Регулирование напряжения и реактивной мощности в системах электроснабжения устройствами автоматического регулирования возбуждения

Выше рассмотрены принципы действия устройств АРВ на при­мере генератора, работающего изолировано на собственную на­грузку. В действительности на электрических станциях имеется не­сколько параллельно работающих генераторов. При наличии на генераторах устройств АРВ они при соответствующей настройке регуляторов все участвуют в регулировании напряжения на общих шинах. В систему электроснабжения может входить несколько электрических станций, связанных между собой линиями электро­передачи. Поддержание напряжения в контрольных пунктах си­стемы обеспечивается совместной работой всех электрических стан­ций. При этом уровни напряжений отдельных узлов системы долж­ны быть такими, чтобы перетоки реактивной мощности создавали минимальные потери. С некоторым допущением можно считать, что регулирование напряжения связано только с изменением реактив­ной нагрузки генераторов. Устройства АРВ должны действовать так, чтобы в процессе совместного регулирования напряжения па­раллельно работающие генераторы загружались наиболее эконо­мично.

Устройства АРВ могут осуществлять регулирование напряжения по астатической и статичес­кой характеристикам, представля­ющим собой зависимость напря­жения в заданной точке от реак­тивной составляющей тока стато­ра генератора. В рассматриваемом случае параллельной работы ге­нераторов автоматически регули­руется напряжение U _ш на шинах генераторного напряжения. При астатическом регулировании напряжение в заданной точке под­держивается постоянным независимо от реактивной составляющей тока статора I _г sinφ (рис. 12.14, а, характеристика 2). При этом рас­пределение реактивной мощности между генераторами оказывает­ся неопределенным. Генератор, снабженный устройством АРВ с меньшей зоной нечувствительности (отклонение напряжения в обе стороны от заданного уровня, при котором устройство не действу­ет), может оказаться перегруженным, а генератор с менее чувствительным устройством АРВ не будет принимать участия в восста­новлении напряжения и может оказаться недогруженным.

Заданного распределения реактивной мощности между генера­торами можно достичь, если регулировать напряжение по стати­ческой характеристике (рис. 12.14, а, характеристика 3). Наклон характеристики определяется коэффициентом статизма k _cт = tgα. Изменяя коэффициент k _ст , можно достичь желаемого распределе­ния реактивной мощности между генераторами в процессе автома­тического регулирования напряжения. Она распределяется об­ратно пропорционально коэффициентам статизма k _ст1 и k _ст2 (рис. 12.14, б). Это справедливо для устройства АРВ без зоны чувствительности. С появлением зоны нечувствительности точность распределения реактивной нагрузки нарушается. Погрешность увеличивается с ростом зоны нечувствительности и уменьшением коэффициента k _ст. При статическом регулировании напряжение с изменением реактивной нагрузки не остается постоянным. Пределы его изменения определяются коэффициентом k _ст и не превышают ΔU _г = (0,02÷0,03) U _г.ном.

Если требуется автоматически регулировать напряжение в ка­кой-либо точке системы, то устройства АРВ должны изменять на­пряжения на шинах в соответствии со статической характеристи­кой 1 (рис. 12.14, а). Крутизна характеристики определяется паде­нием напряжения на участке от шин до заданной точки системы.

Рассмотренные выше устройства АРВ являются статическими, обеспечивающими характеристику типа 3 (рис. 12.14, а). Для воз­можности изменять наклон характеристики 3 и обеспечивать ха­рактеристику типа 1 они снабжаются специальным устройством установки статизма. В процессе эксплуатации возникает необходи­мость изменять уровень регулируемого напряжения. Это достигается с помощью задающего элемента (элемента изменения уставки), позволяющего изменять напряжение, подводимое к корректору на­пряжения. Преднамеренное снижение напряжения на входе кор­ректора устройство АРВ воспринимает как понижение регулируе­мого напряжения и увеличивает ток I _peг . Тем самым устанавлива­ется новый, более высокий уровень напряжения. Для уменьшения уровня напряжения необходимо с помощью задающего элемента повысить напряжение на входе корректора. Изменение уровня на­пряжения сопровождается параллельным перемещением характе­ристики регулирования вдоль оси U _ш (рис. 12.14, б).

В системах электроснабжения при наличии нескольких электри­ческих станций целесообразно работу каждой станции организо­вать по определенному режиму. При этом возникает необходимость в групповом управлении возбуждением генераторов станции. Про­цесс регулирования напряжения усложняется. Принципы выполне­ния устройств группового регулирования возбуждения рассмот­рены в [42,59—61].