Способ симметрирования параметров синхронного генератора в асинхронном режиме
Патент 928527
Авторы
Способ симметрирования параметров синхронного генератора в асинхронном режиме
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<111928527 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? (22) ???????????????? 16 ?? 05. 80 (21) 2925144>
Опубликовано 1505.82. Бюллетень Мо 18
Р )М К з
H 02 J 3/26
HP 9/12
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 313. .322 (088.8) Дата опубликования описания 15.05.82 (72) Авторы .изобретения
Б.3. Гамм, Н.Н. Ефименко и Н.N Письман (71) Заявитель
Сибирский научно-исследовательский инсти энергетики (54) СПОСОБ СИММЕТРИРОВАНИЯ ПАРМЯ.ТРОВ
СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В АСИНХРОННОМ
РЕЖИМЕ
Изобретение относится к электро. технике и может быть использовано . для уменьшения колебаний режимных параметров синхронного генератора в асинхронном режиме.
Известны способы симметрирования .параметров синхронного генератора в асинхронном режиме с помощью размыкания обмотки возбуждения нли замыкания ее на гасительное сопротивле ние (1) и (2) °
Однако этн способы не позволяют полностью устранить колебания режимных параметров генератора в асинхронном режиме, потому что размыкание обмотки возбуждения или замыкание ее на гасительном сопротивлений исключает только электрическую несимметрию синхронного генератора и не влияет на магнитную несимметрию, которая приводит к значительным колебанням режимных параметров.
Известен также способ симметрирования синхронного генератора в асинхронном режиме, в котором наряду с электрической несимметрией компенсируется и магнитная несимметрия генератора путем включения в цепь обмотки возбуждения корректирующего звена синтезированного по частотной характеристике, которая определяется электромагнитной несимметрией параметров синхронного генератора (3)
Недостатком данного способа является то, что он применим только для тех синхронных генераторов (в основном это гидрогенераторы), у которых электромагнитные параметры по осям
d u q таковы, что несимметрия может быть устранена с помощью введения корректирующего звена в ось с1(т.е. в обмотку возбуждения). Однако для большого числа синхронных генераторов (турбогенераторов) данный способ не применим, поскольку электромагнитная несимметрия у этих генераторов может быть устранена введением корректирующего звена только в ось q
20 что практически неосуществимо. кроме того, необходимо отметить, что данный способ довольно сложно осуществить технически, поскольку корректирующее звено, вводимое в обмотку воэ25 буждения (т.е. в силовой элемент) генератора, является существенно нелинейным элементом, зависящим от скольжения генератора. Это обстоятельство усложняет способ и следо30 вательно снижает его надежность.
928527
6У Ц >.//ау я е„,,я
Хд (as)-)(<,() 20
Uz z!
2 (b, („(is В и (2st+9) (") 60 где G (is)=jCq«s)je (is)- Y y
X (4s)(sX tr<) частотная проводимость синхронного генератора.. р=Оа 3 ((4,) 65
Цель изобретения — расширение диапазона применения предлагаемого способа и его упрощение.
Поставленная цель достигается тем, что в способе для компенсации электромагнитной несимметрии дополнитель-5 но измеряют напряжение на шинах генератора, выделяют постоянную составляющую скольжения генератора, и по измеренному напряжению и выделенной ачостоянной составляющей скольжения 10 генератора, формируют гармоническое напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения по соотношению «4 w (
° S — постоянная составляющая скольжения генератора, Xg(1s) Xq, 6)
«s) =l VÄ(s) ie н"Xd(is) Х (ts)
X (s)- Х "" н ""и — сн — - sX +r где x (is)- частотная характеристика генератора по оси d; х (5) — частотная.характеристика генератора по оси gy х — сопротивление рассеяния статора генератора; х — сопротивление рассеяния обмотки возбуждения;
r — активное сопротивление обмотки возбуждения °
Упрощение способа осуществляется за счет того, что из цепи силового элемента — обмотки возбуждения устраняется существенно нелинейный 40 элемент — корректирующее звено, а все нелинейности, присущие предлагаемому способу, выносятся в элементы управления и могут быть технически легко реализованы, например с 45 помощью аналоговых устройств.
