Автоматическое регулирование частоты и активной мощности

Частота переменного тока электроэнергетической системы зависит от скорости вращения первичных двигателей синхронных генераторов. А так как поддержание постоянства частоты в электроэнергетической системе основное условие нормальной работы потребителей электроэнергии поэтому все приводные двигатели генераторных агрегатов должны снабжаться автоматическими регуляторами частоты (АРЧ). При параллельной работе синхронных генераторов через АРЧ осуществляется распределение активной мощности между генераторами.

Уравнение баланса мощности агрегата электроэнергетической системы имеет следующий вид:

Где Рп.д – мощность, развиваемая первичным двигателем;

Рг – мощность, развиваемая генератором;

Тj – постоянная инерции вращающихся частей первичного двигателя и генератора;

w – угловая скорость вращения агрегата;

DРпот – механические и электрические потери.

Мощность Рг, создающая тормозящий момент генератора, определяется его нагрузкой и зависит от угловой скорости вращения w. Величина мощности приводного двигателя Рп.д зависит от положения регулирующего органа и угловой скорости вращения.

Причиной изменения частоты в электроэнергетической системе является нарушение баланса между суммарной мощностью , вырабатываемой генераторами, и суммарной мощностью , потребляемой приемниками.

В первый момент нарушения установившегося режима в системе приходят в действие регуляторы скорости и частоты. В процессе регулирования устанавливается новое значение частоты, определяемое статизмом характеристик регулирования. Регулирование частоты и активной мощности генераторов осуществляется воздейстием на исполнительный орган регулятора скорости первичного двигателя.

Для регулирования скорости и частоты, а также распределения активной мощности применяются регуляторы скорости и частоты с астатической 1 и статической 2 характеристиками регулирования. (см. рис.1.21).

Рисунок 1.21– Характеристики регулирования частоты: 1 – астатическая характеристика; 2 – статическая характеристика.

При регулировании по астатической характеристике частота в системе остается постоянной независимо от величины нагрузки. Регулирование по статической характеристике дает возможность получить заданное распределение активной нагрузки между генераторами.

Коэффициент статизма определяется по формуле

Из рисунка 1.21 следует

.

Значение kc остается постоянным для любой величины мощности генератора при прямолинейности статической характеристики.

Известны различные способы регулирования частоты генераторов. В настоящее время применяются два основных принципа регулирования частоты:

- по мгновенному отклонению регулируемой величины (частоты);

- по мгновенному отклонению частоты и возмущающего воздействия (нагрузки).

На первом принципе основана работа центробежных регуляторов скорости, широко применяемых в судовых электроэнергетических системах. К устройствам, работающим по второму принципу, относятся двухимпульсные электромеханические регуляторы скорости, а также системы регулирования частоты и распределения активной нагрузки.

Распределение активной нагрузки между параллельно работающими генераторами

Важной частью задачи регулирования частоты в электроэнергетической системе является обеспечение наивыгоднейшего распределения активной нагрузки между агрегатами. Известны несколько методов распределения активных нагрузок между параллельно работающими генераторами:

метод статических характеристик;

метод ведущего генератора;

метод мнимостатических характеристик.