Введение к работе
Актуальность работы. Основой развития электроэнергетики развитых и развивающихся стран является объединение электроэнергетических систем (ЭЭС) и использование синхронных генераторов больной единичной мощности, достигаемой на основе повышенного использования активных материалов. Электромеханические параметры таких генераторов ухудшены, и обеспечение устойчивости и надежности работы ЭЭС возможно только при широком применении различных систем управления, ванное место среди которых занимают системы автоматического регулирования возбуждения генераторов, частоты вращения турбин, активной мощности электрических станций и т.д.
Высокие демпферные свойства ЙРВ-СД или системных стабилизаторов достигаются применением современной элементной базы, что обеспечивает конечные коэффициенты усиления АРВ в диапазоне достаточно высоких частот, которые включают частоты крутильных колебаний валов турбоагрегатов.
Интерес к исследованию крутильных колебаний турбоагрегатов возник в связи с имевшими место поломками и аварийными остановками турбоагрегатов из-за возникновения резонансных явлений, связанных с применением установок продольной емкостной компенсации, взаимодействием турбоагрегата с системой регулирования ППТ, неправильными настройками или неполадками в АРВ.
Было отмечено, что снижение механической прочности валов турбоагрегатов может определяться воздействиями многоциклового характера, обусловленными общими демпферными свойствами агрегата, которые в существенной степени зависят от типов возбудителя и АРВ.
В связи с этим в диссертации выполнено исследование влияния работы системы возбуждения тиристорного типа на демпферные свойства турбоагрегата при его работе в составе ЗЗС и переходные процессы при различных конечных возмущениях. Работа выполнялась в рамках проведения исследований по программе ГК России по высыей школе и была связана с исследованиями, проводившимися АО "Электросила" и НИШ.
Цель и задачи работы. Целью работы являлась разработка и совершенствование методов математического моделирования турбоагрвга-
тов, оснащенных современными системами возбуждения, для комплексного исследования их демпферных свойств и переходных процессов при конечних возмущениях в электроэнергетической системе, а такае разработка мероприятий по подавлению слабодемпфированных составляющих двиїєния на частотах крутильных колебаний, обусловленных действием системы автоматического регулирования возбуждения. Для достижения поставленной цели потребовалось:
разработать комплексные математические модели, включающие математические описания генератора, валопровода, автоматического регулятора возбуядения сильного действия (ЙРВ -С/1), системы возбуждения тиристорного типа для исследования переходных процессов турбогенератора;
разработать математическую модель синхронного возбудителя, основанную на использовании уравнений Парка-Горева, для математического описания тиристорной системы возбуждения;
выполнить исследование демпферных свойств регулируемого турбоагрегата, оснащенного системой возбуждения типа ВТ, в диапазоне частот, включающем подсинхронные частоти крутильных колебаний валопровода;
выполнить оценку эффективности использования дополнительных сигналов регулирования для подавления слабодемпфированных составляющих двиїєния на частотах крутильных колебаний;
выполнить исследование переходных процессов при коротких замыканиях и последующих коммутациях в электрической сети для оценки возмоаности появления опасных скручивающих моментов;
выполнить расчеты скручивающих моментов при коротких замыканиях на зажимах синхронного возбудителя.
Методика выполнения исследований. Решение указанных задач выполнялось на основе анализа собственных значений матриц,, соответствующих линеаризованным системам уравнений переходных процессов, и численного интегрирования нелинейных систем дифференциальных' уравнений. Практика показала, что при совместном применении эти методы удачно дополняют друг друга.
Основные научные результаты и их новизна.
1. Разработана методика математического моделирования переходных процессов турбоагрегата с синхронным возбудителем и тиристорной, системой возбуждения для анализа демпферных свойств турбоагре-2
гата в диапазоне частот, включающем подсинхронные частоты крутильных колебаний вала.
-
Выполнены исследования демпферных свойств турбоагрегатов с генераторами ТВВ-20О и ТВВ-500, оборудованных системой возбуждения типа ВТ. Установлена возможность появления слабодемпфированных колебаний, обусловленных работой системы возбуждения турбоагрегата.
-
Выполнена оценка эффективности мероприятий, позволяющих эффективно демпфировать крутильные колебания валопровода турбоагрегата на двух низших собственных частотах. Одно из них заключается в использовании в законе регулирования возбуждения возбудителя генератора сигналов, пропорциональных углам закручивания элементов валопровода. Другое связано с применением в законе регулирования возбуждения генератора отклонений напряяения и тока возбуждения.
-
Проведены исследования скручивающих моментов при коротких замыканиях в высоковольтной сети, последующих коммутациях и после-аварийных качаниях. Оценено влияние системы возбуждения на скручивающие моменты.
-
Впервые выполнены оценки скручивающих моментов, вызываемых короткими замыканиями в статорной цепи возбудителя.
Практическая значимость работы и ее внедрение. Полученные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации, а также раэ-работйнкое прогрэммков обеспечение могут быть ихпользоэзну в проектных, научно-исследовательских и эксплуатационных организациях при определнии условий эксплуатации турбоагрегатов в ЗЭС и расчетах величин скручивающих моментов при авариях, включая короткие замыкания возбудителей.
Методические и программные разработки использовались в научно-исследовательских работах кафедры, выполняемых по договорам с рядом организаций С, ЭНИИ им. Г.М.Кряихиановского, НИИПТ, ЛПЗО "Электросила" ). Ряд полученных результатов использовался при проведении натурных испытаний крутильных колебаний турбоагрегата с турбогенераторе« ТВВ-200-2 на Сургутской ГРЭС— 1.
Апробация работы . Отдельные разделы диссертации докладывались на научном семинаре кафедры "Электрические системы и сети" Санкт-Петербург'кого государственного .технического университета.
Структура работы. .Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, четырех приложений и
содерїит 70 страниц основного текста, 16 таблиц, 72 иллюстраций и 104 библиографических наименования.
