Особенности сильного регулирования возбуждения синхронных генераторов в сложной энергосистеме

Аннотация

Автоматическое регулирование возбуждения синхронных генераторов, работающих в энергосистеме, обеспечивает поддержание напряжения генераторов на заданном уровне путём регулирования их возбуждения по отклонению напряжения на зажимах статора и производной этого напряжения. Для повышения статической и динамической устойчивости параллельной работы генераторов при регулировании используются сигналы производной тока ротора, а также сигналы, пропорциональные отклонению и производной частоты напряжения генераторов. При этом в случае уменьшения частоты напряжения подаётся дозированный сигнал на развозбуждение генератора, что влечёт за собой уменьшение тормозного электромагнитного момента на его валу и обеспечивает ускорение генератора, а при увеличении частоты подаётся сигнал на увеличение возбуждения, что увеличивает тормозной момент. Регулирование возбуждения с использованием производных параметров режима принято называть «сильным регулированием», а регуляторы возбуждения, реализующие этот принцип, «регуляторами сильного действия».

Испытания показали, что при связи генератора (или группы генераторов) с энергосистемой через длинную линию, индуктивное сопротивление которой многократно превышает индуктивное сопротивление эквивалентного генератора, указанный принцип стабилизации позволил существенно повысить устойчивость электропередачи. Однако при параллельной работе многочисленных генераторов в сложной энергосистеме с сильными связями автоматический регулятор возбуждения (АРВ), подключённый к трансформатору напряжения (ТН) генератора, в переходных процессах реагирует на некое средневзвешенное отклонение частоты, которое обусловливается по величине и по фазе частотой ЭДС, а следовательно, и частотой вращения, и ускорением, как данного генератора, так и всех других машин в системе, электрически связанных между собой. В этих условиях величина и фаза отклонения частоты напряжения, измеряемого на зажимах статора, может существенно отличаться от величины и фазы отклонения частоты вращения вала конкретного генератора, колебания которой АРВ призван демпфировать. Компенсировать это отличие выбором коэффициентов усиления и постоянных времени звеньев каналов регулирования принципиально невозможно.

В статье рассмотрен предложенный автором способ стабилизации режимов генераторов, работающих в сложной энергосистеме с сильными связями, не по отклонению частоты напряжения на зажимах статора, а по разности отклонений между частотой вращения вала генератора и частотой сети, на которую он включён. Изложены результаты натурных системных испытаний, произведённых для проверки эффективности этого способа, которые показали, что при его использовании качество переходных процессов оказывается существенно лучше, чем при тех же условиях в штатной схеме. Даны предложения по использованию нового способа стабилизации.