Математичний опис перехідних процесів в ЕЕС, страница 2

                                                 (2.7)

2.4 Структурна схема одномашинної системи

Структурна схема енергосистеми приведеної до одного паротурбінного агрегату, оснащеного регулятором швидкості турбіни й автоматичним регулятором частоти, наведена на рисунку 2.2.

1                                        2                    3                                   4

                                                                                                             

5                                             6                                                                      7

                                                                                                      Кн

Рисунок 2.2 - Структурна схема турбоагрегату з регулюванням частоти обертання

1 – зворотний зв'язок з коефіцієнтом

2 - гідравлічний сервопривод регулюючих каналів.

Він складається із золотника й сервомотора. Постійна часу сервомотора =0,25 або 0,5 с

3 - процес перетворення потужності потоку енергоносія (пари) у потужність на валу турбогенератора (турбіни).

При незмінному тиску перед турбіною витрата пари, що визначає потужність пари на валу, залежить тільки від зміни відкриття регулювального клапана ( ). Інерціоність ланки визначається паровим обсягом, ув'язнений між регулювальним клапаном і першим рядом сопел турбіни й характеризується постійної часу парового обсягу ( ). Постійну часу парового обсягу можна прийняти рівної  .

Інтегруюча ланка 4 передатна функція  представляє обертової маси турбіни й генератора. Зворотний зв'язок (7), що охоплює цю ланку, відповідає регулюючому ефекту навантаження й саморегулюванню турбіни. Вихідною величиною є різниця потужності турбіни й навантаження генератора.

Вихідною величиною є відхилення частоти від номінальної  . Ланка 4 разом зі зворотним зв'язком відповідає нерегульованому турбоагрегату. Значення  - постійної механічної інерції, визначається по похилій дотичній у початковій крапці зміни частоти. Приймемо в даних розрахунках =10 с. Регулюючий ефект навантаження й саморегулювання турбіни ( ) лежить в основному в межах 1-3, що дозволить при приблизних розрахунках приймати =2.

Регулятор швидкості парової турбіни задається  аперіодичною ланкою. Він реагує на відхилення частоти обертання  , де - задане значення частоти обертання.

Ланки 5 й 6 представляють автоматичний регулятор частоти (АРЧ).

Таким чином, математична модель енергосистеми приведеної до одного паротурбінного агрегату, оснащеного регулятором швидкості турбіни може бути записана системою диференціальних й алгебраїчних рівнянь (2.8):

                           (2.8)

2.5 Структурна схема багатомашинної системи

Регулятор швидкості турбіни, крім підтримки частоти обертання при змінному навантаженні й запобігання ушкодження при повнім її скиданні, виконує завдання підтримки частоти під час синхронізації й розподілу навантаження між паралельно працюючими СГ. Рішення останнього завдання забезпечується завдяки нахилу статичних характеристик регуляторів швидкості турбіни. При відсутності зони не чутливості статична характеристика має вигляд зображеної на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 - Статична характеристика регулятора швидкості турбіни

З рисунка 2.4 явно, що розподіл навантаження між паралельно працюючими агрегатами залежить від взаємного розташування статичних характеристик, змінюваного за допомогою механізму керуючого турбіною (МКТ) і від їхнього нахилу. Величина статизма  у відносних  одиницях дорівнює:

                                                      (2.9)

де  й  - зміна частоти й відповідна зміна                            навантаження;

 і  - номінальні значення цих величин;

 

                                                                                                    

Рисунок 2.4 - Розподіл навантаження між паралельно працюючими агрегатами

Користуючись рівнянням (2.5) можна визначити частку загальної зміни навантаження енергосистеми , сприйняту і-м агрегатом

                                      (2.10)

де   ,… - номінальні значення потужності турбіни;

,… - статизм регуляторів швидкості турбіни;

 - кількість генераторів (турбін), що працюють на загальне навантаження.

Часто замість статизма  використають зворотну величину – крутість характеристики регулятора швидкості .

                                                                                                    (2.11)

Якщо в рівняння (2.10) підставити то одержимо:

                                    (2.12)

У даній роботі будемо розглядати енергосистему, що складається із двох частин, приблизно, однакової потужності.

Для нерегульованої енергосистеми рівняння руху має вигляд:

                      (2.13)

Другі члени кожного рядка відповідають місцевому навантаженню району, що залежить від частоти. Треті члени - синхронної потужності, що віддає або одержуваної по лінії, що зв'язує райони між собою. Четверті члени - асинхронної потужності. Члени в правій частині являють собою збудження по навантаженню.

Для регульованої системи в лівих частинах рівнянь 2.13. з'являються члени, що відповідають регулюючим впливам.

Дослідження якості перехідних процесів проведемо для структурної схеми, зображеної на рисунку 2.5. Зіставляючи його з рисунком 2.2, легко бачити, що кожна з однакових частин енергосистеми наведена до одного парового турбоагрегату без проміжного перегріву. Для зручності порівняння з іншими схемами й розрахунковими випадками коефіцієнт передачі МКТ позначений окремою величиною , що у розрахунках цієї глави приймається рівній одиниці. Постійні часу й величини s, k приймемо такими ж, як  й у попередньому випадку. Коефіцієнт синхронної потужності =30, т е  АС=0,1. Як збудження розглядається східчасте збудження навантаження  в одній із частин енергосистеми. За одиницю прийнята потужність однієї із частин.