Ф. Дьякова. - М.: НП ЭНАС, 2000. -504 с.

3. Чередник Н. Г. Дослвдження режиму синхронного генератора когенерацшно! установки у склад1 систе-ми електропостачання малого промислового шдприемства / Н. Г. Чередник, О. В. Бялобржеський // Науково-техн. зб1рник Прнича електромехатка та автоматика. - 2015. - Вип. 94. - С. 139-145.

4. Руденко Ю. Н. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике / Ю. Н. Руденко, В. А. Семенов. - Москва: МЭИ, 2000. - 649 с.

5. Залужный М. Ю. Моделирование нестационарных электромагнитных процессов в системе электроснабжения энергоемких электротехнических комп-

лексов / М. Ю. Залужный // Электротехника и электроэнергетика - 2009. - Вип. 2. - С. 70-72.

6. Котеленец Н. Ф. Способ и устройство синхронизации возбужденного синхронного генератора с сетью/ Н. Ф. Котеленец, А. В. Богачев, Е. В. Ежов // Электричество. - 2014. -№4.- С. 50-54.

7. Агунов А. В. Управление качеством электроенер-гии при несинусоидальних режимах / А. В. Агунов -СПб. : СПбГМГУ 2009. - 134 с.

8. Забудский Е. И. Электрические машини. Ч. 3. Синхронные машини: учеб. пособие / Е. И. Забудский -Москва: МГАУ - 2008. - 195 с.

9. Weaver, Christopher S. Understanding Mini Hydroelectric Generation, TechnicalPaper, Volunteers in Technical Assistance (VITA), 1985.- № 19.

10. Меркурьев Г. В. Шаргин Ю. М. Устойчивость енер-госистем. Монография. Том 2.— СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2008. — 300 с.

11. Мещеряков В. Н. Синхронные машини : учеб. пособие / В. Н.Мещеряков, Д. И. Шишлин - Липецк: Липецкий государственный технический ушверситет. - 2013. - 101с.

Чередник Н. Г.1, Бялобржеский А. В.2

1Аспирант, Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, Украина, E-mail: natali_alex_2008@mail.ru

2Канд. техн. наук, доцент, Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, Украина

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ПРИПАРАЛЛЕЛЬНОЙ И АВТОНОМНОЙ РАБОТЕ С УЧЕТОМ ЯВЛЕНИЯ НАСЫЩЕНИЯ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ГЕНЕРАТОРА

Несмотря на сравнительно невысокую мощность генераторов когенерационных установок и их работу параллельно с сетью, мощность которой может превышать мощность машины, возникает ряд задач связанных с перераспределением потоков энергии в результирующей схеме при несиметрии нагрузки. Это перераспределение, как показано в работе, приводит к изменению качественных показателей функционирования генератора, так и системы электроснабжения. На основании анализа известных приемов по отражению процессов насыщения стали магнитной системы синхронной машины, с использованием теории электрических машин, при учете несимметрии нагрузки разработана модель синхронного генератора. В пакете визуального программирования выполнено моделирование системы электроснабжения малого промышленного предприятия, в составе которой используется синхронный генератор. Проведена серия экспериментов с имитацией работы синхронного генератора, с учетом насыщения стали, на комплексную нагрузку параллельно с сетью и автономно. В результате анализа временных зависимостей параметров режима установлено влияние несимметрии на динамические показатели параметров режима и отмечено существенное влияние несимметрии при параллельной работе с системой электроснабжения. Полученные результаты могут быть использованы при построении систем управления возбуждением машины в условиях несимметрии нагрузки.

Ключевые слова: синхронный генератор, когенерационная установка, несимметричный режим, насыщение магнитной системы

Cherednyk N.G1,BialobrzeskiO.V.2

Postgraduate Kremenchuk Myhailo Ostrohradskiy National University, Ukraine

2Candidate of Science, Associate Professor, Kremenchuk Myhailo Ostrohradskiy National University, Ukraine

THE STUDY OF THE MODE OF SYNCHRONOUS GENERATOR COGENERATION UNIT IN PARALLEL AND AUTONOMOUS WORK CONSIDERING THE PHENOMENON OF MAGNETIC SATURATION OF GENERATOR SYSTEM

Despite the relatively low power generators and cogeneration plants they work in parallel with the network, the power of which can exceed the capacity of the machine, there are a number of problems associated with the redistribution of energy flows in the resulting pattern when unbalanced load. This redistribution, as shown in the work, resulting in a change of quality indicators of the functioning of the generator and the electrical system. Based on the analysis of the known methods to repel .saturation processes steel magnetic synchronous machine system, using the theory of electrical

machines, developed a model of a synchronous generator, taking into account the load unbalance. The package of visual programming simulated power system of small industrial enterprises, in which the composition is used synchronous generator. A series of experiments with simulation of the synchronous generator, taking into account the saturation of steel, a load in parallel with a comprehensive network and autonomously. As a result of analysis of time dependencies mode settings established the influence of asymmetry on the dynamic performance mode parameters and observed a significant impact of asymmetry in parallel operation with the power supply system. The results can be used in the construction of the drive control system of the machine under load unbalance.

Keywords: synchronous generator, cogeneration plant, asymmetrical mode, the saturation of the magnetic system.

REFERENCES

1. Byalobrzhes'kyy O. V., Cherednyk N. H. Avtomatyzovani system ykeruvannya v elektroenerhetytsi, PP Shcherbatykh, Kremenchuk, Ukraine.

2. Ovcharenko N. Y., ^vtomatika elektricheskih stantsiy i elektroenergeticheskih sistem, NP ENAS, Moscow, Russia.

3. Cherednyk N. H., Byalobrzhes'kyy O. V. Doslidzhennia rezhymu synkhronnoho heneratora koheneratsiinoi ustanovky v systemi elektropostachannia maloho promyslovoho pidpryiemstva, Hirnycha elektromekhanika ta avtomatyka, No. 94, pp. 139-145.

4. Rudenko Yu. N. Semenov V. A. Avtomatizatsiya dispetcherskogo upravleniya v elektroenergetike, MEI, Moscow, Russia.

5. Zaluzhnyiy M. Yu. Modeliuvannia elektromahnitnykh perekhidnykh protsesiv v systemi zhyvlennia enerhoiemnykh elektrychnykh system. Elektrotehnika i elektroenergetika, No. 2, pp.70-72.

6. Kotelenets N. F., Bogachev A. V., Ezhov E. V. Sposib i prystrii synkhronizatsii zbudzhennia synkhronnoh oheneratora z merezheiu. Elektrichestvo, No. 4, pp. 50-54.

7. Agunov A. V. Upravlenie kachestvom electroenergiyi pri nesinusoidal'nyh rezhymah, SPbSMTU, Sankt-Peterburg, Russia.

8. Zabudskiy E. I. Elektricheskie mashini. Sinhronnyiemashini, MGAU, Moscow, Russia.

9. Weaver, Christopher S. Understanding MiniHydroelectric Generation, Technical Paper, Volunteers in Technical Assistance (VITA), No. 19.

10. Merkurev G., Shargin Yu. Ustoychivost energosistem, SPb, Tsentrpodgotovki kadrov energetiki, 300 p.

11. Mescheryakov V N., Shishlin D. I., Sinhronnyiemashini, Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia.