Системы регулирования частоты

Частота и активная мощность агрегатов регулируются автоматически с помощью автоматики регулирования скорости турбины. Все турбины имеют АРС (автоматический регулятор скорости). С помощью АРС осуществляются пуск, остановка, увеличение и снижение мощности турбины и параллельная работа агрегатов. Работает АРС по специальной программе, которая зависит от частоты системы (рис. 6.4). Чаще всего характеристика регулирования статическая и дает однозначную зависимость между мощностью и частотой.

Рис. 6.4. Вид характеристик АРС.

Статические характеристики могут иметь разный статизм (наклон), что меняет чувствительность агрегата к частоте. Статизм характеристики — это относительное изменение мощности агрегата к относительному изменению частоты:

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

Рис. 6.5. Статическая характеристика АРС.

где ЬР — отклонение мощности генератора от своего значения при изменении частоты от номинальной; б/ - отклонение частоты от номинального значения (рис. 6.5). Устанавливая определенный статизм, можно менять реакцию разных станций на изменение частоты. Если статизм большой, то станция чувствительна к изменению частоты и ее мощность меняется на сравнительно большую величину бР, если — маленький, то станция очень незначительно меняет свою мощность при изменении частоты системы. Статические характеристики обеспечивают правильную логику действий. Если частота падает, то мощность турбины увеличивается, если увеличивается, то мощность уменьшается.

Первичное регулирование. Все агрегаты имеют АРС. С помощью АРС регулирование частоты осуществляется всеми станциями, но с разной степенью. Известно, что некоторые станции работают в базе графика нагрузки, их мощность не меняется, что достигается при соответствующей настройке АРС. Другие, работающие в пике и имеющие нагрузочный резерв, реагируют значительно.

Автоматика АРС позволяет откорректировать частоту за секунды (рис. 6.6). Пусть в системе частота была номинальная и существовал баланс активной мощности, т. е.

Допустим, частота в системе снизилась до величины j. Это значит, что нагрузка превышает генерацию, т. е.

Станции начинают быстро увеличивать активную мощность, до тех пор, пока не восстановится баланс. Баланс восстанавливается за 2…3 с. Первичное регулирование частоты — быстрое регулирование. Однако оно имеет тог недостаток, что процесс регулирования заканчивается при частоте, отличающейся от номинальной.

Рис. 6.6. Первичное регулирование частоты разными станциями.

Вторичное регулирование частоты. Это регулирование осуществляют только те станции, на которых часть мощности используется как нагрузочный резерв. Их называют частотно-регулирующими станциями, которые восстанавливают частоту до ее номинального значения 50 Гц за счет вторичного регулирования частоты.

Вторичное регулирование называют медленным регулированием, так как его процесс требует время до 1 мин. Его процесс связан с перемещением характеристики регулирования в новое положение без изменения ее статизма. На рис. 6.7 показано перемещение характеристики параллельно самой себе. Если характеристика перемещается вправо из положения 0 в положение 2, то мощность частотно-регулирующей станции увеличивается, если влево из положения 0 в положение 1, то — уменьшается.

Рис. 6.7. Изменение положения характеристики АРС при вторичном регулировании частоты.

Процесс при вторичном регулировании частоты показан на рис. 6.8. Он повторяет рис. 6.6 и показывает, что происходит при вторичном регулировании. При частоте f закончилось первичное регулирование. На частотнорегулирующей станции характеристика регулирования начинает перемещаться вправо параллельно самой себе. Это означает, что увеличивается впуск воды в турбины и они повышают свою мощность. Соответственно начинают снижаться мощности других станций, так как частота растет. Когда характеристика станции 4 переместится из положения, А в Б, то частотно-регулирующая станция возьмет на себя все увеличение нагрузки. Ее мощность будет Р4ь= Р4 + АЛ + A/S + ЛРз + ЛР4. Таким образом, весь наброс нагрузки, который произошел случайно, частотно-регулирующая станция приняла на себя.

Вторичное регулирование может осуществляться автоматически или по команде диспетчера.

Частотно-регулирующая станция выполняет функцию нагрузочного резерва системы. Нагрузочный резерв имеет следующие особенности:

• • имеется связь с балансом активной мощности;
• • влияет на частоту системы;
• • резерв должен быть в горячем состоянии;
• • величина резерва должна быть достаточной для покрытия случайных набросов нагрузки в период прохождения максимума нагрузок;
• • мощность должна регулироваться автоматически и за возможно короткое время;
• • резерв не требует воды, так как набросы и сбросы нагрузки примерно уравниваются.

Рис. 6.8. Вторичное регулирование частоты

Всем этим требованиям лучше всего отвечает ГЭС.

Требования к выбору частотно-регупирующей станции. В системе может быть одна или несколько частотно-регулирующих станций. Поскольку в электрической системе потребители и станции связаны на электронном уровне, достаточно иметь одну частотно-регулирующую станцию. К частогнорегулирующим станциям предъявляются определенные требования:

• 1) станция должна иметь мощность, достаточную для покрытия случайных колебаний нагрузки;
• 2) станция должна обладать большой скоростью набора нагрузки примерно на 0,5… 1,5% от максимальной;
• 3) станция должна иметь высокую маневренность, при которой можно за время 5… 10 мин пустить агрегаты из холодного состояния, если не все они находятся на оборотах;
• 4) размещение частотного резерва должно экономически обосновываться.