АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯАвтоматические регуляторы возбуждения сильного действия (АРВ-СД) применяются для повышения устойчивости параллельной работы турбо- и гидрогенераторов электростанций, связанных с энергосистемой протяженными и сильно загруженными линиями электропередачи. Повышение устойчивости достигается тем, что АРВ-СД оказывают на системы возбуждения генераторов более интенсивное воздействие, чем АРВ пропорционального действия. Одновременно для стабилизации процесса регулирования в АРВ-СД используются дополнительные устройства, реагирующие не только на отклонение регулируемых параметров, но также и на скорость и ускорение их отклонения. Учет этих дополнительных факторов делает АРВ способным с опережением выявлять тенденцию протекания процесса и оказывать сильное воздействие на системы возбуждения генераторов в самом начале изменения режима. Скорость изменения электрических параметров характеризуется первой производной, а ускорение — второй производной данного параметра по времени. Поэтому выявление этих факторов производится специальными дифференцирующими устройствами. Применяются АРВ-СД с быстродействующими безинерционными системами возбуждения с управляемыми выпрямителями (тиристорами). На рис. 5.21 приведена упрощенная структурная схема АРВ-СД, который обеспечивает автоматическое регулирование возбуждения генератора по заданному закону для поддержания постоянства напряжения на шинах электростанции или в заданной точке сети, форсировку возбуждения и раз-возбуждение генератора, ограничение минимального тока ротора, ограничение тока ротора при форсировке двукратным значением и длительной перегрузке обмотки ротора генератора.
Напряжение статора генератора UT подводится от трансформатора напряжения TV к блоку напряжения БН через блок компаундирования БКТ, который предназначен для создания статизма, необходимого для устойчивого распределения реактивной мощности между параллельно работающими генераторами. К блоку БКТ подводится также ток статора генератора от трансформаторов тока ТА. Блок БН включает в себя измерительный элемент, который выявляет отклонение напряжения от заданной уставки At/r, элемент релейной форсировки возбуждения РФ и дифференцирующее устройство dUr, которое выявляет скорость отклонения напряжения UT. Сигналы Д[/г, РФ и 1)т подаются на суммирующий магнитный усилитель У1. Уставка напряжения, которое должен поддерживать регулятор, задается с помощью потенциал-регулятора УПР, имеющего ручное и дистанционное управление. Напряжение от TV генератора подводится также к •блоку частоты и защиты БЧЗ. Имеющийся в БЧЗ измерительный элемент выявляет отклонение частоты от нормального значения и формирует сигнал Д/. Одновременно дифференцирующее устройство df выявляет скорость изменения частоты f. Оба эти параметра поступают в суммирующий усилитель У1. Для предотвращения ложных воздействий на систему возбуждения генератора по каналам производных при внезапных сбросах нагрузки, отключении КЗ и в других случаях, когда возможны резкие изменения напряжения или частоты, предусмотрены защитные блокировки. Для ограничения тока ротора генератора при форсировке возбуждения двукратным значением к номинальному току и для предотвращения длительной перегрузки обмотки ротора АРВ-СД содержит специальный блок ограничения БОР. При форсировке возбуждения и увеличении тока ротора генератора до (1,8—2) /рот,ном блок БОР воздействует непосредственно на систему управления форсировочной группы тиристоров СУТФ, не допуская увеличения "тока ротора выше двукратного значения. Ток ротора -подводится к блоку БОР от трансформатора постоянного тока ТАС. Ограничитель перегрузки ОП блока БОР срабатывает с выдержкой времени, зависящей от кратности перегрузки к номинальному току ротора, и воздействует на снижение тока ротора через суммирующий усилитель У1 и путем изменения уставки АРВ-СД потенциал-регулятором УПР. Устойчивая работа генератора в режиме недовозбуждения обеспечивается ограничителем минимального возбуждения ОМВ. При срабатывании ОМВ воздействует на суммирующий усилитель и на повышение уставки АРВ-СД потенциал-регулятором УПР. Канал регулирования по скорости изменения тока ротора генератора /рОт образуется дифференцирующим устройством сИрот, к которому подводится ток ротора генератора от трансформатора тока постоянного тока ТАС. Сигнал от d/poT подается на суммирующий усилитель У1. Для стабилизации процесса регулирования возбуждения генератора в АРВ-СД применена обратная связь по скорости изменения напряжения ротора генератора. Напряжение ротора генератора через делитель напряжения ДБОС подводится к блоку обратной связи БОС, который по своим выходным цепям воздействует на суммирующий усилитель У1. Суммирующий магнитный усилитель У1 производит суммирование и усиление всех сигналов, поступающих на его вход. Суммарный сигнал с его выхода поступает на операционные усилители У2 и УЗ, которые воздействуют на системы управления рабочей и форсировочной групп тиристорных выпрямителей возбуждения генератора СУТ Р и СУТ Ф. 5 .9. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Параллельная работа генераторов на общие шины Регулирование напряжения может производиться по астатической и статической характеристикам (см. рис. 1.3). Астатическую характеристику имеют АРВ, измерительные органы которых включены только на напряжение генератора. Такие АРВ обеспечивают постоянство напряжения на шинах генератора, но при параллельной работе на общие шины двух и более генераторов возникает неопределенность в распределении между генераторами реактивной мощности. Статические характеристики имеют АРВ, измерительные органы которых включены не только на напряжение, но и на ток генератора. В этом случае (рис. 5.22), если, например, два генератора работают параллельно на общие шины и имеют одинаковые характеристики, то при исходном напряжении U\ оба будут загружены одинаковой реактивной мощностью, пропорциональной току ротора (/pi и Если теперь напряжение понизится и станет равным £/г, то оба генератора увеличат загрузку реактивной мощностью до значения, пропорционального /pi, /Р2, и будут поддерживать новый уровень напряжения. В случае неодинаковых характеристик АРВ параллельно работающих генераторов каждый из них также будет загружен вполне определенной реактивной мощностью.