Активная мощность, вырабатываемая синхронным генератором в асинхронном режиме при изменении. напряжения
IIo гhpMQHHÿeñKDM закону U =U .cQs и
x(st+/), И имеет вид р"- IGd(is)s n(29%-«Ч -e )-— )г ) "г м 1.
55 () Я
2 д
«5g(s)ls1n(9 eq)+ g (s)3 g (1s) + — частотная проводимость несимметрии синхронного генератора, где в свою очередь
xd(is),x (is) — частотные ха, рактеристики синхронного генератора по осям d u q соответственно.
В, выражении для активной мощности составляющие ()r 68(18) ай(2 +Ч + Р) и — " jG<(;s)Sin(V-eZ) (2) г4,.
2 обусловлены гармонически изменяющимся напряжением, подаваемым на обмотку ца возбуждения, составляющая 2 /bX@6S) (SirI
1 (2%+&Is)p — обусловлена электромагнитной несимметрией синхронного генератора по осям и и цу составляющая
Ur
2 т
ЗщЧа 1а *3нн tqsI) асинхРоннаЯ
И q мощность, вырабатываемая синхронным генератором.
Таким образом, как уже было сказано выше, компенсируется составляющая мощности, обусловленная .несимметрией синхронного генератора, с помощью подачи на обмотку возбуждения гармонически изменяющегося напряжения, т.е. взаимно компенсируются составляющие мощности, обусловленные напряжением, подаваемым на обмотку возбуждения, и составляющая мощности, обусловленная несимметрией. Это условие Соблюдается при.амплитуде и фазе периодического сигнала, определяемым по выражениям
I 6 fH (6) l ()6 fба ж! ()г . (ъ)
9f = вн+81 ФЕ (4) Следовательно напряжение, подава-, емое на обмотку возбуждения в асинхронном режиме с целью устранения ко. лебаний активной мощности, можно записать в виде (аЧ. Иа1
Uccos (st+ss+eS х) (я1
Isa(1s> I
При таком выборе закона изменения
О напряжения возбуждения всережимные ! параметры характеризуются отсутствием колебаний в асинхронном режиме, что можно легко показать математически или что естественно следует из отсутствия колебаний в асинхронном режиме активной мощности, которая определяется. при этом мнимой составляющей частотной характеристики в .оси q
928527
На фиг. 3. изображено устройство, реали зующее предлагаемый способ; на фиг. 2 — результаты расчетов асинхронных режимов турбогенератора 10
ТВ-100-2 при использовании указанного способа для различных значений внешнего индуктивного сопротивления, им-, митирующего сопротивление сети от шин бесконечной мощности (с1-х ви= 0,15;
d-хан= 0,25, д — х „= 0,35) °
Устройство содержит измерительный блок 1 скольжения генератора, фильтр
2, выделяющий постоянную составляющую скольжения, вычислительный блок
3, определяющий модуль и фазу частот- 2О ной проводимости генератора в соответствии с выражением (1), измерительный блок 4 напряжения на шин ах генератора, вычислительный блок 5, определяющий модуль и фазу частотной 75 проводимости несимметрии генератора в соответствии с выражением (2), вы-. числит льный блок 6, определяющий фазу гармонического напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения, согласно выражению (4), вычислитель-. ный блок 7, определяющий амплитуду гармонического напряжения, подаваe noi n на обмотку возбуждения в соответствии с выражением (3), генератор гармонических колебаний 8, задавающий гармонически изменяющееся напряжение в соответствии с выражением (5).
