Влияние неидентичности параметров каналов генерирования электроэнергии постоянного тока на распределение нагрузки

6.7. Влияние неидентичности параметров каналов генерирования электроэнергии постоянного тока на распределение нагрузки

На параллельную работу включают генераторы с регуляторами, все параметры которых одинаковы. Однако в процессе монтажа и эксплуатации системы электроснабжения сопротивления участков в плюсовой цепи генераторов и балластные сопротивления вследст­вие ухудшения контактных соединений могут изменяться. Изме­няться может и настройка регуляторов напряжения.

Влияние неидентичности параметров каналов генерировании оценим на примере параллельной работы n однотипных генерато­ров. В общем случае при неравенстве напряжений генераторов, на которые настроены регуляторы до включения их на параллельную работу,  т. е.  при U₀₁ ≠ U₀₂ ≠ … ≠ U_0n,  при неравенстве сопротивлени всех соединительных проводов как «плюсовых», так и «ми­нусовых» цепей, т. е. при

R₊₁ ≠ R₊₂ ≠ … ≠ R_+n;     R_б1 ≠ R_б2 ≠ … ≠ R_бn

и при неодинаковых сопротивлениях уравнительных обмоток

             R_y1 ≠ R_y2 ≠ … ≠ R_yn,

распределение общей нагрузки между генераторами можно найти путем решения 2n уравнений относительно токов генераторов I₁, …, I_n и уравнительных токов I_У1, ..., I_уn.

Наибольший интерес представляет не общее решение задачи, а частный случай, когда U₀₂ = U₀₃ = ... = U_0n = U`₀, a U₀₁>>U₀. При этом генератор, имеющий несколько большее напряже­ние, может недопустимо перегрузиться, в то время как остальные генераторы будут работать с недогрузкой. Если принять, что

,

то распределение нагрузки в такой системе можно найти, рассматривая параллельную работу n генераторов как работу двух генераторов различной мощности: генератора с напряжением наст­ройки регулятора U₀₁, током I₁, сопротивлениями плюсового и минусового плеч R₊₁ и R_б1, сопротивлением уравнительной обмотки R_у1 и другого генератора с мощностью, в (n - 1) раз большей, чем первого, с напряжением настройки регулятора U₀₀, током I₀ = I₀(n-1), где I_о — ток одного из (n — 1) генераторов, сопротивлениями плеч плюсовой и минусовой цепей, соответственно равными R'₊₀ = R₊₀/(n — 1) и R'_бо=R(n — 1), сопротивлением уравнительной обмотки R'_уо = R_yо/(n — 1) и сопротивлением работе: обмотки электромагнита R'_э = R_э/(n — 1).

Для астатической настройки регулятора напряжения результирующая м. д. с. его рабочей ω_я и уравнительной ω_у обмоток для установившихся режимов постоянна. Для первого генератора

где U₁ — напряжение на зажимах первого генератора.

Для второго генератора (эквивалентного)

Так как

 где

то

Если обозначить (ω_y/ω_э) R_a = α, то

                                                                      (6.35)

                                                           (6.36)

где α характеризует чувствительность регулятора напряжения к изменению тока в уравнительной обмотке.

Напряжение на общей шине генераторов

                                          (6.37)

Согласно второму закону Кирхгофа для контура уравнительных рей справедливо соотношение

          (6.38)

В качестве характеристики неравномерности распределения на­грузки между генераторами В. С. Кулебакиным было введено по­нятие поперечного тока I_q для n параллельно работающих генераторов:

I_q = I₁ – I_нагр / n,                                                                    (6.39)

т. е. ток первого генератора отличается от среднего тока нагрузки I_нагр / n на величину I_q.

Ток каждого из (n-1) генераторов отличается от среднего значения тока на величину

                                                          (6.40)

Таким образом,

                                                                            (6.41)

                                                                  (6.42)

Естественно, что

                                                                          (6.43)

Из уравнений (6.35) — (6.43) можно найти

                    (6.44)

где     

Из выражения (6.44) следует, что равномерное распределение нагрузки, не зависящее от ее значения, возможно только при усло­виях:

  U₀₁ = U₀₀; R₊₁ = R₊₀; R_б1 = R_б0.                                                   (6.45)

При   этом I_q = 0, I₁ = I_о   и,   следовательно,   I₁ = I₂ = ... = I_n.

Для двух параллельно работающих генераторов (n = 2) фор­мула (6.44) приобретает вид

                          (6.46)

Невыполнение любого из условий приводит к неравномерному распределению нагрузки между генераторами, а следовательно, к нарушению нормальной работы системы электроснабжения.

Для выяснения влияния отдельных факторов на характер рас­пределения нагрузки между генераторами рассмотрим несколько частных случаев.

1. Влияние неравенства напряжений настройки регуляторов на распределение нагрузки между генераторами (U₀₁ > U₀₂; R_б1 = R_б2 = R_б; R₊₁ = R₊₂ = R₊; R_y1 = R_y2 = R_y). Одной из на­иболее вероятных в условиях эксплуатации причин, вызывающих неравномерное распределение нагрузки между генераторами, рабо­тающими на общую сеть, является неравенство напряжений, под­держиваемых регуляторами вследствие ошибок при первоначальной настройке регуляторов, влияния изменяющихся температурных ус­ловий и несовершенства температурной компенсации; расстройки регуляторов в процессе работы; неполного соответствия характе­ристик совместно работающих регуляторов напряжения. При условиях U₀₁ > U₀₂; R_б1 = R_б2; R₊₁ = R₊₂; R_y1 = R_y2 из (6.46) следует, что

                                 (6.47)

Если   уравнительную   цепь   разомкнуть, т. е. считать, что то

                                                              (6.48)

Рис. 6.18. Зависимость токов генераторов от тока нагрузки