Существуют различные способы создания статизма по реактивному току (мощности) генератора. Так, если измерительный орган АРВ включен на одно из междуфазных напряжений, например UBc (рис. 5.23), то для введения статизма, т. е. зависимости от реактивного тока генератора, последовательно в цепь напряжения включается резистор Rci, к которому подводится ток от трансформатора тока фазы А. При этом направление тока/л должно быть таким, чтобы падение напряжения от тока 1а в резисторе Rct совпадало по фазе с напряжением Uвс- При выполнении этого условия напряжение, подводимое к АРВ, будет равно:
где /а,р — реактивная составляющая тока 1а. Из приведенного выражения видно, что при увеличении тока 1л,р — напряжение, подводимое к АРВ, увеличивается. Это воспринимается измерительным органом как индивидуальными АРВ, имеющими астатические характеристики, реактивная нагрузка электростанции распределяется между генераторами обратно пропорционально реактивным сопротивлениям трансформаторов. Если параллельно работают одинаковые энергоблоки, то реактивная нагрузка распределится между ними поровну. Таким образом, при параллельной работе энергоблоков на общие шины высшего напряжения дополнительных средств стабилизации не требуется.
где Utv — напряжение от трансформатора напряжения генератора; ДС/ —напряжение на вторичной обмотке трансформатора TL, пропорциональное падению напряжения от реактивного тока на резисторе /?от. Для создания статизма по реактивной составляющей тока статора генератора направление вектора падения напряжения AU должно быть таким, чтобы при чисто реактивной нагрузке генератора оно совпадало с направлением вектора Utv- Это достигается соответствующим подбором группы соединения обмоток TV, ТА и TL и необходимым сочетанием фаз тока и напряжения. При работе генератора в блоке с трансформатором или автотрансформатором к АРВ обычно подводится напряжение от трансформатора напряжения генератора. Поэтому при астатической характеристике АРВ он поддерживает постоянным напряжение на выводах генератора. При необходимости обеспечить постоянство напряжения на шинах электростанции применяется компенсация реактивного сопротивления трансформатора. Для случая, когда АРВ включается на одно междуфазное напряжение, компенсация выполняется также по схеме рис. 5.23, но ток от трансформатора тока подается с обратной полярностью. При параллельной работе энергоблоков генератор — трансформатор на общие шины высшего напряжения с индивидуальными АРВ, имеющими астатические характеристики, реактивная нагрузка электростанции распределяется между генераторами обратно пропорционально реактивным сопротивлениям трансформаторов. Если параллельно работают одинаковые энергоблоки, то реактивная нагрузка распределится между ними поровну. Таким образом, при параллельной работе энергоблоков на общие шины высшего напряжения дополнительных средств стабилизации не требуется.
Групповое управление возбуждением генераторов Устройства группового управления возбуждением генераторов используются на многоагрегатных электростанциях для одновременного изменения уставок АРВ (рис. 5.24). При наличии на каждом генераторе индивидуального АРВ применяются две схемы группового управления. В схеме на рис. 5.24, а уставки всех регуляторов изменяются ключом управления SA синхронно с помощью двигателя М, на валу которого укреплены движки установочных реостатов RRS. В схеме рис. 5.24, б изменение уставки регуляторов возбуждения обеспечивается введением дополнительной ЭДС от вспомогательных трансформаторе TL, которые питаются от одного общего установочного трансформатора TS. Другим принципиально отличным способом группового управления является применение центрального АРВ. На каждом генераторе устанавливаются индивидуальные устройства компаундирования и устройства быстродействующей форсировки возбуждения, а регулирование напряжения производится общим центральным АРВ AV, который воздействует на возбуждение всех генераторов одновременно через индивидуальные исполнительные органы ИО (рис. 5.24,е). ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Перечислите основные виды систем возбуждения синхронных генераторов. 2. Каково назначение АРВ? 3. Какие виды АРВ Вы знаете? 4. Каково назначение УБФ, область применения, достоинства и недостатки? 5. Что такое устройство компаундирования? Какие достоинства и недостатки имеет это устройство? 6. Каково назначение электромагнитного корректора напряжения? 7. Чем отличается фазовое компаундирование от компаундирования полным током? 8. Назовите особенности АРВ сильного действия. 9. Каково назначение устройств группового регулирования возбуждения?
|
