СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ В ЭЛЕКТРОСИСТЕМАХ

FREQUENCY CONTROL METHODS IN ELECTRICAL SYSTEMS

Alexandr Sobolev

master student, Kerch State Marine University,

Russia, Kerch

Vyacheslav Loboda

student, Kerch State Marine University,

Russia, Kerch

Andrew Nesterenko

student, Kerch State Marine University,

Russia, Kerch

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются актуальные вопросы о способах регулирования частоты в различных судовых системах.

ABSTRACT

The article discusses topical issues about the methods of frequency regulation in various ship systems.

Ключевые слова: автоматизация; частота; регулирование; электропривод.

Keywords: automation; frequency; regulation; electric engine.

1. Первичное регулирование частоты

Первичное регулирование частоты в системе – это процесс регулирования текущих отклонений частоты в нормальном режиме работы системы, заключающийся в одновременном изменении мощностей генераторов и потребителей системы с целью восстановления исходного значения частоты. Поскольку первичное регулирование частоты осуществляют с помощью регуляторов скорости со статическими характеристиками, то даже при сильном нарушении баланса активных мощностей, но вызывая изменение частоты на величину большую, чем значение нечувствительности, система АРС (автоматическое регулирование скорости) не может обеспечить возвращение в электрической системе уровня номинальной частоты. С помощью статических характеристик рассмотрим суть первичного регулирования частоты (рис. 1).

На рис. 1 приведены зависимости ЅРГ с номером 1 для случая, когда турбоагрегат имеет АРС и с номером 2 для случая когда турбоагрегат не имеет устройства регулирования скорости. Нагрузки в системе уменьшилось и новый баланс активных мощностей состоялся при частоте f1 (есть АРШ) и частоте f2 (нет АРШ). Из рис. 1 вытекает, что система АРС турбины обеспечивает меньшее отклонение от номинального значения. То есть Df=f2-f1 как раз обеспечивает система АРС турбоагрегата. Из анализа рис. 1 также следует, что первичное регулирование частоты в системе при использовании регуляторов скорости турбин со статическими характеристиками не может обеспечить поддержания уровня номинальной частоты. Чтобы выполнить это требование, используют вторичное регулирование частоты.

Рисунок 1. Зависимости SPГ

2. Вторичное регулирование частоты

Суть процесса вторичного регулирования частоты рассмотрим с помощью рис. 2. Теперь допустим, что в электрической системе увеличивается активная нагрузка потребителей, что обуславливает перемещение частотной характеристики нагрузки ЅРН в положение ЅРН'. Частота в электрической системе снижается до уровня f1. Для вторичного регулирования частоты выходную статическую характеристику турбоагрегата смещают параллельно самой себе (искусственно увеличивают упуск энергоносителя в турбину) до тех пор, пока она займет положение ЅРГ', что соответствует уровню номинальной частоты в электрической системе.

Функции вторичного регулирования частоты в системе реализуются с помощью автоматических систем регулирования частоты АРЧ, основой которых является реле частоты. Реле частоты реагирует на отклонения частоты в электрической системе и воздействует на механизм управления турбиной через двигатель постоянного тока.

3. Третичное регулирование частоты

Суть последнего заключается в том. что с помощью системы автоматического распределения нагрузки (АРН) оптимально распределяется между генераторами. Критерием оптимальности является минимум расхода топлива на электростанциях электрической системы.

Рисунок 2. Вторичное регулирование частоты

На рис. 2 приведена зависимость изменения частоты в электрической системе с помощью АРС, АРН.

Зона 0-t1 – зона нечувствительности, t1 – t2 – зона действия АРС (первичное регулирование частоты; t2 – t3 – зона действия АРЧ (вторичное регулирование частоты t >t3 – зона действия АРН (третичное регулирование частоты).

4. Регулирование частоты в электрической системе с помощью частотно-регулирующих станций

В первичном регулировании частоты участвуют все электрические станции системы, в вторичном – одна или несколько частотно регулирующих станций. Остальные станции, что не регулируют частоту, поддерживают постоянное нагрузки. При отклонении частоты в системе и наличии резерва мощности на регулирующих станциях как не регулирующие, так и частотно-регулирующие станции осуществляют первичное регулирование частоты.

5. Регулирование частоты в послеаварийных режимах работы электрических систем. Автоматическое частотное разгрузки

При значительном дисбалансе активных мощностей в электрической системе, когда будут исчерпаны возможности первичного и вторичного регулирования частоты и будет использован весь резерв генерирующих мощностей, частота резко снижается вплоть до критического значения 45-46 Гц. При этом значении частоты агрегатов собственных нужд электрических станций снижается практически до нуля.

Чтобы предотвратить возникновение явления лавины частоты в электрической системе, нужно за помощью против аварийной автоматики не допустить глубокого снижения частоты и обеспечить восстановление частоты до номинального значения. Эта задача решается посредством системной автоматики автоматической частотной разгрузки (АЧР).

Суть действия АЧР в том, что АВР обеспечивает отключение части потребителей электрической системы с целью обеспечения большинства потребителей, которые остаются в работе, электроэнергией частоты 50 Гц, то есть стандартного качества.

Систему АВР разделяют на две категории: АЧР1, целью которой является не допустить лавины частоты и обеспечить ее восстановление; АЧР2, целью которой является обеспечение роста частоты, если после работы АЧР1 и после рост частоты она "зависает" на одном уровне.

АЧР 1 имеет несколько очередей, которые отличаются друг от друга только уставками по частоте. Верхняя уставка по частоте близка к 48.5 Гц, а ниже больше 46.5 Гц. Для всех очередей взято единую уставку по времени, что равняется 0,1 0,15 сек. АЧР2 имеет очереди, которые отличаются друг от друга только уставками по времени. Интервал между соседними очередями взят такой, что равен 3 сек. Начальная вставка по времени равна 5 10 с, конечная – 60-70 сек. Для всех очередей взято единую уставку по частоте 48,5 Гц.

Список литературы:

1. Богословский А.П и др. Судовой электропривод т.1 и т.2 / А.П.Богословский, Е.М.Певзнер, И.Р.Фрейдзон, А.Г.Яуре – М: Судостроение,1975. – 423 c.
2. Неелов А.Н. РД 31.21.30-97 Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций/ А.Н.Неелов, А.С. Брикер, Б.М.Левин, А.Ю.Смольник, В.А.Сорокин, В.Д.Филимонов – ЗАО «ЦНИИМФ», 1997. – 343 c.