автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Исследование крутильных колебаний турбоагрегатов в энергосистеме с УПК и мероприятий по их ограничению

ЛИШГРАДВШЙ гссударстбя!ннй технический давярситат

На правах рукописи АБУ ГАТТАС Ь'адер Оэкарил

удк 621.313.322

иссжаозшга штлжт колебаний турбоагрегатов б

знерг0сис'!1:.к с упк и мероприятий по их ограничению

Специальность 05.14.02 - олеотрпческиа станции

(олектрлч^скАя пасть), сети, электроэнергетические пистог-и и упрпнлин!;? ю

А ВТОР К ') Е Г IV диссертации на со::ск:и;:ю з'чено;! стгпснн кан^илата 1пхНл-;;;о;<л:; игу.-;

ЛсН1!-;гр:".:- - I^ГО

Работа выполнена на кафедра "Электрические системы и сети' Ленинградского государственного технического университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

С.В.СМОЛОВИК

Официальные оппоненты- доктор технических наук, профессор

А.К.ЧЕРНОВЕЦ

кандипататехнчческих наук I В.Е.СИГАЕВ

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский институт по передаче электрической энергии постоянным током высокого напряжения

(нигагг)

Защита состоится и и............1990 г. в......часов

на заседании специализированного Совета К 063.38.24 при ЛенинГрадском государственном техническом университете по адресу: > 195251, Ленинград, Политехническая ул., 29, главнее здание, ауд. ......

и диссертацией мскно озкакохшться в Фундаментальной библиотеке книверситета.

Автореферат разослан " "...,,......19 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.38.24, д.т.н. Б.А.КОРОТКОВ

" "ИССЛЕДОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ТУРБОАГРЕГАТОВ В

.ЭНЕРГОСИСТЕМЕ С УПК И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ ОГРАНИЧЕНИЮ"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обеспечение высоких темпов роста энергопроизводства основано на внедрении в электроэнергетических системах (ЭХ) генераторов больших единичных мощностей, с параметрами, весьма неблагоприятными с точки зрения обеспечения устойчивости параллельной работы, требующих применения средств регулирования и управления, повышающих уровень статической динамической устойчивости. Поскольку основным путем увеличения мощности генератора является повышение степени использования активных материалов, то становится весьма актуальной проблема обеспечения необходимых запасов механической прочности валопровода агрегата, которая становится фактором, определяющим его эксплуатационную надежность. При исследовании проблемы обеспечения необходимых запасов механической прочности конструкции традиционно исходили из анормальных режимов: близких внезапных коротких замыканий, отключений коротких замыканий при сохранении связи генератора с системой, автоматических повторных включений, приводящих к подключению генератора к сети с большим углом.

Однако следует отметить, что работоспособность валопровода турбоагрегата во многом определяется воздействиями многоциклового характера, обусловленными общими демпферными свойствами ЭХ.

Из опыта эксплуатации турбоагрегатов в СССР и за рубежом известны случаи поломок валов, особенно в сечении между генератором и • возбудителем.

Во многих случаях причиной поломки являлось появление слабо-демпфированных составляющих движения, связанных с неправильной настройкой системы регулирования возбуждения, наличие источника возмущения с частотой, близкой к собственной частоте колебаний валопровода и, наконец, появление в ЭХ установок продольной емкостной компенсации (УПК).

Указанные обстоятельства требуют дальнейшего развития методов исследования переходных процессов и математических моделей элементов ЭХ для достоверного определения воздействий на турбоагрегат и разработки мероприятий по предотвращению режимов, представляющих опасность для конструкции.

Несмотря на сравнительно небольшое число УПК в ЭХ Советского

Союза, изучение переходных процессов, связанных с проявлениями субсинхронного резонанса (ССР), а также разработка технических мероприятий по подавлению ССР, яьляются актуальными.

Цель и задачи работы. Цзлью настоящей работы являлась разработка методов математического моделирования турбоагрегатов для исследования их демпферных свойств и переходных процессов при конечных и малых возмущениях с учетом влияния системы регулирования возбуждения, а также разработка мероприятий по предотвращению опасных резонансных явлений в электропередачах, оснащенных УПК.

