Вопрос 8

Принципи будови системи автоматичного регулювання напруги синхронних генераторів

Основной функцией АРН является стабилизация напряжения СЭЭС методом регулирования тока возбуждения.

СВАРН – система возбуждения и автоматического регулирования напряжения генераторов, обеспечивает самовозбуждениегенератора истабилизациюего напряжения. В СВАРН часть энергии переменного тока отбирается с выводов генератора, регулируется элементами АРН, преобразуется в электрическую энергию постоянного тока и подается в обмотку возбуждения генератора.

Регулируемой (управляемой) величиной в СВАРН является напряжение генератора U_г, управляющей (регулирующей) величиной – напряжениеU_вили токI_ввозбуждения генератора. Основное внешнее воздействие на генератор и его выходное напряжение оказывает ток нагрузкиI_г и фазатока нагрузки генератора.

На рисунке 8.1 изображена структурная схема САРН СГ. Питание обмотки возбуждения генератора ОВГ осуществляется по двум каналам: по каналу напряжения I_uи по каналу тока нагрузкиI_i.

Рисунок8. 1 – Структурная схема САРН СГ	Рисунок 8.2– Структурная схема САРН СГ с токовым компаундированием

В режиме холостого хода процесс возбуждения обеспечивается по каналу напряжения, а при нагрузке – еще и по каналу тока.

По принципу управления все СВАРН делятся на следующие типы:

• действующие по возмущению (амплитудно-фазового компаундирования);

• действующие по отклонению;

• комбинированные, действующие одновременно по отклонению и по возмущению.

В свою очередь системы, действующие по возмущению, делятся на системы токового компаундирования и системы фазового компаундирования.

Характерной особенностью систем токового компаундирования является арифметическое сложение выпрямленных токов, поступающих в ОВГ по каналам напряжения и тока (см. рис. 8.2). Это значит, что составляющая тока в ОВГ, поступающая по каналу тока, зависит только от нагрузки СГ и не зависит от характера (cos ) этой нагрузки.

Характерной особенностью для систем с фазовым компаундированием является геометрическое суммирование составляющих токов, поступающих на ОВГ по каналам напряжения (I_u) и тока (I_г), что обеспечивается благодаря включению компаундирующего элемента, в данной схеме фазового дросселяLв канале напряжения (см. рис. 8.3). В качестве компаундирующих элементов могут быть также применены конденсатор, магнитный шунт и т.д.

Рисунок 8.3 – Структурная схема САРН СГ с фазовым компаундированием	Рисунок 8.4– Структурная схема САРН бесщеточного генератора

По способу воздействия на ОВГ все САРН делятся на две группы:

• системы прямого регулирования (см. рис. 8.1), в которой АРН непосредственно воздействует на ОВГ;

• системы косвенного регулирования, в которой АРН воздействует на ОВГ через возбудитель постоянного тока для синхронного генератора с контактными кольцами, или через возбудитель переменного тока в бесщеточном синхронном генераторе (см рис. 8.4).

Правила Регистра предъявляют следующие требования к точности стабилизации напряжения:

Агрегаты переменного тока должны иметь САРН, обеспечивающие при изменениях нагрузки от холостого хода до номинальной при номинальном коэффициенте мощности поддержание номинального напряжения в пределах 2,5% номинального (аварийные генераторы – до3,5%);

Внезапное изменение симметричной нагрузки генератора, работающего при номинальной частоте вращения и номинальном напряжении, не должно вызывать снижения номинального напряжения ниже 85% и повышения выше 120%. После этого напряжение генератора должно в течение не более 1,5 с восстанавливаться (с погрешностью 3% номинального напряжения). Для аварийных агрегатов эти значения могут быть увеличены по времени до 5 с и по напряжению до4% номинального значения.