CC BY
53
Р.С. Саитбаталова, Р.У. Галеева
ВЛИЯНИЕ НАСТРОЕЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ НА СТАТИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ГЕНЕРАТОРОВ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМА ЭЭС
Рассмотрено влияние настроечных параметров автоматической регулировки возбуждения (АРВ) на условия статической устойчивости системы, состоящей из генератора и повышающего трансформатора при повышении напряжения на шинах электростанции вследствие изменения режима во внешней сети. Предложена методика расчета основных статических характеристик синхронного генератора, позволяющая выбрать параметры настройки АРВ, соответствующие максимальному пределу мощности при изменении напряжения системы в достаточно широких пределах.
Ключевые слова: электроэнергетическая система, генератор, автоматическое регулирование возбуждения пропорционального действия, статическая устойчивость системы.
Статическая устойчивость параллельной работы генераторов с системой является важным условием надежности электрической станции. Одна из причин понижения запаса статической устойчивости - отклонение напряжения на шинах электростанции от заданных, обычно номинальных, значений. Оно возникает за счет изменений режима ЭЭС по реактивной мощности, напряжения и перетоков мощности на транзитных линиях электропередачи, влияющих на работу районных энергосистем. В таких условиях настройка автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) оказывает значительное влияние на сохранение синхронного режима генератора.
Существующий метод D-разбиения [1] позволяет определить область устойчивости в координатах коэффициентов усиления АРВ для представительной совокупности режимов генератора. В дальнейшем из полученной области устойчивости необходимо выбрать коэффициенты, которые обеспечивали бы наибольший запас статической устойчивости по мощности при изменении напряжения на шинах станции. На величину предельной электромагнитной мощности Ртах генератора влияет напряжение системы и синхронная ЭДС генератора, которая, в свою очередь, зависит от настроечного режима и коэффициентов усиления АРВ.
Цель статьи - определение методики расчета основных статических характеристик генератора, которые позволяют выбрать из области устойчивости, найденной методом D-разбиения, параметры настройки АРВ,
соответствующие максимальному пределу Ртах при изменении напряжения системы. Поставленная задача требует составления математического описания статических характеристик регулируемого генератора в виде уравнений, в которые входили бы параметры генератора, системы и настройки АРВ.
Исследование проводилось применительно к турбогенератору, работающему в блоке с повышающим трансформатором. Генератор имеет электромашинную систему возбуждения с управляемым фазовым компаундированием. АРВ подключен к выводам генератора. Основными параметрами режима, по которым осуществляется регулирование возбуждения, являются отклонение напряжения и реактивная составляющая тока статора. Статические характеристики исследуемой энергосистемы можно описать следующей системой уравнений:
где Ецуст - ЭДС уставки, Ея - синхронная ЭДС регулируемого генератора,
/р - реактивная составляющая тока статора генератора, и - напряжение на шинах электрической станции, иг- напряжение на выводах генератора, ки -коэффициент усиления АРВ по напряжению, к і - то же по реактивному току, Ха - синхронное сопротивление генератора, хс - сопротивление повышающего трансформатора, ха^ = ха+ хх.
При настройке АРВ по определенному режиму работы генератора ит = 11т0 и 1р = 1р0. ЭДС уставки определится выражением Ечуст = Ечо —\ ~кіІро, где Ец0 - ЭДС генератора, соответствующая настроечному режиму. За настроечный принимался номинальный режим генератора: 11т0 = 1;
При этих условиях рассматривались статические характеристики энергосистемы со схемой замещения ха = 2,Ъ7) хс = 0,189 при различных коэффициентах усиления, изменяющихся в пределах ^=10-25; £/ = 1-2,5 и напряжения на шинах электростанции от 0,9 до 1,1.
Анализ полученных результатов расчета статических характеристик показал, что при всех значениях коэффициентов усиления АРВ с увеличением напряжения на шинах электростанции происходит уменьшение синхронной ЭДС генератора. В качестве примера на рис. 1 приведены зависи-
Eq /'б/уст ^11 (^г0 "г) +
1 2 2 2 (Ед хс Еди(хсі — )соз5 —11 х^),
и0 = 1; /0=0,538.
мости синхронной ЭДС генератора от напряжения на шинах электростанции при значениях коэффициентов усиления АРВ: ки=10, к/=2,5 и ки=10, &/=1.
o,s -I------------------------------------------------------
O.PS 1 1,0 2 1 ,04 1 ,0-5 1 ,03 ° е
Рис. 1. Графики зависимости синхронной ЭДС генератора от напряжения на шинах электростанции при значениях коэффициентов APB: кц=10, kt= 2,5 (линия 1) и к[/=10, kt=1 (линия 2)
На рис. 2 приведены зависимости предельной мощности Ртах от напряжения системы при номинальном настроечном режиме и различных параметрах настройки APB.
Отрицательный статизм кривых 1 - 3 (рис. 2) объясняется уменьшением реактивной составляющей тока генератора с ростом напряжения системы U Bоздействие APB по каналу реактивного тока ослабевает, синхронная ЭДС Eq падает, а коэффициент усиления ки слишком мал, чтобы компенсировать уменьшение Eq. При значениях ки < 15 предельная электромагнитная мощность невелика, а рост коэффициента усиления APB по реактивному току лишь снижает величину Рт д*.
Рис. 2. Графики зависимостей предельной мощности Ртал; от напряжения системы при номинальном настроечном режиме и различных параметрах настройки АРВ: 1- кц=10,
к,= 1 - 2,5; 2 - 10, 1; 3 - 10, 0,5; 4 - 25, 0,5; 5 - 25, 1
Увеличение напряжения системы U при таких значениях ки уменьшает запас устойчивости генератора по мощности и может привести к развозбуждению генератора при сильном воздействии АРВ по каналу реактивного тока. АРВ с коэффициентом ки > 25 дает достаточную величину Ртах, причем рост коэффициента усиления kj до величины ки < 2,5 увеличивает запас устойчивости и повышает Ртах с ростом напряжения системы.
Выводы: І.Значения коэффициентов усиления кц и /с7 оказывают существенное влияние на условия статической устойчивости энергосистемы, особенно в режимах, когда происходит изменение напряжения на шинах электростанции за счет изменения перетоков мощности в ЭЭС. 2. Для повышения запаса устойчивости генератора настройку АРВ желательно проводить по критерию максимума предельной мощности. При отсутствии самораскачивания целесообразно иметь повышенные значения коэффициента усиления АРВ по отклонению напряжения кц > 20 и не завышать коэффициент усиления по реактивному току кц < 2,5. 3. Возможности каждой конкретной системы возбуждения ограничены по величине тока возбуждения, поэтому построение указанных статических характеристик, включая Ечиг и 1р, позволяет выбрать коэффициенты усиления ки и к1 в соответствии с заданными режимами работы системы и определенной системой возбуждения. 4. В условиях, когда напряжение на шинах электрической станции растет за счет изменения режима ЭЭС, рекомендуется осуществлять выбор настроечных параметров АРВ на основе анализа основных статических характеристик, определенных при изменениях напряжения системы и различных коэффициентах усиления АРВ. Последние целесообразно выбрать из области устойчивости, найденной по методу Б-разбиения. Данные рекомендации могут исключить возможность развоз-буждения синхронных машин и повысить статическую устойчивость.
Источники
1. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / под. ред. Л.А. Жукова. М.: Энергия, 1979. 456 с.
