1.6. Автоматичні регулятори збудження сильної дії
1.6.1 Види автоматичних регуляторів
Перші автоматичні регулятори збудження сильної дії були розроблені в МЕІ для гідрогенераторів Волжської ГЕС. Вони виконувалися на електронних лампах і діяли відповідно до першого алгоритму регулювання (1.19) (1.20). Потім в результаті теоретичних і експериментальних дослідженні були розроблені типові (уніфіковані) електромагнітний і напівпровідниковий автоматичні регулятори збудження сильної дії, що реалізували другий алгоритм регулювання (1.19а) (1.20а). Електромагнітними регуляторами обладнані гідрогенератори Братської, Красноярської та інших ГЕС, турбогенератори потужністю 300, 500 і 800 МВт і генератори атомних електростанцій. На агрегатах Саяно-Шушенської ГЕС встановлені напівпровідникові регулятори.
Електромагнітний і напівпровідниковий автоматичні регулятори збудження сильного дії (АРВ СД) ВЕІ є аналоговими регуляторами. В Сибірському енергетичному інституті (СЕІ) створений цифровій АРВ СД. Напівпровідникові аналогові і цифрові регулятори виконуються на інтегральних мікроелементах. Останніми роками у ВЕІ і в СЕІ розробляються АРВ СД на великих інтегральних схемах у вигляді мікропроцесорів і інших частин цифрових мікро-ЕОМ.
Уніфікований автоматичний регулятор збудження сильної дії представляє собою по суті автоматичну систему управління, що виконує не тільки регулювання збудження сильної дії, але і
цілий ряд інших операцій, тобто реалізовує вельми складний алгоритм автоматичного управління збудженням генератора. Автоматична система управління виконує наступні функції: зміна збудження по алгоритму автоматичного регулювання збудження сильної дії, релейне форсування збудження, обмеження струму ротора на двократному рівні, автоматичне розвантаження генератора при перевантаженні по струму ротора і реактивному струму статора, зміна напруги (уставки), при синхронізації, обмеження зниження збудження в режимі споживання реактивної потужності, зрівнювання реактивних потужностей паралельно працюючих генераторів (при груповому управлінні збудженням), регулювання по відхиленню струму ротора в процесі вибігу турбогенераторів атомних електростанцій, захист генератора від підвищення напруги при скиданнях навантаження.
Відповідно до алгоритму (1.20а) з урахуванням складової спрощена структурна схема автоматичного регулятора збудження сильної дії може бути представлена п'ятьма еквівалентними ланками з відповідними передавальними функціями, сполученими паралельно (рис. 1.27), і ланкою, що представляє собою інерційний (магнітний) або безінерційний (напівпровідниковий) двокаскадний підсилювач. Вказані
Рисунок 1.27 - Спрощена структурна схема автоматичного регулятора збудження сильної дії
еквівалентні ланки утворюють окремі ланцюги або канали регулювання відповідно по відхиленню напруги, зміні частоти і по похідних. Сполучені паралельно еквівалентні ланки відображають вимірювальну частину, а включена з ними послідовно ланка - підсилювально-виконавчу частину АРВ СД. В регуляторах можна виділити і логічну частину, яка координує дію сигналів на підсилювачі регулятора і виконує ряд логічних операцій по реалізації алгоритму управління збудженням.
Н
а
рис. 1.28 показана в узагальненому вигляді
Рисунок 1.28 - Функціональна схема автоматичної системи управління збудженням і електромагнітним автоматичним регулятором збудження сильної дії
функціональна схема регулятора. Вимірювальну частину можна представити декількома вимірювальними органами регулятора, що виробляють сигнали відповідно до алгоритму автоматичного регулювання збудження сильної дії, а саме вимірювальними органами: напруги ВОН, зміни частоти ІОІЧ, струму ротора ВОТР і реактивного струму ВОРС генератора. У вимірювальну частину входить пристрій зміни; напруги (уставки), УІУН і операційний сумуючий підсилювач, А. Вимірювальні органи складаються з відповідних функціональних елементів. Сигнали вимірювальних органів представляють собою змінні струми на входах сумуючого підсилювача А, пропорційні позначеним на схемі величинам.
Логічну частину ЛЧ регулятора утворюють релейно-контактні або інтегральні логічні елементи. Підсилювально-виконавча частина УМЧ складається з двох виконавчих реверсивних підсилювачів А1 і А2. Напруги виходів Upeг,р Uрег,ф підсилювачів впливають на схеми управління СУр і СУф відповідно робочим і форсуючим випрямлячами тиристорного збудника. На схемі показаний ланцюг жорсткого негативного зворотного зв'язку ЖОС і пристрій обмеження форсування збудження УОФ генератора.
Електромагнітний і напівпровідниковий аналогові АРВ СД істотно розрізняються не тільки елементною базою але і принципами формування сигналів і способами реалізації вимірювальних органів. В напівпровідниковому і особливо в цифрових АРВ СД використані нові способи формування і обробки сигналів, що забезпечують підвищення ефективності автоматичного регулювання збудження сильної дії.