Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматическое регулирование в электроэнергетических системах

Раздел 3 Автоматическое регулирование частоты и активной мощности в электроэнергетических системах

Глава 8 ЗАДАЧИ И ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

8.1. Общие сведения

Частота электрического тока является одним из основных показателей качества электрической энергии. Ее значение (Гц) определяется частотой вращения турбин, вращающих роторы синхронных генераторов, в соответствии с выражением

где п — число оборотов вращения вала турбины мин *; р — число пар полюсов синхронного генератора.

Если, например,/? = 1, то при п = 3000 мин 1 частота /= 50 Гц.

Частота вращения любой турбины зависит от соотношения между вращающим моментом на валу, создаваемым рабочим телом (паром, водой, горячим газом), и моментом сопротивления, создаваемым электрической нагрузкой генератора и передаваемым через электромагнитное поле на вал турбины. При равенстве этих моментов частота имеет постоянное значение. Если электрическая нагрузка возрастет, то это приведет к увеличению момента сопротивления по сравнению с вращающим моментом и, следовательно, к снижению частоты вращения турбины и частоты электрического тока. Если бы указанные моменты не зависели от частоты, то увеличение нагрузки привело бы к полному останову турбины. Однако в общем случае снижение частоты приводит к некоторому увеличению вращающего момента и к уменьшению момента сопротивления. Поэтому в рассматриваемом случае обычно вновь наступает равенство указанных моментов, но только при меньшем по сравнению с исходным значении частоты. Для восстановления исходного значения частоты при увеличенной нагрузке необходимо увеличить вращающий момент турбины более, чем это произойдет естественным образом за счет снижения частоты. Этого можно добиться путем увеличения расхода рабочего тела в единицу времени, т. е. путем увеличения ее механической мощности и, следовательно, активной электрической мощности генератора.

При уменьшении электрической нагрузки процесс происходит аналогично, но в обратном направлении.

Изменение расхода рабочего тела в целях восстановления исходного значения частоты при новом значении электрической нагрузки может осуществляться вручную персоналом или автоматически путем изменения степени открытия регулирующих клапанов (для тепловой турбины) или направляющего аппарата (для гидравлической турбины).

Таким образом, ручное или автоматическое регулирование частоты (поддержание постоянного значения при изменениях электрической нагрузки) неразрывно связано с регулированием мощности турбин и, следовательно, активной мощности синхронных генераторов. Этим объясняется и смысл аббревиатуры АРЧМ — автоматическое регулирование частоты и мощности (под термином мощность здесь и далее понимается активная электрическая мощность генераторов, которая соответствует механической мощности турбин).

Необходимость регулирования частоты определяется необходимостью обеспечения требуемого качества электрической энергии. При отклонениях частоты от допустимых значений может существенно изменяться производительность вращающихся установок и механизмов потребителей, а также происходить нарушение технологических процессов. Исследования показывают, что наибольшие ущербы от снижения частоты электрического тока имеют место в строительной, пищевой и машиностроительной промышленности [43].

Однако уникальность электроэнергетики как отрасли определяется тем, что в высоком качестве электроэнергии по частоте чаще всего в большей степени заинтересован сам производитель, нежели ее потребитель. Объясняется эго тем, что от стабильности частоты в ЭЭС существенно зависят экономичность и надежность процесса выработки, передачи и распределения электроэнергии. Поэтому кроме ГОСТ [44], определяющего нормы на допустимые отклонения частоты в нормальных и аварийных режимах для потребителей (некоторые из которых очень чувствительны к изменению частоты), существуют отраслевые нормативные документы, например [95], устанавливающие более жесткие нормы, исходя из условий функционирования ЭЭС.

Как уже указывалось, установившемуся значению частоты в ЭЭС соответствует равенство механических моментов (вращающих и тормозящих) на валах турбин. Этим равенством определяется баланс суммарной генерируемой и суммарной потребляемой активной мощности в ЭЭС. Чем стабильнее выдерживается условие этого баланса, тем стабильнее частота электрического тока.

Следует иметь в виду, что частота как важнейший параметр качества электрической энергии ниже будет рассматриваться в основном только для установившихся режимов ЭЭС. В то же время представляет безусловный интерес подробное исследование изменения частоты во времени при переходных процессах [87, 94, 96], что, однако, выходит за рамки содержания настоящего учебника.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы