ИЭ / 8 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 8 сем

мощности от турбины, электрическая мощность становится меньше механической, тормозящий электрический момент становится меньше механического, угол растёт и наступает проворот.

В реальности при качаниях и выпадении генератора их синхронизма годографы сопротивлений имеют следующий вид:

а) Годографы сопротивлений при потере возбуждения генератором: кривая

3 – из недовозбуждённого состояния, кривая 4 – из номинального режима, кривая

5 – из перевозбуждённого состояния. Как видно, все из них представляют собой перекрученные 2 раза спирали, в которых изначально превалирующим фактором было снижение ЭДС генератора, поэтому годограф близок к дуге - годографу при уменьшении q и постоянном δ. А после, так как ЭДС установилось,

превалирующим фактором стало увеличение δ, поэтому график близок к годографу при q<1 и изменении δ. Заметим, что из перевозбуждённого состояния генератор входит в АР гораздо дольше (в 7-9 раз), чем из недовозбуждённого.

б) Годограф при качаниях без выпадения генератора из синхронизма – кривая 6. Здесь видим, что график представляет собой дугу с уменьшающимся радиусом. Уменьшение радиуса говорит об увеличении угла δ. Максимальное значение угла δ (конец площадки ускорения, начало площадки торможения)

11

достигается в момент 0,9 с, после чего радиус растёт, причём по другой траектории, с большим радиусом годографа.

в) Кривая 7 – годограф при выпадении генератора из синхронизма, АХ без потери возбуждения. Реактивное сопротивление при этом становится отрицательным, потому что сопротивление генератора отрицательным

(направление мощности от генератора в систему принято за положительное),

годограф представляет собой окружность с примерно постоянным радиусом. Это связано с тем, что ЭДС генератора не меняется, так как не изменилось возбуждение.

Задачей РЗ является различить АХ без потери возбуждения, АР с потерей возбуждения и качания между собой и в первом случае выдать сигнал на отключение выключателя, во втором – предупреждение, в третьем – не реагировать. Описание характеристик следует привязать к годографу 1 (на годографе 2 угол поворота CD другой), при этом учитывая что сопротивление генератора отрицательно (то есть, картинка переворачивается, снизу q<1, сверху q>1).

Заметим, что при качаниях годограф близок к дуге окружности с определённым радиусом (при этом эта дуга не заходит за кривую δ=90°), а при АР годограф представляет собой спираль. Исходя из этого, чтобы отличить качания от АР, характеристика первой ступени РЗ (на сигнал) должна быть в виде окружности с определённым радиусом.

При АХ годограф близок к окружности определённого радиуса, поэтому чтобы отличить АХ от качаний, нужно отличить окружность от дуги. Самый простой способ это сделать – отследить, пересекает ли годограф линию δ=90°.

Для этого применяют эллиптическую характеристику, которая строится вокруг годографа при δ=90° и изменении q, при этом внутри эллипса находится точка q=∞ (т. к. при Eг = 0 q=∞, к этой точке сходятся спиралевидные годографы при АР). 2 ступень срабатывает, если годограф сопротивления пересекает характеристику в 2 точках («входит» внутрь эллипса и «выходит» из него) и не

12

срабатывает, если годограф сопротивления пересекает характеристику в 1 точке

(только «входит»).

Окружность 1 и эллипс 2 на координатных плоскостях выше – характеристики срабатывания защит на сигнал и на отключение.

Построение данной характеристики изображено ниже. Характеристика первой ступени представляет собой окружность, пересекающую мнимую ось в точках 0,5xd’’ и xd. Первая точка пересечения обусловлена тем, что сопротивление генератора не может быть ниже, чем 0,5xd’’: xр = 0,5xd’’ только при условии, что ЭДС генератора и системы равны номинальному ЭДС генератора (ЭДС системы обычно меньше ЭДС генератора), угол между ними равен 180°, защита установлена на шинах после генератора. В этом случае = 2 = 0,5 ".

Нижняя точка отделяет нормальные режимы от переходных,

сопротивление генератора в переходных режимах меньше xd.

Защита от асинхронного хода с использованием линзообразной характеристики и оси линзы (видимо, вторая ступень). Аналогична эллиптической характеристике.

