Чеверда, В. Л. Основные сведения о регулировании частоты и обменной мощности в электроэнергетической системе / В. Л. Чеверда. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 7 (402). — С. 40-42. — URL: https://moluch.ru/archive/402/88970/ (дата обращения: 26.02.2025).
В статье рассмотрены взаимосвязь частоты вращения генераторов от изменения нагрузки у потребителей и мощности турбины в электроэнергетической системе. Обоснована необходимость использования регуляторов частоты вращения турбин для мониторинга баланса мощностей. Рассмотрена схема системы автоматического регулирования (САР). Дан вывод об использовании регуляторов частоты и мощности в энергетической системе.
Ключевые слова:
частота вращения, синхронные зоны, регулятор частоты, отклонение частоты вращения, мощность турбины, нагрузка, система автоматического регулирования, САР.
Одним из качественных показателей электрической энергии в энергосистеме является частота. Ее изменение оказывает влияние как на большинство потребителей энергосистемы, так и на всю работу энергосистемы в целом. Согласно Правилам технологического функционирования электроэнергетических систем в первой синхронной зоне Единой энергетической системы России значения частоты, усредненные на 20-секундном интервале, должны находиться в пределах 50±0,05 Гц с допустимым отклонением значений частоты в пределах 50±0,2 Гц восстановлением частоты до уровня 50±0,05 Гц за время, не превышающее 15 минут. Во второй синхронной зоне Единой энергетической системы России, технологически изолированных территориальных электроэнергетических системах, в энергорайонах (энергоузлах), временно выделенных на изолированную работу от первой синхронной зоны Единой энергетической системы России, а также в первой синхронной зоне Единой энергетической системы России при ее работе в вынужденном режиме:
— значения частоты, усредненные на 20-секундном временном интервале, должны находиться в пределах 50 0,2 Гц не менее 95 процентов времени суток без выхода за величину 50 0,4 Гц;
— восстановление частоты до указанных значений должно обеспечиваться за время, не превышающее 72 минуты [1].
При изменении нагрузки на величину
происходит отклонение частоты вращения агрегата. Переходной процесс представлен уравнением 1:
(1)
где
постоянная времени;
частота вращения;
коэффициент демпфирования.
В начальный момент возмущения отклонение частоты вращения ротора агрегата
, следовательно
. При дальнейшем возрастании нагрузки возникает отрицательное ускорение и вследствие этого частота вращения агрегата будет уменьшаться. Для увеличения частоты вращения агрегата необходимо, чтобы мощность турбины превышала мощность нагрузки, т. е. если
, то
. Можно сделать вывод, что если регулирующий орган турбины постоянно открыт, то изменение потребления электрической энергии будет происходить за счет кинетической энергии агрегата.
В дальнейшем отклонение частоты вращения генератора будет увеличиваться, вследствие чего изменятся нагрузки потребителей и мощность турбины. В уравнении 1 данное изменение учитывается использованием коэффициента демпфирования
.
С
его помощью в новом установившемся режиме
отклонение частоты будет определяться выражением
.
Для того, чтобы частота вращения генератора поддерживалась на определенном уровне, необходимо соблюдать баланс мощностей турбины и генератора (нагрузки).
Данные утверждения справедливы как для агрегата, работающего на изолированную нагрузку, так и для нескольких параллельно работающих на общую нагрузку агрегатов.
Так как нагрузка в системе постоянно изменяется, то для того, чтобы частота вращения находилась в допустимых пределах, необходимо изменять мощности, вырабатываемые турбинами, при этом не забывать сохранять баланс между вырабатываемой и потребляемой мощностью. Для того, чтобы осуществлять постоянный мониторинг за балансом мощностей, применяют автоматические регуляторы частоты вращения турбин (паровых, газовых и гидравлических).
Структурная схема системы автоматического регулирования (САР) представлена на рисунке 1:
Рис. 1. Функциональная схема системы автоматического регулирования с объектом регулирования
САР состоит из измерительного, усилительного, исполнительного элементов, обратной связи, и непосредственно агрегата (турбины).
Измерительный элемент фиксирует все изменения регулируемой величины от заданного. При подаче на вход измерительного элемента значения частоты вращения агрегата
САР замыкается. Далее сигнал через усилительный элемент поступает на вход исполнительного элемента, который воздействует непосредственно на регулирующий орган турбины и дает ему сигнал на увеличение, либо уменьшение частоты вращения. Обратная связь необходима для изменения параметров регулятора (коэффициентов усиления, постоянных времени и т. д.) и позволяет преобразовать один вид элемента в другой. Обратная связь бывает жесткой (является безынерционным элементом) и гибкой (является дифференцирующим элементом).
В энергосистеме, кроме сохранения баланса вырабатываемой и потребляемой мощностей, необходимо также распределять нагрузки между отдельными агрегатами. Данная задача решается с помощью применения регуляторов частоты и мощности.
Заключение.
