Способ обеспечения динамической устойчивости генератора

Н ПИСА И ОБРЕТЕН И ц 65865 Союз СоветскихоцыалыстыцескиРвслублык лнительное к авт, санд-ву явлено 19.04,77(21) 2477411/24-0 1)М,К рнсоединением заявкиУ 3/ 9/ Гюеудератвеиеый хвмат СССР ее делам хзебретенхй н еткеытий71) Заявитель кии институт Б ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОС ГЕНЕРАТОРА 4) С зобр азываются оградных спучаяхой на времясергию турбины электротехспособам и устойчивотение относится к пее конкретно - к ам дпя сйеспечени рических машин и нике, а бо устройств сти зпект ектроперебеспечивае жду момен- магнитньь ме вопрос орбины за время нератор панса м и эпек н двум ми: ощью пения ме с и стемы упратвенных хартойчивость о ктерис еспеч ения М и вспедст в сеть.изироМ) вкаатора не тдаваемои си маши и компенс граничения оп име атическом При авариях иди при необходимостиобеспечить устойчивость генератора в дач.Устойчивость геся поддержанием батом турбины (Мт )моментом (МВ статическом рсоответствующей си(иди за счет естестик генератора) усвается путем изменвие этого энергии,Здесь при примененванной синхроннойчестве генераторабольших пробпем, пв фиксированном стотсутствуют. динамическом режиме с ничения. В наиболее тру связь с приемной систе аварии прекращается и в сеть отдавать непьзя,В динамическом реж расходовании энергии ту аварии может быть реш ципиапьно отличными пу 1. Энергия турбины идет наускорение вращения ротора генератора; после ликвидации аварии и восстановления схемы передачи генератор в поспеаварийном режиме отдает изпишнюю механическую энергию, запасенную ротором за время аварии, в систему, что приводит к собтветствующему торможению ротора. Этот широко распространенный метод применяется в сравнитепьно легких, с точки зрения обеспечения динамической устойчивости, спучаях, в частности, при линиях передачи относительно небольшой протяженности.2. Энергия турбины во время аварии не расходуется на ускорение ротора генератора, а погпощается во внешнем устройстве,Известен способ обеспечения устойчивости генератора с помощью постоянно включенного на его шины асинхронизированного синхронного компенсатора. Однако устойчивость генератора в этом спучае может быть попностью обеспечена пишь в установившемся режиме, в динамическол (аварийном) режиме она обеспечивается лишь при исходном фазовом угпе между ЗДС статора и напряжением сети, существенно меньшим Я l2Я еИзвестен также способ обеспеченияустойчивости генератора путем подкпючения к его статору активного сопротивпения, При этом достигается обеспечение динамической устойчивости в аварийных режимах, однако недостатком такого способа является то, чтооднократноевключение активного сопрбтивпения дапеко не всегда может привести к успеху. Вкпючение активного сопрОтивпенияэквивапентно торможению при постоянстве М," в этом спучае устойчивость неможет быть обеспечена, когда М Мзначение М допжно превышать значениеМ . Когда же М неизменно, это превышение при уменьшении нагрузки генератора может стать значитепьным.;Соотношение М М может поэтому приТводить к издишне быстрому торможениюротора; этот эффект может усипиваться, еспи до откпючения пинии передачиротор стал тормозиться из-за потерьв генераторе при аварии. С этим Отрицатепьным явпением можно справиться спомощью многократного вкпючения иоткпючения активного сопротивпенич (приоткшочениях сопротивпения ротор ускоряетея), но это связано с успожнениемсхемы аварийного режима и вспедствиерезких изменений тормозного моментауспожнением задачи восстановпения режима передачи 2,Наибопее бпизким к настоящему изобретению явпяется способ обеспечениядинамической устойчивости генераторапутем фиксации аварии в энергосистеме,отключений генератора в аварийном режиме от энергосистемы и подкпюченияна-шины генератора погпотитепя энергии, который Отключают по достиженииугпового положения и скопьжения ротора генератора заданных значений (3,Недостатком этого способа так же,как и ранее описанного, является недостаточная надежность обеспечения устойчивости и усложнение задачи восстанов.5 пения режима энергосистемы.Цепь изобретения - повышение надежности И упрощение обеспечения устойчивости генератора,Эта цепь достигнута в результате то 0 го, что в качестве погпотитепя энергиииспопьзуют асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, при этом измеряют в предаварийном режиме нагрузку генератора и параметры энергосистелыи устанавпивают в зависимости от изл 1 ерения величин скольжение двигатепя исоВ Ч) генератора,В доаварийном режиме в зависимостиот нагрузки генератора и расчетной авариий опредепяют вепичину скопьжения роторадвигатепя,значения соар генератора иуглового положения его ротора, при котором в поспеаварийном режиме будетпроизводиться откпючение двигатепя.