Online Electric

Общеизвестно, что основные свойства и особенности переходных режимов, характерные для многомашинной электрической системы, можно проследить в схеме, состоящей из трех-четырех машин. Поэтому для исследования влияния АТГ (асинхронных турбогенераторов) на переходный режим многомашинной ЭЭС в качестве расчетной взята модель системы, состоящая из четырех генераторов, включая и АТГ (рис.1). В рассматриваемой многомашинной системе установленные мощности эквивалентных станций являются соизмеримыми: по 1000 МВт каждая; нагрузки: PН1=400 МВт, PН2=2200 МВт, РН3⁼400 МВт (cosф_H=0,8-0,9). Анализ динамической устойчивости системы проведен при тех же исходных условиях для отправного конца от первой станции, что и простейшая схема, а именно cosфс1=l, Р_л=600 МВт. Коэффициент мощности на шинах третьей станции также cosфс3=T. На шинах всех станций имеются местные нагрузки, а избытки мощности первой и третьей станций передаются к Н2.

Генераторы торой и третьей станций представлены постоянством э.д.с. за переходным сопротивлением. В исходном режиме все вектора э.д.с. и напряжений ориентированы относительно напряжения шин второй станции. В качестве ведущего генератора принят СТГ1, и уравнения второго и третьего генераторов записаны в собственных осях с последующим приведением к оси первого генератора на основе известных преобразований:

u?qj=uqjcosδ1j+udjsinδ1j, u?dj=udjcosδ1j-udjsinδ1j,

iqj=i?qjcosδ1j-i?djsinδ1j, idj=i?djcosδ1j+i?djsinδ1j,

u?qj=E?qj-x?dj·i?dj (1)

где u?qj, u?dj, i?qj, i?dj - d и q составляющие напряжения шин станций и токов статора второго и третьего эквивалентного генераторов в собственных осях (j=2,3); составляющие без верхней черточки в осях СТГ1, определяемых аналогичными выражениями.

Мощности второго и третьего синхронных генераторов определяются по формуле:

P_cj = E?qj(iqjcosδ1j + i_djsinδ1j). (2)

Пределы динамической устойчивости рассчитываемой системы определены устойчивостью послеаварийного режима, для чего интегрирование дифференциальных уравнений машин производится минимум до 3-5 с переходного процесса.

Параметры исходного режима имеют следующие значения:

δ1=1,3491рад., δ₂=0,2357рад., δ₃=0,4631рад., uf1=0,00179о.е., δ13=0,885рад.. δ23=0,2274 рад., Е'q2 = 1,3402о.е., Е'q₃ = 1,294 о.е.

Зарядные мощности составляют Q₃i⁼Q₃3⁼0,4409 о.е., мощность реакторов на шинах первой станции меняется в зависимости от коэффициента соотношения мощности между СТГ и АТГ. Рассмотрен также случай, когда количество и мощность реакторов не меняется. На шинах второй станции Q_з2=0,8274 о.е. реактор отключен Q_P2=0. Напряжения на шинах станций в исходном режиме равны: u1=u3=1,2494 о.е. (515 кВ), u₂=1,2249 о.е. (505 кВ).

Известно что в многомашинной системе нарушение устойчивости может произойти не только в первом цикле, но и в последующих циклах колебаний. Многовариантные расчеты показали, что это положение сохраняется и при наличии АТГ' в составе ЭЭС, только в данном случае нарушение устойчивости происходит по следующей причине. В процессе колебаний параметров режима после отключения к.з. происходит постепенное смещение максимумов моментов СТГ и АТГ вследствие изменения напряжения не только на шинах данной станции, но и в других узлах системы, и когда они совпадают по фазе, происходит недопустимое снижение напряжения на шинах первой станции, при котором тормозной момент АТГ становится меньше, чем момент турбины, и далее ротор АТГ, ускоряясь, достигает критического скольжения с последующим возникновением лавины напряжения. Напомним, что в простой системе при совместной работе АТГ и СТГ при однократных возмущениях нарушение устойчивости ЭЭС в основном происходит в первом цикле колебаний.