На основании статьи можно сделать вывод, что использование регуляторов частоты и мощности позволяет поддерживать частоту и баланс обменной мощности в энергосистеме на нормальном уровне и сохранять статическую и динамическую устойчивость энергосистемы.
Литература:
Правила технологического функционирования электроэнергетических систем.(Утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 13 августа 2018г. № 937)
Павлов Г. М. Автоматика энергосистем. Спб: РАО «ЕЭС России», ЦПК, 2001г.
Основные термины(генерируются автоматически): автоматическое регулирование, Единая энергетическая система, мощность турбины, синхронная зона, обратная связь, Россия, частота вращения, изменение нагрузки, исполнительный элемент, электрическая энергия.
Электрические печи потребляют много электроэнергии, от чего вопросы их рациональной эксплуатации и автоматизации имеют большое значение для промышленности. В работе описан вариант создания двухконтурной системы регулирования температуры в электрическ...
В статье рассмотрены проблемы неустойчивости электроснабжения, пути компенсации мощности электроснабжения, особенности установок реактивной мощности и возникающие проблемы установок.
В статье проведен анализ влияния настроечных параметров системы автоматического регулирования возбуждения (АРВ) на переходные процессы. С использованием технологии вложения систем получены передаточные функции исследуемой модели электрической системы...
В статье рассматривается принцип работы буровых установок, схема расположения основного и вспомогательного технологического оборудования, разновидности используемых электроприводов постоянного и переменного тока, их свойства, а также представлены рез...
В данной работе рассматривается целесообразность перевооружения тепловых станций на основе интеллектуальных технологий для повышения их роли в регулировании частоты. Показано, что в условиях современного развивающегося рынка существенно возрастает ро...
Рассмотрены вопросы, возникающие при эксплуатации трансформаторов тока в системах контроля и учета электроэнергии. Предложен метод поверки на основе многократных измерений, дающий возможность экспериментальной оценки погрешности средств поверки и опр...
Рассмотрены основные возмущающие и регулирующие воздействия, влияющие на температурный режим зданий при отклонении параметров в теплосети от расчётных значений. Приведена методика расчёта теплового режима помещений на основе статической отопительной ...
Представлены преимущества использования малой генерации в распределительных сетях. Описана проблема регулирования напряжения в сетях с малой генерацией, а также показана невозможность применения принципов встречного регулирования напряжения с появлен...
Данная статья посвящена вопросу влияния гармонических составляющих на режимы работы асинхронного двигателя. В работе описаны основные проблемы, возникающие в ходе работы двигателя из-за несиносоидальности питающего напряжения, а также приведены приме...
Рассмотрены основные способы плавного пуска асинхронных двигателей и определены области их применения, определены электрические и энергетические параметры, время переходного процесса во время плавного пуска частотно-регулируемого асинхронного двигате...
Электрические печи потребляют много электроэнергии, от чего вопросы их рациональной эксплуатации и автоматизации имеют большое значение для промышленности. В работе описан вариант создания двухконтурной системы регулирования температуры в электрическ...
В статье рассмотрены проблемы неустойчивости электроснабжения, пути компенсации мощности электроснабжения, особенности установок реактивной мощности и возникающие проблемы установок.
В статье проведен анализ влияния настроечных параметров системы автоматического регулирования возбуждения (АРВ) на переходные процессы. С использованием технологии вложения систем получены передаточные функции исследуемой модели электрической системы...
В статье рассматривается принцип работы буровых установок, схема расположения основного и вспомогательного технологического оборудования, разновидности используемых электроприводов постоянного и переменного тока, их свойства, а также представлены рез...
В данной работе рассматривается целесообразность перевооружения тепловых станций на основе интеллектуальных технологий для повышения их роли в регулировании частоты. Показано, что в условиях современного развивающегося рынка существенно возрастает ро...
Рассмотрены вопросы, возникающие при эксплуатации трансформаторов тока в системах контроля и учета электроэнергии. Предложен метод поверки на основе многократных измерений, дающий возможность экспериментальной оценки погрешности средств поверки и опр...
Рассмотрены основные возмущающие и регулирующие воздействия, влияющие на температурный режим зданий при отклонении параметров в теплосети от расчётных значений. Приведена методика расчёта теплового режима помещений на основе статической отопительной ...
Представлены преимущества использования малой генерации в распределительных сетях. Описана проблема регулирования напряжения в сетях с малой генерацией, а также показана невозможность применения принципов встречного регулирования напряжения с появлен...
Данная статья посвящена вопросу влияния гармонических составляющих на режимы работы асинхронного двигателя. В работе описаны основные проблемы, возникающие в ходе работы двигателя из-за несиносоидальности питающего напряжения, а также приведены приме...
Рассмотрены основные способы плавного пуска асинхронных двигателей и определены области их применения, определены электрические и энергетические параметры, время переходного процесса во время плавного пуска частотно-регулируемого асинхронного двигате...