Способ регулирования частоты и активной мощности электростанций и устройство для осуществления этого способа

 

Класс 21с, 64;-, № 105238

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д. 3. Альтерман

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ И АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Заявлено 15 ноября 1954 г. за М 7600/454134 в Министерство электростанций СССР

Известные способы регулирования частоты электростанций сложны и требуют дорогой аппаратуры автома тики.

Предлагаемый способ автоматического регулирования частоты и активной мощности электростанций предусматривает непосредственное использование регуляторов скорости двух или более первичных двигателей (турбин) агрегатов электростанции для регулирования частоты по астатической характерис гике (без остающейся неравномерности).

Согласно изобретению, для решения этой задачи указанные регуляторы скорости настраиваются на заданную скорость вращения и оборудуются связанными между собой электромагнитными корректорами активной мощности, осуществляющими изменяемое силовое воздействие по балансному принципу непосредственно на золотники регулятора скорости в сторону открытия и закрытия регулирую. щих органов турбин. Указанное силовое воздействие осуществляется в зависимости от открытия регулирующих органов, воспринимаемого корректорами через их электрическую обратную связь, и от различных электрических воздействий, характеризующих изменение нагрузки агрегата от заданных условий.

На фиг. 1 изображена схема электромагнитного корректора активной мощности к регулятору скорости турбины; на фиг. 2 †схема координации группового регулирования станции, Корректор (фиг, 1) состоит из электромагнитов КВ и КН и соленоида СС с подвижным сердечником.

Элекгромагниты КВ и КН корректора оказывают взаимопротивоположное силовое воздействие непосредственно на усилительный орган исполнительного устройства первичного регулятора скорости (на побудительньш золотник регулятора).

Электромагнит КВ корректора действует на золотник серводвигателя в сторону открытия, а электромагнит КН вЂ” в сторону закрытия. Для осуществления такого

Мо 105238 — 2 воздействия общий якорь электромагнитов сопрягается с рычагом регулятора скорости или другим элементом кинемятической или гидромеханической связи, передающей действие электромягииfoD ня побудительеп!й золотник р! Гу1НТОРН.

Путем изменения тока в электромагнитах в зависимости от разных воздействий, выраженных через электрические величины, возникает возможность вводить дополнительные критерии регулирования в первичньш регулятор турбины.

Следовательно, электромагниты корректора, встроенные в регулятор скорости, способны выполнять функции электрического входного элемента регулятооа скорости, превращая его тем самым в электрогидравлический регулятор с электрическим органом обратной связи в виде соленоида СС.

Соленоид СС корректора выполнен таким образом, что его индуктивное сопротивление изменяется по заданному закону в зависимости от впуска энергоносителя в первичный двигатель агрегата. Это достигается с помощью подвижного сердечника, который получает известное перемещение от регулирующих органов турбины при соответствующей конфигурации катушки соленоида.

Электромагниты КВ и КН и соленоид СС соединяются в последовательную электрическую цепь корректора для каждого агрегата станции.

1(орректоры всех агрегатов включаются параллельно и образуют электрическую схему оординации (фиг. 2).

Электромагниты корректоров (К„К„К,„К, ...Кп) в схеме координации соединяются между собой уравнительным проводом 5 П, создающим параллельное соединение электромагнитов КВ.

Электрическая схема координапии подключается к источнику переменного токя промышленной частоты (к шинам собственного расхода станции) и в иком виде способна обеспечить однозначное и заданное распределе нагрузки между агрегатами и, и настройке регуляторов скорос!и по ястат и е с к и . х <1 р я и 0 ) и с т и к я м .

Это следует из того, что при оlклопенип нагрузки агрегатов от заданного соотношения изменяe! cÿ соотношение индуктивных сопротивлений соленоидов СС, в сВязи с lе. появл11ются ураВнительные токи и соответствующие усилия в электромагнитных корректорах, которые восстанавливают заданное распределение нагрузки.

Схема координации действует следующим образом.

Электромагниты КЛ и 1 0 корректоров устанавлива!отся так, чтобы усилия, действующие на золотник регулятора во взаимопротивоположпом направлении, были равны и взаимно компенсировались при прохождении через катушки электромагнитов Tol(3 одинаковой величины.

