3.3.12 Регулювання частоти і потужності агрегату автоматичним регулятором частоти обертання

Розглянуті регулятори частоти обертання разом з агрегатом утворять замкнуту автоматичну систему регулювання (АСР), де регульованими величинами є частота перемінного струму чи генератора його потужність або обидві величини одночасно, що залежить від того, у якому з перелічених раніше режимів агрегат працює.

Як будь-яка АСР, розглянута система регулювання частоти і потужності (АСРЧ і М) повинна задовільняти вимогами стійкості і якості зміни регульованої величини в перехідних і сталих режимах.

П ри дослідженні перехідних процесів в АСРЧ і М звичайно використовуються лінійні моделі її елементів і лінійна теорія автоматичного регулювання, викладена в гл. 6. Перехідні процеси досліджуються для різних режимів роботи агрегатів і електростанцій. Нижче для приклада розпізнані деякі аспекти цих досліджень для режиму холостого ходу агрегату, турбоагрегату, постачального АРЧВ. Як говорилося, цей режим є важким з погляду підтримки стійкості, тому що в генератора відсутня синхронізуюча потужність .

Рисунок 3.23-Структурна схема АСРЧ і М з пропорційним здійсненням для режима холостого ходу агрегата

Тому стійкість повинна забезпечуватися регулятором частоти обертання. Крім того, повинні бути створені умови для припасування частоти агрегату до частоти мережі при його синхронізації. При цьому бажано аперіодична зміна частоти. Для забезпечення зазначених вимог повинна бути визначена потрібна структура АРЧВ і параметри настроювання. На рис. 3.23 приведена структурна схема АСРЧ і М з простішим статическим АРЧВ пропор­ційної дії з ЖОС по положенню регулюющого органа.

Передавальна функція замкнутої АСР залежить від місця прикладування збурення. Для режима холостого ходу збуруванням може служити зміни уставки АРЧВ, що прикладена до входу вимірювального перетворювача чи суматора .

Передавальна функція замкнутої АСРЧ і М для даної структурної схеми має вигляд:

W (3.31)

і дозволяє визначити деякі співвідношення для її параметрів.

Так, для розглянутої АСРЧ і М без зворотного зв'язку характеристичне рівняння записується у виді

Умови стійкості можуть бути визначені по його коренях

Корені уявні без негативної речовинної частини і процес регулювання коливальний незатухаючий, що дозволяє зробити висновок про те, що така структура АСР непридатна для регулювання агрегату в режимі холостого ходу.

При наявності в АРЧВ тільки ЖОС, як це часто має місце в регуляторах парових турбін, характеристичне рівняння записується у вигляді

.

Корені рівняння

Процес регулювання затухаючий коливний, тому що дійсна частина коренів негативна.

Для створення аперіодичного перехідного процесу необхідне виконання наступної умови:

яке визначає вимогу до коефіцієнта статизма

Для гідравлічних турбін .і Якщо прийняти 0,01, то статизм АРЧВ повинний бути близько 20%, що неприпустимо по вимогах, пропонованим до АРЧВ. Тому для гідроагрегатів застосовуються ізодромні астетичн і АРЧВ.

Для парових турбін при необхідне значення коефіцієнта статизма укладається в нормований діапазон 4-6%, і АРЧВ парових турбін виконуються без ГОС з нерегульованим коефіцієнтом статизма %