Для достижения поставленной цели потребовалось:

- разработать комплексные математические модели, включающие математические описания генератора, водопровода, автоматического регулятора возбуждения сильного действия (АРЗ-СД), систем возбуждения тиристорного и диодного бесщеточного типов для исследования переходных процессов турбогенератора;

- разработать подробные математические модели системы возбуждения, основанные на использовании уравнений Парка-Горева для математического описания синхронных возбудителей тиристорной и диодной бесщеточных систем; '

- разработать методику математического моделирования переход-ны. процессов в электропередаче с УПК;

- выполнить исследование демпферных свойств регулируемого турбогенератора, оснащенного различны;™ системами возбуждения;

- выполнить исследование переходных процессов в электропередаче с УПК;

- проверить эффективность предлагаемых мероприятий, предотвращающих субсинхронный резонанс в электропередаче с УПК.

Методика выполнения исследований. Основной объем исследований электромагнитных и высокочастотных электромеханических процессов выполнен с помощью ЭВМ. В работе приняты два дополняющих друг друга подхода: изучение демпферных свойстз рассматриваемых объектов с учетом действия устройств регулирования на базе расчета собственных значений матриц, соответствующих линеаризованным уравнениям переходных процессов, а также выполнение расчетов переходных процессов при возмущениях различной амплитуды на основе численного интегрирования полученных уравнений генератора, возбудителей, УПК и регулирующих устройств.

Ряд полученных в ходе работы результатов сопоставлен с приве-

денными а технической литературе результатами советских и зарубежных авторов.

Основные научные результаты и их новизна.

1. Разработаны комплексные математические модели для исследования демпферных свойств и электромеханических переходных процессов турбоагрегата, связанных с крутильными колебаниями валопровода, в том числе при связи турбогенератора с ЭЭС через линию электропередачи с УПК.

2. Разработаны математические модели системы возбуждения турбогенераторов, основанные на использовании уравнений 11арка~1Ърева для математического описания возбудителей.

3. Выявлено значительное влияние электромагнитного момента возбудителя на демпферные свойства турбоагрегата, в частности на появление слабодемпфироьанных составляющих движения при работе турбогенератора, оснащенного тиристорной системой возбуждения, на мощную систему через протяженную линию электропередачи, установлена степень детализации модели возбудителя, требуемая для исследования электромеханических переходных процессов при малых и конечных возмущениях.

4. Рассмотрено влияние на показатели демпфирования крутильных колебаний тш.а системы возбуждения, использования дополнительных сигналов АРВ, механической жесткости связи между генератором и возбудителем, жесткости электрической связи между генератором и приемной системой;

5. Выполнено исследование переходных процессов в электропередаче с УПК; разработаны мероприятия по предотвращению опасных последствий ССР, предложены законы управления устройствами противодействия ССР, в качестзе которых рассмотрены активные сопротивления, включаемые через тиристорный коммутатор, и управляемый реактор.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертационной работе научные положения, выводы и рекомендации, а таюке разработанное программное обеспечение могут быть использованы в проектных, научно-исследовательских и эксплуатационных организациях при выполнении расчетов переходных процессов мощных турЗогенераторов, оснащенными системами возбуждения различных типов яри оценке максимально скручивающих моментов, возможности развития автоколебательных режимов и оценке дзмпфернтдс свойств при их работе в электропередачах обычного типа, а таюке исследовании переходных процессов в электропередачах с УРЧ. Они ноши применение при выполнении научных

работ кафедры "Электрические системы и сети" ЛГГУ по программе "Энергосистема" и при разработке математических моделей систем возбуждения мощных турбогенераторов для ЛПЭО "Электросила".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и одобрены на научном семинаре кафедры "Электрические системы и сети" ЛГГУ. Один из разделов работы обсужден на семинаре "Математические модели, методы и программное обеспечение для решения общей задачи статической устойчивости сложных энергосистем" (Ленинград. 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 печатных работы, одна из них в журнале " ЕЬЕСТкА " ( С15ЯЕ ).

