АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Автоматические 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 U_T 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 dU_r, которое выявляет скорость отклонения напряжения U_T. 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 U_Bc (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?