Сигнал, пропорциональный величине скольжения синхронного генератора с выхода измерительного блока 1 пода- 40 ется на вход фильтра 2, где выделяется постоянная составляющая скольжения, которая подается на входы вычислительного блока 3, определяющего модуль и фазу частотной проводимости д5 генератора в соответствии с выражением (1), и вычислительного блока 3, определяющего модуль и фазу частотной проводимости несимметрии генератора в соответствии с выражением (2), à 5Q также на вход генератора гармонических колебаний 8. С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный модулю частотной проводимости генератора, подается на вход блока 7, а нропорциональ.55 ный фазе частотной проводимости— на вход блока б. С выхода блока 5 сигнал, пропорциональный модулю частотной проводимости несимметрии подается на вход блока 7, а сигнал, пропорциональный фазе частотной про- dO водимости несимметрии, подается на вход блока б, в. котором формируется фаза гармонического напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения в соответствии с выражением (4). На б5
Формула изобретения
Способ симметрирования параметров синхронного генератора в асинхронном режиме путем компенсации электромагнитной несимметрии, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области использования и упрощения, для компенсации электромагнитной несимметрии дополнительно измеряют напряжение на шинах генератора, выделяют постоянную составляющую скольжения генератора и по измерен. ному напряжению на шинах генератора и выделенной постоянной составляющей скольжения генератора формируют гармоническое напряжение, которое подают на обмотку возбуждения по соотношени ю е. с, а потребляемая реактивная мощность определяется действительной составляющей частотной характеристикой и определяется по соотношению вход блока 7 подается также сигнал с выхода блока 4, пропорциональный напряжению .на шинах генератора, и в блоке 7.формируется сигнал, пропорциональный амплитуде гармонического напряжения, согласно выражению (3), который подается на вход блока 8, формирующего собственно гармонически изменяющееся напряжение в соответствии с выражением (5), которое и подается на обмотку возбуждения.
Приведенные на фиг. 2 кривые показывают зависимость выдаваемой активной и потребляемой реактивной мощности и амплитуды гармонического .напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения синхронного генератора в асинхронном режиме с целью его симметрирования, от скольжения генератора °
Использование предлагаемого способа позволчет расширить диапазон применения способа симметрирования электромагнитных параметров синхронных гене кторов в асинхронных режииах и упростить его, что позволит повысить надежность работы как синхронных генераторов, так и всей электри ческой системы, ввиду уменьшения колебаний режимных параметров, которые являются опасными как с точки зрения возможности повреждения самого генератора, так и с .точки зрения опасности нарушения устойчивости по предельно загруженным связям, ввиду больших колебаний мощности ° Повышение надежности и устойчивости энергосистемы, естественно, повышает надежнасть снабжения электропотребителей, что связано и с экономическим эффектом.
Ь (и 6з) ( „s} I Up 06 (и &У+ ), где () — напряжение на шинах генера,Г тора;
5 — постоянная составляющая скольжения генератора;
928527
9 " фаэечастотная проводимости генератора
Я - фаэочастотная проводимости
Н несимметрии генератора
АЧ (4%) /ву„(16)(е 9вн 8 ОМ хе(4%)
Х Оз) Хс (< %).
Е (ЛМ.!аа(зле, = ),, )(.,(Хд (И)(1ВХ + Д
Î)(Xf где Хд (49)x%(jb) частотная характеристика генератора по оси д; частотная характеристика генератора по оси ф; сопротивление рассеяния статора генераторами
Х, - сопротивление рассеяния обмотки возбуждения — активное сопротивление обмотки возбуждения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Чистиков A.П. Экспериментальное исследование асинхронных режимов турбогенераторов 300 МВт при потере возбуждения.-Труды ВНИИЭ, вып. 42, 1973.
2. Коган Ф.Л. Влияние гасительного. сопротивления на асинхронный режим высокоиспольэованного турбогенератора.- Электричество, 10, 1974.
15 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2572831/07,кл.H 02 Ю 3/26.
1977.
928527
Составитель К. Фотина
Техред T. Маточка Корректор М. Коста
Редактор М. Товтин
Заказ 3275/70 Тираж 670 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4