Система регулирования мощности генераторов

Регулирование активной и реактивной мощности синхронных генераторов при параллельной работе

Рассмотрим способы регулирования мощности на примере неявнополюсного генератора.

Если пренебречь активным сопротивлением R₁, ток якоря можно определить из уравнения напряжения:

Т.к U₁=U_с=const, то силу тока I₁ можно изменить только изменяя ЭДС Е_f по фазе или по вел-не.

Регулирования активной мощности. Если к валу генератора приложить внешний момент, больший необходимого для компенсации магнитных и механических потерь, то ротор приобретает ускорение. Вектор Е_f. смещается относительно вектора U₁ на угол Θ в направлении вращения векторов (рис.1, б), т. е. меняет фазу. Возникает небалансная ЭДС ∆Е=Е_f —U₁=jI₁х₁, приводящая к появлению тока I₁. Вектор I₁ отстает от вектора Е_f на 90°, так как его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением х₁.

При этом генератор отдает в сеть активную мощность
Р=m₁U₁I₁cosφ_1. На его вал действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, и частота вращения ротора остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол Θ, а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть. Для увеличения активной мощности генератора необходимо увеличивать приложенный к его валу внешний вращающий момент, а для уменьшения нагрузки — уменьшать этот момент.

Рисунок 1 – Упрощенные вект. диагр. неявнополюсного генераторапри парал работе с сетью.

Если к валу ротора приложить внешний тормозной момент, то вектор Е_f будет отставать от вектора напряжения U₁ на угол Θ (рис.1, в). При этом возникают небалансная ЭДС ∆Е и ток I₁, вектор которого отстает от вектора Е_f на 90°. Так как угол φ₁>90°, активная составляющая тока находится в про-тивофазе с напряжением генератора. Следовательно активная мощность Р=m₁U₁I₁cosφ₁ забирается из сети. Машина переходит из генераторного в двигательный режим, создавая электромагнитный вращающий момент, который уравновешивает внешний тормозной момент. Частота вращения ротора при этом остается неизменной.

Регулирование реактивной мощности. Если в машине, подключенной к сети и работающей в режиме холостого хода (рис. 2, а), увеличить ток возбуждения I_f, то возрастет ЭДС Е_f (рис. 2, б). Возникнет небалансная ЭДС ∆Е=-jI₁х₁. По обмотке якоря будет проходить реактивный ток I₁, который определяется только индуктивным сопротивлением х₁ машины. Ток I₁ отстает по фазе от напряжения генератора U₁ на угол 90° и опережает на угол 90°напряжение сети U_с. При уменьшении тока возбуждения ток I₁ изменяет свое направление: он опережает на 90° генератора U₁ (рис. 2, в) и отстает на 90° от напряжения U_с.

При изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока I₁ и реактивная мощность машины Q. Активная составляющая тока I₁ и активная мощность в режиме холостого хода равны нулю.

Рисунок 2 – Упрощ. вект. диагр. неявнополюсного ген-ра при парал-ной работе с сетью при отсутствии активной нагрузки

При работе машины под нагрузкой при изменении тока возбуждения также изменяется только реактивная составляющая тока I₁ и реактивная мощность машины Q.

Суммарный магнитный поток, сцепленный с каждой из фаз, ΣФ = Ф_f + Ф_а + Ф_1σ

не зависит от тока возбуждения и при всех условиях остается неизменным.

Режим возбуждения синхронной машины с током I_fн, при котором реактивная составляющая тока I₁ равна нулю, а cosφ₁=1,0, называют режимом полного нормального возбуждения.

Если ток возбуждения I_f >I_fн , такой режим называют режимом перевозбуждения. Ток якоря I₁ содержит отстающую от U₁ реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Реактивная составляющая тока I₁ создает размагничивающий поток реакции якоря. Реактивная составляющая тока направлена от генератора в сеть, так как . Генератор отдает реактивную мощность в сеть.

Источник

Система регулирования мощности генераторов

Начнём с начала

Частота системы определяется балансом генерируемой и потребляемой активной мощности. В зависимости от размера и конфигурации системы эта задача выполняется либо только средствами автоматики (для небольших изолированных систем), либо автоматикой и диспетчером системы (для систем побольше).

При увеличении мощности на валу генератора (поддали пару в турбину) активная мощность, отдаваемая в систему, увеличивается, что нарушает баланс мощностей и приводит к увеличению частоты системы (sic). Изменение частоты системы зависит от соотношения мощности генератора и суммарной генерирующей мощности системы. Например, если в системе генерируются тысячи мегаватт,
наш генератор в один мегаватт, будучи полностью загруженным, увеличит частоту системы на несколько тысячных долей герца. (Грубо говоря. Можно посчитать точнее, но в данном случае ни к чему). Такое изменение практически не фиксируется приборами и мы можем считать частоту системы неизменной. Это изменение частоты также находится в зоне нечувствительности автоматики всех остальных генераторов системы.

Таким образом, мы вводим понятие системы бесконечной мощности для данного генератора — допускаем, что данный генератор практически не может повлиять на частоту системы, работающую в нормальном режиме.