Если после указанной настройки электромагнитов отсоединить от всех корректоров уравнительный провод, исключив тем самым параллельное соединение электромагнитов КВ, то никакого влияния на работу регуляторов скорости корректоры оказывать не будут, как бы не изменилась нагрузка агрегатов, Такое положение будет в связи с тем, что изменение нагрузки и соответствующее этому перемещение сердечника соленоида СС вызывает всегда одинаковое из;leнение "îêà v последовательной цепи электромагнитов КВ и КН корректора и, следовательно, одинаковое приращение взаимно противоположных усилий электромагнитов. . Если же электромагниты корректоров будут соединены уравнительным проводом как предусмотрено в схеме координации (фиг. 2), то ток в уравнительном проводе будет отсутствовать лишь при известном соотношении сопротивлений элементов схемы координации и, следовательно, прп вполне определенном, Ш1едусмотренном соотноп!енпп открытий регулпру1ощих

М. 105238 органов (или ccðâoäâèãàòåëått, Которые перемегцают регулирующие органы), поскольку положение серводвигателя определяет предусмотренное положение сердечника и величину сопротив.яенпя соленоида СС соответствующего ягреiяГа.

При нарушснпи прсдусмотреннОГo соотношения Открытий реГулирующих органов, например, при увеличении нагрузки на одном из агрегатов, произойдет соответствующее уменьшение индуктивного сопротивления соленоида этого ягрегага, в то время кяк сопротивления соленоидов всех остальных агрегатов останутся неизменнымп.

При этом произойдет перераспределение токоз в схеме козрдиняции.

При увеличении нагрузки лишь на одном агрегате сила тока в электромагните !1Н станет больше, чем в электромагните hЛ этого агрегата. Одновременно на всех других агрегатах будет обратное явление. Следовательно, на электромагнитных корректорах с увеличенной нагрузкой возникнет резулья ирующая сила, действующая на закрытие, т. е. На уменьшение нагрузки, а на всех других агрегатах будет противоположное действие. Слеловательно, действие схемы координации будет направлено на восстановление нарушенного соотношения открытий регулирующих органов турбин, Рассмо гренные восстанавливающие силы будут действовагь lo тех пор, пока не исчезнет ток в уравнительном проводе, т. е. до восстановления предусмо" ðåííîãî соотношения открыя ий регулирующих органов турбин.

Таким образом, электрическая схема координации способна обеспечить однозна чное соотношение открытий регулирующих органов турбин и, соответственно, определенное распределение нагрузки между агрегатами, поскольку величина нагрузки находится н известной зависимости от положения регулирующих органов, Следовательно, предлагаемое устройство позволяет осуществить совместнуюую пяраллельую работу агрегатов станции при настройке регуляторов ci;opoc;Ii по астатическим характеристика,r, При этом регуляторы скоростн, буду ill настроены по ястятическпм харак гсристикям, обеспечат регулирование зяданнol î значения час "oTII, я электрическая схема координации корректоров обеспечит необходимое распределение между агрегатами.

Г1омимо астатического регулирования частоты всеми агрегатами одной станции, в энергосистемах, как известно, возникает необходимость осуществить регулированис мо цности электростанции, как единого целого.

В этc,t с. учае необходимо иметь

Групповой рогу,!ят01> могцности для поддержания суммарной мощности станции в соответствии с заданным зпяченисм и возможность п.вменения заданного значения — уставку мощности всей сгянцип, кat единого целого.

Решение такой задачи представляется возможным осуществить путем введения в электрическую схему координации устройства задания мощности установки и измерительного органа сряктической мощности электростанции.

С этой целью в схеме координации предусмотрены устройство статизма и зядатчик мощности (фиг. 2).

Устройство статизмя, выполняющее функции измерительного элемента суммарной мощности станции, предс гявляет собой трансформатор обратной связи 7 С.

Первичная обмотка этого трансформа гора, как измерительного трансформатора тока, включена в цепь питnния переменным током схемы координации, а вторичная обмотка — в цепь, шунтирующую параллельное соединение вcåë электромагнитов !-:Л (работаюгцих ,на откры ие).