Механическая постоянная ротора двигатепя допжна быть существенно меньшемеханической постоянной ротора генератора,При подключении двигателя его мо 36. мент Мц невелик (из-за большого начапьного значения скопьжения)", уровеньМменяется (в соответствии с нагрузкой станции) при изменении исходного35значения скольжения б , а также приизменениийщр генератора, так как пос 1педнее приводит к изменению ЕПоэтому в начапе аварии всегда М ( М,ротор генератора будет ускоряться, ноеще быстрее будет ускоряться ротордвигатепя, затем, когда скольжение существенно уменьшится, неравенствоМцМ изменит знак, и ротор генератора будет тормозиться. Параметры генератора и асинхронного двигатепя, а так же режим генератора ( аов р ) и двигатепя скопьжение 3 в нормальном(доаварийном) режиме передачи должныбыть подобраны так, чтобы подключениеи отключение двигателя,обеспечивапоустойчивость передачи в поспеаварийномрежиме.Вращая асинхронный двигатель в доаварийном, режиме с помощью мапомощного вспомогательного асинхронногодвух (много) скоростного двигателя,можно менять исходное значение скольжения двигатепя по ступеням;, совмещаяэто с установкой требуемого значениясойц) генератора, это ступенчатое управпение можно сочетать с ппдвным изменением уровня характеристики Мо == 1 ( Ьа ), что и решает проблему динамической устойчивости предлагаемым способом при разных нагрузках станции.Последовательность операций пообеспечению динамической устойчивостигенератора в аварийном режиме и восстановпение нормального режима работыпередачи происходит спедующим образом. Схема, иппюстрирующая реяпцзацию предлагаемого способа, приведенана чертеже, где приняты спедующце обозначения:генератор 1, шины станции 2,линия электропередачи 3 приемная система 4, асинхронный эпектродвигятепь 5,Заранее определяется угловое положение ротора генератора - с помоцьюрасчетов, учитывающих параметры исходного доаварийного и послеяварийногорежимов - при котором после восстановпения передачи Мт МТакже с помощью расчетов в зависимости от вепичины М устанавпцвдетсягскольжение ротора двигатеця и соыр генератора.При возникновении аварии пиния передачи 3 отключается от шин 2 генератора1 и на шины вкпючается асинхронныйэлектродвигатель 5. Когда скольжениегенератора ( 5 ) становится нескольГко меньше нуця, а значение угла будетравно расчетному, двигятепь откпючает-ся и одновременнО включается линияпередачи.Именно при этих условиях в поспеаварийном режиме ротор генераторасначала будет тормозиться, затем ускоряться и после колебательного процесса установится равновесие моментов М.и М, при 5 О,Выше был. расмотрен нескопькоидеапизированный случай аварии, когдапиния передачи отключается мгновеннои энергия турбины передается пишь двигатепю, В действительности отключениелинии происходит спустя некоторое время после возникновения аварии; за это время ротор генератора может как ускоряться из-за превышения энергии, получаемой от турбины, над энергией, расходуемой в цепи статора генератора, так и тормозиться - при обратном соотношении (в спучае больших потерь). Это осложняет решение вопросов о моменте восстановпения нормальной схемьг переддчц, тдк кдк источником потребления энергии во время аварии будет уже не только двигатель, что необходимо учитывать при производстве расчетом, 5 Предепьное время аварии определяется в основном временем ускорения ротора двцгдтепя, Если усповно принять, что скопьженце ротора двигатепя зд это гремя меняется на 100",о при механичес кой постоянной, равной 1,0 с, и что всреднем за время аварии М бып раавен Мт, то время аварии равно примерно 1,0 с, что достаточно при самых тяжелых авариях. На самых протяженных пиниях.Таким образом, технико-эконолгцческая эффективность редндгаемого способа заключается в том, что он позвопяетповысить передел динамической устойчивости гечератора независимо от дпцнылинии эпектроперадячц, связывающей станцию с приемной системой.Формупд изобретенияСпосоо обеспечения динамической устойчивости генератора, путем фиксации. аварии в энергосистеме, откпючения генератора в яварцйнол режиме от энергосистемы и подключения на шины генератора погпотцтепя энергии, который откпючают при достижении углового попоженияи скольжения ротора генератора заданныхзначений, о т л ц ч а ю щ ц й с я тем,что, с целью повышения надежности иупрощения обеспечения устойчивости генератора,в качестве погпотитепя энергиииспользуют асинхронный двигатепь скороткозамкнутым ротором, при этом измеряют в предаварийном режиме нагрузку генератора ц параметры энергосистемы и устанавпцвают в зависимости отизмеренных величин скольжение двигатепя и сояр генератора.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Ботвинник М, М. и Шакарян Ю. Г.Управляемая машина переменного тока,Наука, 1969, с. 119-121,2, Ж, фЭлектричество", Хо 6, 1962,Горнштейн В, Н, и др.Применение мноу гократного электрического торможения иразгрузки агрегатов дпя повышения устойчивости энергосистем,3. Авторское свидетельство СССР658653 Заказ 206 Тираж 856ПодписноеИПИ Государственного комитета СССРпо дедам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 49 БН 113035,Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная,Составитель К. Фотина едактор А. Садомов Техред,М. Петко КорректорА. Гриценк