Вторичное регулирование частоты

 

Регулирование частоты в энергетических системах требует изменения мощности, которую выдают генераторы. Мощность генераторов и ее изменения определяются мощностью турбин, которыми эти генераторы приводятся во вращение. Поэтому, рассматривая возможности регулирования частоты в энергетических системах, необходимо проанализировать характеристики первичных двигателей - тепловых и гидравлических турбин, изменяющих свою мощность под действием систем регулирования.

Регулятор скорости турбины может иметь астатическую или статическую характеристику (рис. 8.6). Под действием регулятора либо восстановится номинальная частота, либо установится некоторая новая частота f ₁, близкая к f _ном. Реальные регуляторы скорости имеют статическую характеристику. Добиться астатической характеристики у регулятора практически очень трудно.

 

 

Рис. 8.6. Астатическая (а) и статическая (б) характеристики регулятора скорости турбины

 

Наклон характеристики принято называть крутизной:

 

.

(8.10)

 

Для тепловых станций К =15-20%, для гидравлических К=25-50%.

Первичное регулирование частоты непрерывно осуществляется всеми электростанциями автоматически, персонал станции и диспетчер энергосистемы в этот процесс не вмешиваются.

На рис. 8.7 в точке 0 существовал баланс Р _г0 = Р_Н0 при f_ном. При увеличении нагрузки до Р_Н1 частота по статической характеристике снизилась до f₁ (точка 1). Если отсутствует регулирование скорости турбины, то баланс может установиться при частоте f₁: Р _г0 = Р_Н1, но регулятор скорости турбины увеличивает впуск энергоносителя и генератор набирает часть нагрузки: Δ Р=Р _г1- Р _г0. Устанавливается новый баланс Р _г1 = Р_н1 при частоте f₂ (точка 2).

 

 

Рис. 8.7. Первичное регулирование частоты

 

При первичном регулировании большую нагрузку набирают генераторы с большей номинальной мощностью и крутизной характеристики.

 

Если отклонение частоты f₂ от f_ном больше допустимого, то для дополнительной корректировки частоты в системе применяется вторичное регулирование частоты. В процессе вторичного регулирования также осуществляется изменение мощности, развиваемой турбинами, в зависимости от частоты. Вторичное регулирование ведется либо автоматическими регуляторами частоты (вторичными регуляторами скорости), либо вручную обслуживающим персоналом станции, который контролирует частоту по показаниям приборов.

В отличие от первичного регулирования частоты, в котором принимают участие все станции, для вторичного регулирования выбирают одну или несколько станций с большой крутизной характеристики регулятора скорости турбины. Все остальные станции получают задание поддерживать постоянное значение Р_Г и участвовать в первичном регулировании частоты.

В результате вторичного регулирования статическая характеристика турбины перемещается параллельно самой себе до тех пор, пока частота не станет номинальной (на рис. 8.8 точка 3), мощность генератора при этом увеличивается до Р _г2.

 

 

Рис. 8.8. Первичное и вторичное регулирование частоты

 

Наилучшее качество частоты может быть достигнуто при автоматическом регулировании, если оно осуществляется совместно с экономическим распределением активных нагрузок между станциями.

Основная цель экономического распределения нагрузок между электростанциями заключается в том, чтобы требуемое количество энергии выработать с минимальными затратами. Основным критерием при эксплуатации электрических станций является себестоимость отпущенной потребителям электроэнергии, главной составляющей которой являются затраты на топливо, поэтому считают, что наивыгоднейшим режимом системы будет такой режим, который обеспечивает наименьший расход условного топлива.

При перераспределении нагрузок между станциями происходит перераспределение потоков мощности по линиям, а значит, меняются потери в линиях, следовательно, нужно выбрать такой режим, чтобы потери в сетях были наименьшими.

При выборе частоторегулирующих станций (наиболее подходящими для этой цели являются крупные ГЭС) необходимо учитывать пропускную способность линий электропередачи, связывающих электростанции энергосистемы.