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 86 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками, схемами и таблицами на 37 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из Р/ названий и приложений на 30 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается оценка актуальности исследований, связанных г крутильными колебаниями водопровода турбоагрегатов из-за использования в ЭЭС УПК. С одной стороны, УПК позволяет увеличить пропускную способность ВЛ в 1,5 ... 2,0 раза, но, с другой стороны, приводит к появлению субсинхронного резонанса (ССР) из-за взаимодействия между эквивалентной индуктивностью электропередачи, емкостью УПК и валопроводом, что, в свою очередь, может привести к опасный воздействиям на вал турбоагрегата. Отмечено, что в работах, посвященных исследованиям крутильных колебаний, не был учтен электромагнитный момент возбудителя, существенно влияющий на достоверность и точность полученных ранее результатов. Во введении также приведены основные направления исследований ССР, изложены задачи и цель диссертационной работы.

В первой главе дается обзор работ, посвященных крутильным ко-лебагаям и проблемам ССР. Исследованиями крутильных колебаний ь турбоагрегатах начали заниматься в мире с конца 60-х - начала 70-х годов по следующим направлениям:

а) определение путем численного интегрирования экстремальных воздействий на Еалопровод при аварийных возмущениях, в частности, оценка максимальных скручивахидас моментов; 4

б) изучение условий возникновения опасных резонансных явлений в системе на основе вычисления собственных значений и собственных векторов, в частности при субсинхронном резонансе. При этом под субсинхронным резонансом понимается состояние ЭЭС, при котором происходит обмен энергией между электрической сетью и валопроводоы на одной или нескольких частотах, лежащих ниже синхронной частоты. ССР может проявиться при наличии УПК, когда одна из собственных частот водопровода может совпасть с частотой электромагнитных колебаний, определяемой формулой: _

J , ш

где bdc - синхронная частота вращения; Хс - реактивное сопротивление емкости; Х^ - сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора и трансформатора; ЛГд - сопротивление линии.

Для борьбы с ССР были разработаны мероприятия, основанные на:

а) использовании силовых фильтров и фазорегуляторов;

б) использовании управляемых источников реактивной мощности;

в) использовании возможностей системы возбуждения;

г) использовании выявляющих и защитных устройств для отключения генератора от сети.

Вторая глава посвящена математическому моделированию различных элементов ЭЭС.

Уравнения переходных процессов синхронных машин (СМ) записаны в системе " Xad ". Исследование крутильных колебаний требует использования наиболее полных математических моделей СМ, обеспечивающих достоверное воспроизведение демпферных свойств ТГ в широком диапазоне частот.

Модель системы возбуждения ТГ построена на основе представления синхронного генератора, питающего управляемый или неуправляемый выпрямитель, уравнениями Парка-Горэва. При этом принято допущение о пренебрежении членами р, р л! . Это возможно, поскольку преобразователь представляется своей внешней характеристикой, а пквивгшентнся э.д.е, синхронного возбудителя считается постоянной в течение коммутациоиного цикла. Кр;)ме того, для диодной системы возбуждения частота возбудителя рчпна 150 Гц.

Электромагнитный момент возбудителя вычисляется следующим образом:

М& & Ч-U» ■ L» - Ч-V • Id» (2)

' 5

Моделирование системы возбуждения с целью получения достоверных результатов исследований требует подробного представления автоматического регулятора возбуждения сильного действия (АРВ-СД). В работе использована модель, описываемая системой дифференциальны* уравнений пятого порядка. При подробных исследованиях рассматривались дополнительные каналы регулирования.

Математическое моделирование крутильных колебаний валопровода осуществляется на основе его представления системой сосредоточенных масс, соединенных упругими безынерционными связями. Число эквивалентных масс соответствует числу основных элементов турбоагрегата: каждой ступени паровой турбины, генератору и возбудителю. Ранее проведенное подробное исследование различных по сложности моделей турбоагрегата показали, что указанное представление является удовлетворительным и обеспечивает достаточную точность при определении демпферных свойств системы.

Вычисление напряжения в узловых точках сети осуществляется на базе составления баланса производных токов в этих точках.