Величина восстановленного напряжения в многомашинной системе с АТГ в первый момент отключения к.з. меньше, чем в простой системе, что видно из рис.2. Так, при одиночной работе СТГ в первый момент отключения к.з. u1=l,2 о.е. (96,2% u_ном), при совместной работе СТГ и ATI' u1=1,033 о.е. (82,7% u_ном), против 86,2% uном в простой системе. Восстановление напряжения в ЭЭС происходит при относительно больших колебаниях, чем без АТГ, что видно из того же рисунка. Ниже в табл.1. приведены величины восстановленного напряжения в первый момент отключения к.з. и предельного времени отключения при разных значениях соотношения мощностей между генераторами первой станции с учетом ЛРВ сильного действия и форсировки возбуждения.

Свойство ЭЭС с АТГ - интенсивное демпфирование возникающих колебаний - наталкивает на мысль использовать их в узлах с резкопеременной нагрузкой. Для проверки качества переходного процесса при этом в условиях многомашинной системы рассмотрен случай наличия на шинах первой станции нагрузки:

Pном, если (δt-T) ≤ 0,

P1H(t) = (3)

0, если (δt-T) ≥ 0,

Где Т-период колабаний нагрузки, δt=T/2

Таблица-1

Как показывают исследования, колебания параметров режима ЭЭС с АТГ при постоянно действующих возмущениях происходят при меньших амплитудах, чем при отсутствии АТГ. Так, например, при наличии на шинах первой станции резкопеременной нагрузки SН=(200+jl00)MBA с периодом Т=0,5 с, отклонения колебаний взаимного угла δ12 по отношению к среднему имеет амплитуду δδ12= ± 0,1 рад., а при наличии только СТГ- δδ12=± 0,15 рад.

Обобщая результаты, полученные по динамической устойчивости простой и многомашинной ЭЭС, содержащих АТГ, отметим следующее. Исследования проводились при заведомо тяжелых и неблагоприятных, с точки зрения режима, условиях (отсутствия дополнительных источников реактивной мощности, повышенный коэффициент мощности СТГ), с целью определения возможности работы АТГ при больших возмущениях, влияние его на переходный режим системы. Выборочные исследования показывают, что увеличение значения коэффициента мощности асинхронного турбогенератора от 0,7 до 0,85 увеличивает время предельного отключения трехфазного к.з. примерно на 10%. Частичная загрузка совместно работающих СТГ реактивной мощностью для АТГ улучшает режимные показатели переходного процесса. Наличие быстродействующих статических компенсаторов реактивной мощности или мощных синхронных компенсаторов продольно-поперечного возбуждения с широким диапазоном регулирования реактивной мощности (±100% Q_Ном), которые должны и будут установлены в мощных передачах высокого и ультравысокого классов напряжения и при отсутствии АТГ, без сомнения, ликвидируют недостатки, связанные с относительно большими отклонениями напряжений, вносимые АТГ. При соотношениях мощности менаду синхронными и асинхронными генераторами PАΣ≤PСΣ времена предельного отключения трехфазного к.з. находятся на уровне пределов системы, содержащих только СТГ, а при дополнительном регулировании возбуждения СТГ по параметрам режима АТГ может быть больше. Расчеты проведены как при сохранении, так и частичном снятии реакторов отправного конца: АТГ могут выполнять роль шунтирующего реактора, тем самым уменьшить количество и мощность устанавливаемых реакторов, причем их мощность выбирается в зависимости от мощности асинхронного генератора. Однако этот вопрос должен быть изучен комплексно в каждом конкретном случае.

Литература

1. Аллаев К.Р «Режимы электрических систем с асинхронными турбогенераторами» Ташкент. ТДТУ 2005

2. Хазаи С.И «Турбогенераторы. Повреждения и ремонт» Москва. Энергия, 1983.

3. Гольдберг О.Д, Хелемская С.П «Электромеханика» Учебник, Москва 2007.