СИС / Презентации на весь курс СиС
.pdf
РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СЕТЕЙ С РАЗНЫМИ НОМИНАЛЬНЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ С ПОМОЩЬЮ ТРАНСФОРМАТОРОВ С РПН И ЛИНЕЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
Выбор ответвлений РПН трансформаторов и линейных регуляторов
Автотрансформатор
РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СЕТЕЙ С РАЗНЫМИ НОМИНАЛЬНЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ С ПОМОЩЬЮ ТРАНСФОРМАТОРОВ С РПН И ЛИНЕЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
Установка линейного регулятора со стороны НН автотрансформатора
БАЛАНСЫ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ, ИХ СТРУКТУРА И АНАЛИЗ
Баланс активной мощности и его связь с частотой
Цель лекции: показать каким образом регулируется частота в системе, исходя из баланса активной мощности.
В каждый момент времени в системе должен соблюдаться баланс активной мощности, т.е. равенство генерируемой и потребленной мощности с учетом потерь.
При неизменном составе нагрузок системы потребляемая ими мощность связано с частотой переменного тока. Снижение генерируемой мощности приводит к снижению частоты в сети и наоборот.
Причины нарушения баланса мощности: а) аварийное отключение генератора;
б) неожиданный рост потребления мощности; в) аварийное отключение линии или трансформаторов связи.
Рассмотрим систему из двух частей, соединенных линией связи. При связанной работе обеих частей соблюдается баланс мощности:
В первой части системы генерация больше потребления, а во второй – наоборот. Если линия связи аварийно выйдет из строя, обе части системы будут работать изолированно и баланс активной мощности в каждой из них нарушится. В первой частота возрастет, а во второй понизится.
Превышение генерируемой мощности над потребляемой можно ликвидировать, уменьшая мощность генераторов или отключая часть из них.
Превышение мощности потребления над генерацией ведет к снижению частоты, его можно ликвидировать либо вводя дополнительные резервы генерирующей мощности, либо автоматической частотной разгрузкой (АЧР).
Различают горячие (генераторы загружаются до мощности меньше номинальной и очень быстро набирают нагрузку при внезапном нарушении баланса активной мощности) и холодные резервы мощности (для ввода нужен длительный промежуток времени).
Виды резервов мощности: нагрузочный, ремонтный, аварийный, народнохозяйственный. Кроме резерва мощности на электростанциях должен быть резерв энергии. (т. е. запас топлива или воды)
АЧР - это дискретная система регулирования, отключающая потребителей ступенями (очередями).
Регулирование частоты в системе
При снижении генерируемых мощностей в системе происходят изменения частоты и напряжения. Снижение генерируемой активной мощности приводит к уменьшению частоты и напряжения. Для регулирования частоты используется изменение генерируемой активной мощности путем изменения пуска энергоносителя (пара или воды) в турбину.
Регулирование частоты в ЭЭС требует изменения мощности, которые генераторы выдают в сеть. Мощность генераторов определяется мощностью турбины.
Различают нерегулируемую турбину (мощность ее неизменна), турбину со статической характеристикой, астатической характеристикой.
В случае регулируемой турбины увеличения ее скорости вращения приведет в действие автоматический регулятор скорости (АРС), который обеспечит уменьшение подачи энергоносителя в турбину, чтобы сохранить постоянной ее скорость вращения. Принцип работы АРС основан на обратной отрицательной связи системы регулирования.
Если АРС после окончания переходного процесса восстанавливает прежнюю скорость – регулирование называется астатическим, в противном случае – статическим.
Крутизна характеристики регулирования - это коэффициент равный тангенсу угла наклона характеристики АРС к оси абсцисс.
Регулирование частоты в системе
При статической характеристике регулятор скорости турбины оказывает стабилизирующее действие на частоту ЭЭС и называется первичным регулятором частоты, а процесс изменения частоты по его действиям – первичным регулированием частоты. Эффективность первичного регулирования частоты зависит от статизма регулятора скорости.