Для подавления ССР в линиях с УПК было предложено три варианта защитных устройств. Первый вариант - в г."де активного сопротивления, включенного через управляемый тиристорный коммутатор, параллельно конденсаторным батареям; во втором варианте рассматривается включение активного сопротивления большой величины на землю вблизи емкости, при этом величина тока, протекающего по сопротивлению, регулируется тиристорным коммутатором; третий - предлагает включение управляемого реактора вблизи одного из зажимов емкости.

Во всех вариантах в качестве управляющих сигналов используются отклонения частоты напряжения и тока у емкости и их производные (соответственно U)u , Lúi ).

Передаточные функции устройств имеют вид:

¿4+pT)aU- «и (1+рТи)ли)и -t МЬр71)д £¿¿

Д l¿ut - Р&Г " P Ue. . í4)

(1*pTt)Al*)i ® pS"r " pie .

где Mu , l¿i - коэффициенты усиления по отклонению частоты напряжения и тока; Tu , Ti - постоянные времени каналор производных отклонений частоты напряжения и тока; Т, , Тг - постоянные времени канала отклонении напряжения и тока; 8*г - угол генератора относительно синхронной оси; U - сигнал управления устройством. 6

В третьей главе приведены результаты анализа факторов, определяющих динамические характеристики валопровода. В работе были проанализированы различные факторы, влияющие на крутильные колебания турбоагрегата, а именно: I) длина ВЛ, связывающей турбогенератор с приемной системой; 2) механическая жесткость участка между генератором и возбудителем; 3) тип системи возбуждения; 4) дополнительные сигналы по каналам АРВ; 5) учет электромагнитного момента возбудителя.

Исследования проводились для двух типов генераторов мощностью 720 МВт и 1000 МВт (соответственно Г1 и Г2), которые при близких электрических параметрах различаются механическими параметрами, в частности величиной жесткости участка между генератором и возбудителем.

В таблица I приведены характеристические числа, соответствующие уравнениям движения "свободного" валопровода Г1 и Г2.

Таблица I

Корни характеристического уравнения, соответствущего уравнениям движения "свободного" валопровода

№ . ГС Г2

веществ.ч. мнимая ч. всществ. ч. мнимач ч.

1 2 3 4 5 -0,038 -0 043 -0,0085 -0,0043 -0,0018 551,7 425,9 299,0 192.2 104.3 -0,0217 -0,00278 -0,00267 -0,0023 -0,0006 237,20 180,3 141,6 110,5 75 5

Одним из исследуемых факторов является протяженность ВЛ. При связи Г1 с ЭС через ВЛ с сопротивлением ОС/к - 0,04, вещественная часть корня характеристического уравнения для частоты валопровода ¡л) = 106 Г/с, составляет сС = -0,049, а при увеличении до 0,4 меняется до = +0,108. Таким образом, увеличение внепнего индуктивного сопротивления приводит к ухудшению демпфирования в зоне низких частот.

В работе проанализированы возможности улучшения показателей демпфирования при использовании двух типов систем возбуждения: ти-ристорного типа (приблизительно аналог системы ВТ) и диодного бесщеточного типа. Выполнение впервые для оснащенного ТСЗ генератора Г1 расчеты при подробном моделировании возбудителя и его' электромагнитного момента Ме. пока.?!,!па:/г, что учет М$ приводит к появлению положительной вецзственной чагги корня ( = 0,332) с

мнимой составляющей, равной Д) = 104,8 1/с, а при неучете М

сЛ =■ 0,033, в случае, когда электромагнитный момент учитывается с противоположным знаком, достигается высокая степень демпфирования ( = -0,168). Это свидетельствует, с одной стороны, о необходимости учета Ив при исследовании демпферных свойств турбогенераторов, с другой стороны в пользу разработки специальных мероприятий, позволяющих воздействовать на электромагнитный момент возбудителя.

Анализ влияния электромагнитного момента возбудителя на максимальные скручивающие моменты, возникающие при трехфазном коротком замыкании, показали, что экстремальные значения скручивающих моментов могут определяться без учета этого фактора, либо по приближенному выражению Ме> & ' Ц . При анализе демпферных свойств турбоагрегата обязательно определение Мь на основе подробной модели возбудителя.