1-1апряжение lin вторичной обмсткс трансформатора ТС находится в определенной зависимости от нагрузки станции в целом, посколь!Ц Общий я он питания схс¹ 105238

Л!Ы КООРЛИНЯЦИИ ИЗМЕНЯЕТСЯ ИЗвестныъ! Обрязоь! О Поло)кения сердечников в соленоидах СС и соответственно от нагрузки агрегатов и станции в целом.

В качестве задатчикя мощности

ЗМ используется источник з. д. с. (индукционньш преобразовате.п.), включаемый в цепь шунтя схемы координации встречно напряжению вторичной обмотки трансформатора ТС и напряжению электромагнитов Ка.

В условиях усгановившегося режима и при нормальной частоте в энергосистеме (соответствующей установке скорости вращения регуляторов скорости турбин) каждое значение э. д. с. Е, задатчика мощности ЗМ уравновешивается напряжением Е, трансформатора статизма ТC и напряжением F, на электромагнитах KI3 корректоров:

F.,= — Е,—,,F, В. этих условиях тока в цепи шунтл схемы координallии не бyдет.

При отклонении частоты системы от нормального значения регулирование турбин будет изменять нагрузку последних. Однако при этОм по!!Витс!! ток В шуHTc схемы координации и соо гветствующее усилие в электромагнитах, что обусловит статизм станции по мощности.

Регулировка необходимого статизма станций осуществляется изменением коэффициента трансформации трансформатора 7 С или изменением индуктивного сопротивления его обмоток (увеличением или уменьшением воздушного зазора магнитопроводя). Такой метод регулирования статизма возможен вследствие того, что напряжение на вторичной обмотке трансформатора ТС увеличивается по мере увеличения индуктивности и коэффициента трансформации трансформатора ТС.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить не только асгатическое регулирование частоты регуля;горами скорости турбин, по и групповое регулирование мощпостп сл 3IIIJIIII кяк единого целого с заданием общестанцио нного статизма Ilo мощности.

Введением в цепь шунта схемы координации дополнительного напряжения, за!3исимого от мощности перетока 110 трлнзитньп! линиям, представляется возможным обеспечить регулирование нагрузки станции по перетоку обменчой мощности с заданием статизмя по перетоку.

Введением в цепь шунта схемы координации электродвижущих сил, зависимых от различных сигналов, можно осуществить регулирова ние мощности IIO тем или иным параметрам энергосистемы.

Предмет изобретения

1. Способ автоматического регулирования *!ястоты и активной мо!цности электростанций, о т л ич л ю !ц и и с я тем, что регуляторы скорости первичных двигателей (турбин) двух или более агрегатов электростанции, непосредственно используемые для регулирования частоты по астатической характеристике (без остающейся неравномерности), настраивают на заданную скорость воащения и 000рудуют связанными между собой электромагнитными корректорами активной мощности, осуществля10ЩИМИ ИЗМЕНЯЕМОЕ СИЛОВОЕ В03действие по балансному принципу непосредственно на золотники регулятора скорости в сторону открытия и закрытия регулирующих органов турбин в зависимости от их открытия, воспринимаемого корректорами через их электрическую обратную связь, и от различных электрических воздействий, характеризующих изменение нагрузки агрегата от заданных условий.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, отличающ е е с я тем, что, с целью распределения нагрузки между агрегатами, электромагнитные корректоры, состоящие из двух или более электромагнитов, действующих !Ièôôñ.ð!.íöèë,ë!".10 пл золотниМо 105238 ки в сторону открытия и, соответственно, закрытия регулирующих органов, и переменной индуктивности, управляемой от регулирующего органа и представляющей собой элемент обратной связи, включены. параллельно источнику питания и присоединены к общему уравнительному проводу для получения параллельного соединения электромагнитов, действующих на открытие.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью использования его для регулирования частоты и активной мощности в энергосистеме, обеспечиваемого путем группового регулирования мощности агрегатов электростанции как единого целого, применены задатчпк мощности и элементы статизма, включенные последовательно в цепь, шунтирующую параллельно соединенные электромагниты коррскторов, работающие на открытие, и вводящие в эту цепь встречные э.д.с., зависящие от задания мощности станции и, соответс гвенно, от фактической мощности последней и условий энергосистемы.