Различные стадии регулирования. Под общеупотребительным термином «регулирование частоты» подразумеваются все способы, при которых измерение частоты используется в устройствах автоматического
регулирования, являющихся регуляторами производимой мощности.
Способы регулирования подразделяются на три группы:
Первичное регулирование, или регулирование угловой скорости вращения, при котором управление впускными клапанами турбины зависит от изменения скорости вращения генераторов (и в случае необходимости — от производных этой скорости). Цель регулирования каждого генератора — осуществить регулирование частоты в строгом смысле этого слова, согласовывая механическую и потребляемую электрическую энергии.
Вторичное регулирование, которое подчиняет первичное регулирование условиям, налагаемым поддержанием значений некоторых мощностей (главным образом протекающих по межсистемным связям).
Вторичное регулирование изменяет ряд характеристик первичного регулирования (а следовательно, и некоторые коэффициенты в уравнениях регулирования) с целью получения регулирования частоты и выдаваемых генераторами мощностей до запрограммированных, т. е. зафиксированных заранее, значений. В некоторых частных случаях регулирование обменной мощности происходит полностью независимо от регулирования частоты, общей для обеих систем.
Третичное регулирование, вступающее в действие в последнюю очередь для корректировки вторичного регулирования с целью осуществления наиболее экономичного распределения нагрузок между работающими агрегатами. В самом деле, с одной стороны, энергия поставляется этими агрегатами с разными стоимостями производства, а с другой стороны, потери в системе изменяются с распределением нагрузок между этими группами. Третичное регулирование является также регулированием мощности; оно может быть медленного действия и необходимость его автоматизации не очевидна.
В конечном итоге можно сказать, что только первичное регулирование действительно является регулированием частоты; его изучением мы займемся в этой главе.
Вторичное и третичное регулирования являются регулированиями мощности, которые, кстати, все чаще и чаще обозначают термином регулирование системы. Эти способы регулирования будут изучены позже, после рассмотрения методов расчетов режимов сетей.
Принцип первичного регулирования. Первичное регулирование является регулированием скорости каждой генераторной группы благодаря воздействию на впускные клапаны рабочего тела (пара для турбогенераторов, газа для газовых турбин, воды для гидравлических групп). Оно выполняет две функции: поддерживает почти постоянной скорость агрегатов, ограничивает отклонения скорости допустимой для оборудования величиной (например, изменение скорости при полном сбросе нагрузки).
Первичное регулирование должно обладать тремя качествами: быстротой, чувствительностью и стабильностью (устойчивостью).
Быстрота регулирования зависит прежде всего от соотношения инерции вращающихся масс и момента, действующего на них. Характеристической величиной, удобной для расчетов, является время пуска или постоянная инерции .
Переходный процесс при регулировании генераторов, работающих на отдельную систему. Контур регулирования состоит из двух групп элементов (рис. 4.1):
группы, отражающей вращающиеся элементы; входной величиной здесь является положение клапанов, выходной — угловая скорость вращения (или частота) агрегата; возмущающей величиной будет мощность выдаваемая в систему;
группы, отражающей функции регулятора; входной величиной здесь является относительное отклонение
между угловой скоростью вращения, измеренной тахометром, и скоростью, соответствующей номинальной частоте; выходной величиной—положение клапанов, заданное управляющим двигателем, который работает в зависимости от отклонения
Запишем передаточные функции обеих групп (откуда получится передаточное уравнение при «разомкнутом контуре» регулирования)
Рис. 4.1. Структурная схема регулирования генераторной группы, работающей на отдельную систему:
а — отсутствует изменение давления рабочего тела (генераторная группа ТЭС)- 6—учитывается гидравлический удар (генераторная группа ГЭС) У
при двух последовательных приближениях в зависимости от соблюдения постоянства давления рабочего тела. Уравнения (4.6) и (4.7) всегда справедливы, а уравнения (4.8) и (4.9) учитывают переходные явления, постоянные времени Tj и Тр которых определяются соотношениями (4.2) и (4.3), и в известных случаях — явления, связанные с изменениями давления рабочего тела.
Порядки величин. Во французской энергосистеме постоянная статизма регулируемых групп составляет 8 = 0,05 (5%). Эквивалентный же статизм в общем случае 5» 0,1 (10%), откуда 2 МВт для пика зимней нагрузки, который достиг 18 МВт в январе 1966 г.
В других странах величины, принятые для статизма регулируемых групп, зачастую немного ниже принятых во Франции: в ФРГ 8 = 2 — 6 %; в скандинавских странах 8= 1-5-4 % (до 6-5-8% в некоторых случаях); в Великобритании 8=3 -5-4%; в Швейцарии, Италии 8 =4--6%.
Эквивалентный же статизм определить труднее, он изменяется от 5—10% (в скандинавских странах и Англии) до 20% (в ФРГ и Бельгии).
Предпочтительные значения этих величин зависят, естественно, от местных факторов (архитектуры сетей, природы и срока службы генераторных групп и т. д.).