Наличие собственного значения с положительной вещественной частью приводит к развитию автоколебаний на соответствующей частоте ( ¿0 = 104 1/с), причем установившееся значение скручивающего момента в сечении между генератором и возбудителем превосходит номинальное в 4,5 ... 7 раз; отклонение тока возбуждения от установивши- '•ося значения составляет 10 ... 15 % (Рис. I).

В работе было проанализировано влияние жесткости механического соединения генератора с возбудителем на показатели демпфирования крутильных колебаний и другие характеристики высокочастотных электромеханических переходных процессов.

На рис. 2 приведены кривые, характеризующие изменения показателей демпфирования, соответствующие частоте $ = 105 1/с от жесткости между генератором и возбудителем С г» . Они показывают, что при работе на НЭП большой протяженности использование тирис-торной системы возбуждения приводит к возникновению автоколебательных режимов. При этом особенно опасным является диапазон значений жесткости Сгй , лежащих ниже величины Сгь ~ 1/рад. Именно такие значения характерны для большинства турбогенераторов, изготавливаемых в СССР.

На показатели демпфирования также оказывают влияние законы управления возбуждения и тип возбудителя. В таблице 2 приведены характеристические числа, соответствующие уравнениям переходных процессов Г1 с ТСВ и ДБСВ. 8

¿1 иргГ М* Мйпах ' 100 - 0.69$ Мг&таг ■ <00 =0,930

1..50

0.50

-0.50 -\

0Л}0

Рис. I. Установление автоколебаний при подаче на обмотку возбуждения гармонического возмущения ( Л ^ ~ 0,1 • Щв • 5//7 105¿ )

(а)

жесткости участка "генератор-возбудитель"

Таблица 2

Характеристические числа, соответствующие уравнениям переходных процессов Г1, оснащенного ДБСВ и ТСВ

№ ТСВ № ДБСВ

веществ.ч. мнимая ч. Бешеств. ч. мнимая ч.

1 2 3 д. 5 6 7 -0,037 -0,076 -0 0085 -0 0009 +0 3322 -3 222 -3 751 551,9 426.0 299.1 192,3 104,89 II 77 2 85 1 2 3 4 5 6 7 -0,037 -0,045 -0,0086 -0,0009 +0,0096 -2 54 -2 466 551,9 426 0 299,1 192 I 105,1 6 II 3^79

Из таблицы 2 видно, что оснащением ГТ диодной бесщеточной системой возбуждения можно добиться более низкого показателя отрицательного демпфирования на частоте ¿0 - 105,1 1/с.

Исследования дополнительных сигналов регулирования АРВ-СД показатели, что наиболее эффективными являются сигналы по производной напряжения и тока возбуждения генератора. Расчеты с учетом дополнительных сигналов, были проведены для Г2, обладающего большей механической инерционной постоянной ( Т} = 14,5 с).

В таблице 3 представлены некоторые характерные собственные значения для Г2 с ДБСВ в) при отсутствии дополнительных сигналов; б) при регулировании по рЬ'^ ; в) при регулировании по р и рЦ .

Таблица 3

Характеристические числа, соответствующие уравнениям переходных процессов Г2, оснащенного ДБСВ при различных сигналах регулирования

N о тсут.до п.с игнал Р рег. по ри+ » рег по Р 1 + и р1}

вещ.ч. мним.ч. вещ.ч. мним.ч. вещ.ч. мним.ч.

1 2 3 4 5 6 -0,0120 -0,0019 0,0049 0 0017 -I 52 -1,47 237,27 182 58 144,0 ПО^б 3,34 2 83 1 2 3 4 5 6 -0,229 -0,032 -0*329 -0 24 -1,133 -I 138 237,14 182 56 143,56 110,21 5 59 3 76 1 2 3 4 5 6 -0,012 -0*0017 0,0078 О)0047 -I 336 -1,644 237,27 182 58 144 0 ПО 59 5,53 3 41

Из табл. 3 видно, что регулирование по кагалу производной напряжения, возбуждения генератора оказывает зпметное влияние на показатели затухания на частотах крутильных колебаний. Несмотря на снн-жение степени электромагнитной устойчивости до Л * 1,1/с, существенно улучшается демпфирование высокочастотных составгнщих дби-

жения. Регулирование по р и р ^ привело к повышению показателей демпфирования (степень устойчивости) с/. = 1,33 1/с. Оценивая приведенные результаты, необходимо учитывать, что на существующих типах ДБСВ не предусмотрено измерение Х^г . Поэтому полученный результат следует оценивать как методический, дающий основание разрабатывать соответствующую измерительную аппаратуру.