Для дополнительной корректировки частоты после первичного регулирования применяют вторичное регулирование, в процессе которого изменяют мощность турбины в зависимости от частоты в системе. Вторичное регулирование выполняет автоматический регулятор частоты (АРЧ).
Статизм характеристики регулятора – это величина обратная коэффициенту крутизны.
Турбины станций ЭЭС снабжены статическими регуляторами скорости, для которых записывается закон первичного регулирования.
Осуществляя вторичное регулирование, можно получить эффект астатического регулирования. Наиболее просто вторичное регулирование осуществляется с помощью одной станции. Такой метод называется методом ведущей станции по частоте.
При аварийных отключениях генераторов применяют ААРЧ – автоматическую аварийную разгрузку по частоте, которая заключается в отключении системной автоматической части потребителей.
Регулирование частоты в ЭЭС
Регуляторы скорости турбин называются первичными регуляторами частоты. Для дополнительной корректировки частоты используют вторичное регулирование автоматическими регуляторами частоты.
Регулирование частоты в ЭЭС
Процесс регулирования частоты в системе на примере одной и двух станций.
Коэффициент статизма равен тангенсу угла наклона статической характеристики регуляторов скорости.
Изменения мощностей электростанций обратно пропорциональны коэффициентам статизма их регуляторов скорости.
Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением. Регулирующий эффект нагрузки
Баланс реактивной мощности - это равенство генерируемой и потребленной с учетом потерь реактивной мощности. Генерируемая мощность включает в себя мощность для генераторов, компенсирующих устройств, зарядную мощность ВЛ. В потребляемую мощность входит реактивная мощность потребителей и собственные нужды.
Баланс реактивной мощности в системе определяет некоторый уровень напряжения. Нарушение баланса реактивной мощности ведет к изменению уровня напряжения.
Если генерируемая реактивная мощность больше потребленной, то напряжение в сети растет и наоборот.
Если напряжение по каким-то причинам в конце линии понизилось, то нагрузка в силу своего положительного регулирующего эффекта его повысит.
Нагрузка имеет положительный регулирующий эффект при U Uкр и наоборот. В последнем случае понижение напряжения в конце линии вызывает рост потребления реактивной мощности. Это вызывает рост потерь напряжения в линии и снижение напряжения в конце линии. Опять растет реактивная нагрузка и т.д. Такое явление называется лавиной напряжения, при этом опрокидываются (останавливаются) асинхронные двигатели. Остановить снижение напряжения можно только, отключив нагрузку. Для повышения надежности системы в таких ситуациях применяют автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) на генераторах и мощных синхронных двигателях.
Генерация и потребление реактивной мощности.
Синхронные генераторы на электростанциях вместе с другими источниками реактивной мощности обеспечивают и регулируют баланс реактивной мощности. При этом изменения реактивной мощности генераторов достигается изменением тока возбуждения. Уменьшая ток возбуждения можно снизить генерируемую реактивную мощность. При снижении активной мощности генератора возможно увеличение генерируемой реактивной мощности в пределах, ограничиваемых токами статора и ротора.
Резерв реактивной мощности и возможность перегрузки по ней очень важны при аварийном снижении напряжения. Все генераторы оборудованы АВР, которые при снижении напряжения на зажимах генератора автоматически увеличивают ток возбуждения и выработку реактивной мощности, но лишь за счет уменьшения активной.
Основными потребителями реактивной мощности в электрических системах являются трансформаторы, ВЛ, асинхронные двигатели, вентильные преобразователи, сварка, электропечная нагрузка и т.д. Суммарные потери реактивной мощности в элементах сети велики и могут достигать 50% мощности, поступающей в сеть.
На промышленных предприятиях потребление реактивной мощности распределяется так: асинхронные двигатели - 65-70%; трансформаторы - 20-25%; другая нагрузка - 10%.
Потери реактивной мощности складываются из потерь в линиях, трансформаторах и зарядных мощностей ВЛ.
Для ВЛ 110-150 кВ суммарная генерируемая реактивная мощность равна потерям реактивной мощности в них.
Баланс реактивной мощности предусматривается отдельно для каждого характерного режима сети.