Распределение нагрузок

После синхронизации и включения генераторов на параллельную работу необходимо распределить активные и реактивные нагрузки. При этом необходимо, чтобы в течение всего периода параллельной работы генераторных агрегатов распределение нагрузок между ними не отличалось от их пропорциональной мощности более чем на 10 % номинальной мощности большего генератора или не более, чем на 25 % номинальной мощности наименьшего генератора, если это значение меньше вышеуказанного. Обеспечение этого требования осуществляется отдельно для реактивных и активных нагрузок, так как регулирование реактивных нагрузок производится путем воздействия на системы регулирования напряжения, а активных – на системы регулирования частоты вращения первичных двигателей.

Несмотря на различия в системах регулирования возбуждения и частоты вращения (принцип построения систем регулирования, элементная база, техническая реализация), организация равномерного распределения активных и реактивных нагрузок между параллельно работающими генераторами похожа. Фактически в основе распределения лежат два метода: статических и мнимостатических характеристик.

Метод статических характеристик. На рис. 11.1 представлены некоторые обобщенные статические характеристики регулирования П₁ = f_i (П₂), где П₁ и П₂ параметры выхода и входа, i – количество агрегатов (на рис. 11.1 i = 3). Для генератора представленные характеристики - внешние U = f (I _нагр.); для первичного двигателя – скоростные w = f (P).

Рис. 11.1. Распределение нагрузки между параллельно работающими ГА при статических характеристиках регулирования

В режиме параллельной работы генераторные агрегаты работают при одинаковом напряжении и частоте, что соответствует на графике определенному значению параметра П₁ (П₁₍₁₎) (линия 4, параллельная оси абсцисс). Пересечение этой линии с указанными характеристиками (линии 1, 2, 3) определяют значение нагрузки каждого из генераторных агрегатов в данном конкретном режиме потребления энергии потребителями: П_2å(1) = П₂₁₍₁₎ + П₂₂₍₁₎ + П₂₃₍₁₎, где П₂₁₍₁₎, П₂₂₍₁₎, П₂₃₍₁₎, - мощности, отдаваемые каждым из генераторных агрегатов в первом (1) режиме эксплуатации. Как видно из графика, эти мощности разные, причем, чем меньше статизм характеристики, тем большую нагрузку берет на себя агрегат. Изменение внешней нагрузки (например, подключение еще одного мощного потребителя) приведет к изменению напряжения и частоты сети до значения П₁₍₂₎, так как регулирование статическое, и перераспределению нагрузок между агрегатами П_2å(2) = П₂₁₍₂₎ + П₂₂₍₂₎ + П₂₃₍₂₎. Оценим это изменение нагрузок для каждого агрегата:

(11.1)

Здесь коэффициент статизма (к_с) определяется следующим образом:

При n работающих генераторов справедливо

Сложим левые и правые части уравнений (11.1):

(11.2)

Подставим решение уравнения (11.2) относительно DП₁ в (11.1):

(11.3)

Полученные уравнения показывают, что нагрузка (активная, реактивная или активная и реактивная одновременно) между параллельно работающими генераторами распределяется однозначно и обратно пропорционально коэффициенту статизма. При этом регулируемый параметр в системе с изменением общей нагрузки не остается постоянным, а будет изменяться в широких пределах, которые определяются значением коэффициента статизма. Необходимо напомнить, что процессы распределения активной и реактивной нагрузок осуществляются раздельно, поэтому вышеизложенное можно отнести как к напряжению, так и частоте или напряжению и частоте одновременно.

Если на всех агрегатах системы установить регуляторы с астатическими характеристиками, то распределение нагрузок между отдельными генераторными агрегатами будет неопределенным. Действительно, подставив в (11.3) значения коэффициентов статизма, равные нулю, получим:

Метод мнимостатических характеристик. Данный метод предполагает введение в системы регулирования напряжения и частоты параллельно работающих генераторных агрегатов дополнительного сигнала по отклонению значения его нагрузки относительно усредненной нагрузки всей системы. При этом нагрузка между агрегатами распределяется по статическим характеристикам, а регулируемый параметр – по астатическим.

Закон регулирования в этом случае для n генераторов будет иметь вид:

где к_{сн i} – коэффициент статизма по нагрузкам; a _i – коэффициент долевого участия в распределении нагрузок.

По условию сумма коэффициентов долевого участия равна единице:

a₁ + a₂ + a₃ +×××+ a _n = 1,

или 100 % нагрузке, заданной всем n генераторным агрегатам.

Из (11.4) видно, что процесс регулирования у всех генераторных агрегатов закончится, когда регулируемый параметр достигнет заданного значения (DП₁ = 0) и будет иметь место равенство между действительной и заданной нагрузками.

Далее рассматриваются особенности применения указанных методов в распределении реактивных и активных нагрузок параллельно работающих генераторных агрегатов с разными регуляторами напряжения и частоты вращения.

Дата добавления: 2014-01-20