Димитрюк К.А., Ермаков М.А.
ВЛИЯНИЕ АРВ НА СТАТИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ *
Аннотация:
в работе рассмотрено влияние АРВ на статическую устойчивость. Представлены векторные диаграмма изменения напряжения нерегулируемого (без АРВ) генератора при увеличении угла δ и изменения ЭДС регулируемого (с АРВ) генератора при увеличении угла δ, а так же построения внешней угловой характеристики мощности генератора
Ключевые слова:
АРВ, влияние на статическую устойчивость, системы возбуждения, построение угловых характеристик мощности
УДК 620.9
Димитрюк К.А.
студент 4 курса, кафедра электроэнергетических систем
Смоленский филиал
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
(г. Смоленск, Россия)
Ермаков М.А.
студент 4 курса, кафедра электроэнергетических систем
Смоленский филиал
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
(г. Смоленск, Россия)
ВЛИЯНИЕ АРВ НА СТАТИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
Аннотация: в работе рассмотрено влияние АРВ на статическую устойчивость. Представлены векторные диаграмма изменения напряжения нерегулируемого (без АРВ) генератора при увеличении угла и изменения ЭДС регулируемого (с АРВ) генератора при увеличении угла , а так же построения внешней угловой характеристики мощности генератора
Ключевые слова: АРВ, влияние на статическую устойчивость, системы возбуждения, построение угловых характеристик мощности.
При медленном изменении режима таким свойством обладает синхронная ЭДС нерегулируемого генератора (без АРВ). В реальности все современные синхронные генераторы оснащены системами автоматического регулирования возбуждения (АРВ).
При построении угловых характеристик мощности нерегулируемого генератора (без АРВ) используется его простейшая математическая модель: . Угловая характеристика генератора в этом случае в соответствии с выражением представляет собой синусоидальную зависимость.
Для понимания взаимосвязи между параметрами режимов нерегулируемого генератора (без АРВ) рассмотрим два режима энергосистемы, совместив векторные диаграммы этих режимов в одну на рисунке 1.
В исходном режиме на векторной диаграмме значение напряжения на шинах генератора прибавляя к вектору напряжения на шинах приёмной системы , получаем падение напряжения в суммарном индуктивном сопротивлении (). ЭДС генератора в данном режиме , получаем прибавляя к вектору падение напряжения в синхронном индуктивном сопротивлении генератора . Вектор напряжения на шинах генератора делит вектор полного падения напряжения на два отрезка:
и - в отношении значений индуктивных сопротивлений и .
это и есть , а это , т.к. сопротивление, которое не учитывает внутреннее сопротивление генератора , называют как “внешним” (вн), так и сопротивлением “генератор-система” (гс), поэтому в данной работе используется и такое и такое наименования.
Рисунок 1 - Изменение напряжения нерегулируемого (без АРВ)
генератора при увеличении угла
При увеличении передаваемой мощности и связанным с этим увеличением угла на вектор ЭДС генератора займёт новое положение, показанное на диаграмме (рисунок 1) штриховой линией . Положение вектора напряжения , находится при делении вектора в том же соотношении на и .
Вектор напряжения при увеличении угла δ поворачивается, следуя за вектором , а при этом уменьшается. Следовательно напряжение на шинах генератора зависит от мощности нагрузки, что является основным недостатком нерегулируемых генераторов (без АРВ). Поэтому генераторы снабжаются автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ).
При наличии у генераторов АРВ, они, реагируя на изменение напряжения при изменении угла δ, будут изменять ток возбуждения генераторов, а с ним и ЭДС до тех пор, пока не восстановят прежнее значение напряжения. При определении синхронной ЭДС регулируемого генератора (с АРВ) ток возбуждения можно не вводить, а его действие учитывать упрощённо:
(1)
где установочное, начальное значение ЭДС;
коэффициент усиления АРВ по отклонению напряжения генератора;
установочное, требуемое значение напряжения;
значение напряжения на шинах генератора в данный момент.
Строго выполнить эту задачу с помощью АРВ не удаётся (это может быть только при , но такого достичь не получается, т.к. появляются другие проблемы, ведущие к неустойчивости). Но в упрощённых расчётах напряжение генератора принимают неизменным , т.к. при достаточно высоком значении оно изменяется незначительно, а синхронная ЭДС генератора изменяется в зависимости от его нагрузки и может принимать как наибольшие () так и наименьшие () граничные значения. Т.е. генератор может выходить в некоторых режимах на верхние и на нижние ограничения по току возбуждения (установленных с помощью специальных устройств в системы АРВ).
На генераторах, находящихся в эксплуатации в ЕЭС России, применяются системы возбуждения: электромашинные; диодные высокочастотные; бесщеточные; тиристорные (независимого возбуждения и самовозбуждения).
Электромашинные системы возбуждения, оснащенные медленно действующими возбудителями (генераторами постоянного тока), а также высокочастотные системы с высокочастотными диодными возбудителями морально и физически устарели, но продолжают эксплуатироваться до сих пор. Эти системы оснащены АРВ пропорционального действия (АРВ ПД), которые реагируют на знак и отклонение напряжения от установленного значения.
В настоящее время проектируются только две группы систем возбуждения - тиристорные и бесщеточные. Эти системы оснащены АРВ “сильного” действия (АРВ СД), осуществляющих регулирование возбуждения не только по отклонению напряжения, но и по его производным (скорости и ускорению отклонения напряжения); по отклонению и производным каких-либо режимных параметров, т.е. параметров стабилизации (частоты и т.п.).
Проследим за изменением синхронной ЭДС генератора при различных углах δ, при помощи векторной диаграммы генератора (совмещённой для двух режимов), подразумевая, что напряжение на шинах генератора постоянно (значит ).
Рисунок 2 - Изменение ЭДС регулируемого (с АРВ)
генератора при увеличении угла
В данном случае при увеличении угла на регуляторы АРВ будут реагировать на снижение и в соответствии с этим, увеличивая ток возбуждения генератора, увеличивать ЭДС генератора , пока не восстановят прежнее значение . Положение вектора ЭДС генератора в новом режиме можно найти, продолжив вектор в том же соотношении и , что и в исходном режиме.
При изменении угла поддержание генераторного напряжения на неизменном уровне , обеспечивается за счёт соответствующего изменения синхронной ЭДС (этот фактор существенно влияет на статическую устойчивость генератора).
Когда при действии АРВ нужно учитывать изменения генераторного напряжения , при расчётном построении угловой характеристики следует принимать во внимание, как изменение ЭДС , так и изменение напряжения . Т.к. параметры , , взаимосвязаны, координаты каждой точки характеристики определяются путём решения системы нелинейных уравнений. Полное описание процессов, происходящих в обмотках и системах АРВ генераторов, осуществляется с помощью подсистем дифференциальных уравнений высокого порядка. Моделирование процессов с помощью этих подсистем в упрощенном виде предусмотрено в промышленных программных комплексах, предназначенных для анализа режимов электроэнергетических систем (RastrWin3, ЕТАР и т.п.).
На качественном уровне угловую характеристику регулируемого генератора (с АРВ) можно построить графическим способом. Для графического построения угловой характеристики регулируемого генератора разделим весь диапазон возможных значений синхронной ЭДС на несколько уровней и для этих уровней построим семейство (множество) внутренних угловых характеристик (рисунок 3). Исходный установившийся режим обозначим точкой
Номер журнала Вестник науки №7 (64) том 4
Ссылка для цитирования:
Димитрюк К.А., Ермаков М.А. ВЛИЯНИЕ АРВ НА СТАТИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ // Вестник науки №7 (64) том 4. С. 343 - 350. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9609 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+