. Четвертая глава посвящена исследованию переходных процессов в электропередачах с УПК и анализу эффективности мероприятий по предотвращению опасных крутильных колебаний, связанных с ССР. В качестве объекта исследования принята схема простейшей электропередачи с компенсированной ВЛ (Рис. 3). Для упрощения исследований и однозначной трактовки результатов принималось, что параметры всех индуктивных элементов электропередачи постоянны, а изменение се характеристик достигается варьированием величины емкостного сопротивления ОСс. Учитывая возможное присоединение параллельных связей, эффективность основных мероприятий проверялась для завышенных степеней компенсации индуктивного сопротивления одиночной элоктропере-дачи, достигающих по отношению к индуктивному сопротивлению ВЛ величины порядка 90 %.

с г а т ит АА-. и*

| >----1 I

Н-,-4---., II 1

I

-V

йЛ"] Р X -4-

Рис. 3. Расчетная схема компенсированной электропередачи с устройствами подавления ССР При изменении ОСс в пределах ССс = 0,4 ... 0,9 возможно возникновение резонансных явлений на частотах Цд = 74,2 ... 202,9 1/с, что включает две низших собственных частоты колебаний ва-лолровода для обоих турбоагрегатов.

Демпферные свойства электропередачи с УПК иллюстрируются таблицей 4, в которой приведены характеристичзские числа, соответствующие работе турбогенератора при Хс/Х2- 0,44 ( ОСс = 0,37). Ссб-

ственные значения 1,2 и 11,12 определяются наличием в схеме продольной емкости. Высшая собственная частота ( ) является суммой частоты, обусловленной наличием ¿,С -контура и синхронной. Низшая ( Ц^ип ) представляет собой разность указанных частот. Собственные значения 3,4; 5,6; 7,8; 9,10; 13,14 относятся к валопроводу; последнее из них имеет положительную вещественную часть, что обусловлено приближением частоты - и)1с к собственной частоте крутильных колебаний валопровода.

Таблица 4

Характеристические числа, соответствующие

электропередаче с УПК ( Хс= 0,37) *

—я»- веществ.ч. мнимая ч. № веществ.ч. мниыая ч.

1,2 3 4 5 6 7.8 -2,200 -0,037 -0,048 -0 048 571,3 551 9 299,1 426,0 9,10 II 12 13,14 15,16 -0,030 -12,600 5 400 -I 300 192,2 106 5 105,6 П 5

На рис. 5 приведены кривые, иллюстрирующие увеличение скручи-вактцих моментов в сечении между генератором и возбудителем ( Мгъ) и генератором и турбиной ( Mir) в случае возникновения субсинхронного резонанса ( ОС.с = 0,37).

На рис. 4 приведена зависимость вещественных частей характеристических чисел, относящихся к частотам ¿J< = 105 1/с, 1*)г * 192 I/c, AJj = 426 1/с от отношения З^с /3Cs.

В качестве мер противодействия ССР рассмотрены (рис. 3 ): а) включение параллельно УПК активных сопротивлений, величина тока которых изменяется управляемым тиристорным коммутатором; б) включение вблизи УПК активных сопротивлений "на землю"; в) использование вблизи УПК управляемого реактора.

Следует указать, что последнее мероприятие обладает наибольшей эффективностью, обеспечивая показатель затухания крутильных колебаний на уровне d = 1,8 1/с (таблица 5). Несколько худшими характеристиками отличается мероприятие б), обеспечиващее демпфирование колебаний на частоте валопровода с показателем оС = 0,7 1/с. С помощью включенных параллельно емкости активных сопротивлений удается добиться затухания на уровне d = 0,5 1/с, но при этом требуются весьма мощные активные сопротивления, способные ряс сеять значительную энергию. Во всех случаях для управления указанными устройствами использовались отклонения частот тока линии электропередачи и напряжения на зажимах емкости и их производные. т

\

cLfgZ et-WS

Рис.' 4. Зависимость вещественные частей характеристических чисел от Хс/ЭСг

Тао'лица 5

Характеристические числа, соответствующие использованию для подавления ССР активных сопротивлений и УР

Reu = 100 ХР = 10

» вещ. ч. мнимая ч. * веществ, ч мнимая ч.

