Распределение набросов активной нагрузки между агрегатами электростанций

Действительный график нагрузки энергосистемы не совпадает с заданным диспетчерским графиком. Поэтому периодически возникают те или иные небалансы мощности турбин и нагрузок генераторов электростанций.

Следствием этого являются колебания частоты в системе. Основное уравнение баланса мощности для отдельного агрегата имеет вид:

.

где — активная мощность, развиваемая турбиной, отн. ед.; P — электрическая (тормозная) мощность генератора, отн. ед.; - потери в агрегате, отн. ед.; - постоянная инерции (механическая постоянная) вращающихся масс турбины и генератора, рад; - демпферный коэффициент; - угол определяющий пространственное положение продольной оси ротора генератора, рад.

Постоянная инерции турбины и генератора определяется выражением:

.

где n0, nном — синхронная и номинальная частоты вращения; Pном — номинальная мощность агрегата; - суммарный момент инерции турбины и генератора.

Умножение на синхронную угловую скорость вращения ротора 0 дает в радианах. Пренебрегая в первом приближении потерями мощности в агрегате и демпферной мощностью, получаем:

или ,.

где — угловое ускорение вращающихся масс.

Внезапные набросы — сбросы нагрузки вызывают торможение — ускорение роторов генераторов; тем самым энергия вращающихся масс участвует в покрытии кратковременно возникающего небаланса мощности.

Тормозная мощность или мощность нагрузки генераторов зависит от частоты:

.

Реактивная мощность также зависит от частоты:

.

причем обычно n = 12. Изменение активной и реактивной мощностей нагрузки генератора с изменением частоты рассмотрено ниже.

Рассмотрим систему с одним генератором. Частотная характеристика регулятора скорости первичного двигателя имеет вид — рис. 7:

Рис. 7. Частотная характеристика регулятора скорости

На рисунке 8 представлена частотная характеристика активной и реактивной нагрузки с учетом потерь в сетях:

Рис. 8. Изменение активной и реактивной мощностей при изменении частоты в системе

Накладывая характеристики активной мощности друг на друга, получим точку пересечения (рис. 9), определяющую действительную частоту:

Рис. 9. Совмещенные частотные характеристики регулятора скорости и нагрузки

При снижении частоты на f величина PГ растет, а PН падает. Отрезок ac определяет дополнительную нагрузку P, вызвавшую снижение частоты на величину f.

Мощность, развиваемая турбиной в продолжительном режиме, зависит от пропуска пара или воды через турбину, который регулируется регулятором скорости турбины, называемым также первичным регулятором частоты.

Регуляторы могут иметь астатическую (вернее квазиастатическую) или статическую характеристику — рис. 10.

Рис. 10. Характеристики регуляторов скорости: 1 — астатическая; 2 — статическая

Статизм характеристики регулятора характеризуется коэффициентом статизма.

.

;; .

Регуляторы скорости имеют естественную статическую характеристику, однако с помощью дополнительных устройств, называемых вторичными регуляторами частоты, можно получить результирующую астатическую (квазиастатическую) характеристику.

Следует отметить, что дежурному щита управления электростанции без помощи устройств автоматики трудно регулировать частоту в соответствии с жесткими требованиями ПУЭ и ГОСТ. Действительно, пусть допустимое отклонение частоты f = 0,1 Гц, а статизм регулятора. Тогда.

.

Очевидно, что по щитовому прибору дежурному трудно уследить за изменением мощности генератора на 4%. В связи с этим возникает задача осуществления комплексных автоматических устройств для согласованного регулирования частоты и распределения активных мощностей.