13

2. Автоматические регуляторы возбуждения сильного действия (АРВ

СД)

Назначение:

Применяются для повышения устойчивости параллельной работы

генератора с энергосистемой при наличии протяженных и сильно загруженных линий связи. Кроме того, АРВ СД позволяет скомпенсировать неблагоприятное

влияние на устойчивость увеличения значений Xd генераторов с непосредственным охлаждением обмоток.

АРВ СД оказывает на систему возбуждения более интенсивное (сильное)

воздействие, чем АРВ пропорционального действия, т.к. эти регуляторы реагируют не только на отклонение, но и на производные (и ряд других параметров). Это дает возможность с опережением предсказывать тенденцию ПП и оказывать на систему возбуждения упреждающее воздействие. В АРВ СД различных типов используют отклонение по напряжению, производную от напряжения, первую и вторую производную тока статора.

Желательно иметь управляющее воздействие непосредственно по параметру, влияющему на устойчивость параллельной работы, т.е. на и его производные. Для формирования сигнала пропорционального необходимо передать параметры вектора напряжения с противоположного конца ЛЭП, а это связанно с телемеханикой. Надежную, непрерывную передачу этой информации

тяжело осуществить.

Поскольку и f взаимосвязаны (f , а f ), следовательно иметь управляющее воздействие по параметру проблематично, то в последних конструкциях АРВ СД чаще используют U, U , f, f , Iрот, поскольку эти параметры обеспечивают статическую устойчивость и стабильность заданных показателей качества переходных процессов при малых отклонениях от исходного установившегося режима.

Устройства АРВ синхронных машин реагируют только на отклонения напряжения прямой последовательности и стремятся поддержать это

15

напряжение на постоянном уровне (т. е. они включены через фильтры прямой последовательности).

Функции АРВ СД:

•Изменение возбуждения по заданному алгоритму для поддержания напряжения на шинах станции или в заданной точке сети;

•Форсировка возбуждения;

•Ограничение тока ротора на двух кратном уровне;

•Автоматическая разгрузка генератора при перегрузке по току ротора и реактивному току статора;

•Изменение предписанного значения Uг при синхронизации;

•Ограничение снижения возбуждения в режиме потребления реактивной мощности;

•Защита от повышения напряжения;

•Распределение реактивных мощностей между параллельно работающими генераторами.

Достоинства АРВ СД

Регулирующее воздействие АРВ СД UУПР. складывается из регулирующего воздействия звена пропорционального и дифференциального:

упр = РВ.П + РВ.Д

16

Если имеем регулятор пропорционального действия (РВП), то в точке 0 при появлении отклонения напряжения управляющего воздействия практически нет, Uрвп – минимально. Uрвп – максимально при максимальном отклонении напряжения (при Uнб - max). После 1 вследствие инерционности происходит перерегулирование (См. рисунок выше).

При использовании производной процесс восстановления напряжения протекает быстрее ( р.с. < р.п.) и более качественно, т.е. при менее выраженных явлениях перерегулирования и более интенсивном затухании обычно колебательного переходного процесса. Это обусловлено изменением знака регулирующего воздействия UУПР с опережением момента времени, когда регулируемое напряжение достигает первоначального значения, т.е. начинается противодействие восстановлению напряжения.

Использование производной по напряжению (Uрвд) позволяет получить управляющий сигнал в начальной стадии ПП (Uупр), это позволяет предвидеть тенденцию ПП и уменьшить Uнб при перерегулировании, обеспечивает успокоение (демпфирование) колебаний напряжения.

Алгоритм АРВ СД

Алгоритм (или закон) АРВ СД есть функция режимных параметров электропередачи, определяющая регулирующие воздействия на возбудитель генератора. Лучше всего было бы формировать регулирующее воздействие по основному закону, от которого зависит статическая и динамическая устойчивость и результирующая устойчивость электропередачи – т.е. по углу . О сложности и ненадежности передачи телеинформации о векторе U уже говорилось… Поэтому в алгоритм вводят:

∆г – отклонение амплитуды или действующего значения UГ от предписанного Uпр.;

Г′ = г - производная по напряжению;

∆′ ≈ – изменение частоты;

17

∆г - – необходимо для обеспечения практически постоянного (с

точностью статической погрешности напряжения UГ или напряжения в начале линии (на шинах ВН):

Л = Г − Г ∙ Т ≈ , формируется на выходе регулятора моделированием Г ∙ Т;

′г - обеспечивает демпфирование колебаний напряжения, стабилизирует автоматическую систему регулирования возбуждения на холостом ходу.

Структурная схема АРВ СД

18

19

20