1 2 3 4 5 6 -0,0375 -0,0572 -0 0870 -0 299 -0 599 -0 878 551,576 426 016 299 121 19? 247 104 517 12 429 1 2 3 4 5 6 -0,037 -0 048 ' -0,087 -0,291 -Г.Г845 -5 9Р,2 551,949 426,011 299,121 192 238 102,445 12 899

Кривые МгЬ , М<г Рис. 5 иллюстрируют затухание скручивающих моментов Mir . Мгл в случае применения управляемого реактора, который начинает работать спустя ьремя t = 0,2 с после возникновения резонансного режима.

ССР (без зве?дочки); ССс = 0,37 и при использовании УР для их подавления ( Мг»» Иг )

5. Выводы по работе

1. Разработаны комплексные математические модели для исследования электромеханических переходных процессоз турбоагрегатов,сопровождающихся крутильными колебаниями валопроводов.Модели включают в себя математические описания генератора,водопровода,возбудителя, АРВ~СД,внешной сети с УПК.

2. Разработаны подробные математические модели системы возбуждения мощных турбогенераторов для исследования демпферных свойств и переходных процессов при конечных возмущениях. Математическое описание синхронных возбудителей базируется на использовании уравнений Парка-Горева,что определяет корректное вычисление приложенного к валу электромагнитного момента возбудителя.

3. На основе исследований демпферных свойств турбоагрегатов установлено значительное влияние электромагнитного момента возбудителя на показатели демпфирования крутильных колебаний. Показано,что при связи турбогенератора с приемной системой через протяженную линию электропередачи оснащение генератора АРВ-СД и возбудителем ти-ристорного типа может привести к опасным автоколебательным режимам. Увеличение жесткости электрической связи турбоагрегата с прямой системой уменьшает опасность возникновения таких режимов.

Опасность автоколебательных режимов турбоагрегата, обусловленных действием электромагнитного момента возбуждения, возрастает при уменьшении жесткости соединения роторов генератора и возбудителя.

4. Опасность возникновения слабодемпфированных составляющих движения, связанных с колебаниями ротора возбудителя, существенно уменьшается в случае применения вместо тиристорноР системы диодной Сесшаточной системы возбуждения. Для повышения демпферных свойств агрегата, оснащенного ДБСЗ,. целесообразно использование дополнительных сигналов, особенно сигналов производных тока возбуждения и напряжения возбуждения генератора. При этом возможно достижение степени устойчивости на уровне оС = 1,5 ... 1,8.

5. Выполнено исследование переходных процессов в электронере-дгче, содержащей УПК. Разработаны предложения по предотвращению субсинхронного резонанса в электропередаче с УПК, основанные на использовании управляемого реактора и управляемых с помощью тиристор-ного коммутатора активных сопротивлений большой величины. Для управления указанными устройствами используются частоты тока линии электропередачи и напряжения на зажимах эмкости и их производные. Наибо-16

ией эффективностью из рассмотренных мероприятий обладает управля-ый реактор, обеспечивающий показатель затухания крутильных колеба-й на уровне = 1,8. Эффективность двух последних мероприятий оверена на основе расчета динамических процессов по программам, зирующимся на численном интегрировании уравнений.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: ABU GHATTAS Л/. Z, Pio6£ems of Тог$Юпае. Stesses ik TuiSine- ßenciaiox Shajts. £1Е[Ш(СШЕ J.VßJ.matrh IW.ppwos

Абу Гаттас Н.Э., Окороков P.B., Смоловик CJB. Расчет пере- г них процессов генераторов при несимметричных и последовательных отких замыканиях. Известия вузов энергетики, 1990, № II.

Подписано к печати 27.11.90. Бесплатно. Заказ 692. Тираж 100.

Отпечатано на ротапринте ЛГТУ. I95251.Ленинград,Политехническая,29.