3tom229

7. SYSTEMY ELEKTROENERGETYCZNE 460

Regulację pierwotną realizuje regulator prędkości obrotowej turbiny. Turbozespoły pracujące na sieć wydzieloną mają regulatory astatyczne, które zapewniają — przy zmianach obciążenia — stałą częstotliwość. Do turbozespołów pracujących w systemie elektroenergetycznym stosuje się regulatory statyczne o charakterystykach 2 i i (rys. 7.10).

Statyzm regulatora wyraża się wzorem

s =

A/

A P

(7.60)

w którym: A/— zmiana częstotliwości, Hz; AP — zmiana obciążenia, MW. Statyzm jest podawany najczęściej w procentach

(7.61)

A/ P_N

^s* ~ 7^~ap ⁰⁰

Wartość średnia statyzmu wynosi 5%. Znając statyzm można łatwo określić zmianę mocy turbiny przy zmianie częstotliwości ze wzoru

A P = kAf

gdzie k =

i

s fu

(7-62)

W systemie elektroenergetycznym zwiększenie obciążenia o A/> (rys. 7.11) powoduje przesunięcie charakterystyki odbiorów w prawo, w wyniku czego bilansujący punkt pracy ulega przemieszczeniu z punktu A do B. Jednocześnie, częstotliwość w systemie maleje od wartości znamionowej do wartości /j. Jest to wynik działania tylko regulacji pierwotnej, która nie potrafi utrzymać częstotliwości na poziomie wyjściowym.

Rys. 7.10. Częstotliwościowe charakterystyki mocy I - astatyczna turbiny, 2 — statyczna odbioru,

3 — statyczna turbiny

Rys. 7.11. Wykres regulacji regulatora statycznego 9i,g₂- charakterystyki generatorów z regulatorami; O,. 0₂ — charakterystyki odbiorów

Zmniejszeniu częstotliwości o A/odpowiada zwiększenie mocy generowanej o AP_r stanowiącej wartość mniejszą od potrzebnej do utrzymania częstotliwości. Powrót do częstotliwości początkowej wymaga dalszego zwiększenia mocy wytwarzanej o wartości AP', która jest osiągana za pomocą działania regulacji wtórnej. Regulacja ta powoduje przesunięcie punktu pracy z A do C wskutek zmiany położenia charakterystyki regulatora z 9\ do g₂.

W przypadku współpracy wielu turbozespołów statyzm wypadkowy jest wyrażony wzorem

(7.63)

s Pi

gdzie: s,—statyzm regulatora i-tego turbozespołu, Hz/MW; P, — moc znamionowa i-tego turbozespołu, MW.

Zachowanie się systemu pod wpływem tylko regulacji pierwotnej wyraża zależność k_s = k_z + k„ w której k_a odpowiada zmianie mocy odbiorów, zaś

(7.64)

Należy zwrócić uwagę, że charakterystyka generacyjna (regulacji) jest ograniczona mocą maksymalną P^. Dalszy wzrost mocy powoduje gwałtowny spadek częstotliwości i rozpoczyna się praca wg charakterystyki odbiorów. By zapobiec załamaniu się częstotliwości niezbędne są ograniczenia w zasilaniu odbiorców. Tak więc wypadkowy statyzm systemu zwiększa się ze zmniejszeniem się rezerwy mocy, bez której nie ma w systemie skutecznej regulacji częstotliwości.

Sposoby regulacji mocy czynnej i częstotliwości. System elektroenergetyczny jest obiektem, który podlega nieustannym wymuszeniom spowodowanym w szczególności przełączeniami i zmianami obciążeń. Zmiany te wymagają zastosowania sposobów umożliwiających utrzymanie stałej częstotliwości.

Jednym ze sposobów jest wydzielenie odpowiednio dużej elektrowni regulacyjnej, wyposażonej w regulatory astatyczne. Elektrownia umożliwia pokrycie występującego niezbilansowania mocy wytwarzanych i odbieranych. Metoda ta, chociaż najprostsza, nie jest stosowana w obecnych systemach ze względu na konieczne duże moce regulacyjne.

Najczęściej potrzebna jest regulacja automatyczna większej liczby turbozespołów (elektrowni). Istnieje wiele metod automatycznej regulacji mocy czynnej i częstotliwości (ARQ. W Stanach Zjednoczonych są stosowane układy skomputeryzowane, realizujące jednocześnie ERO. W Europie najczęściej występują układy z regulatorem centralnym, który przesyła sygnały' do poszczególnych elektrowni. W systemach izolowanych mogą być realizowane układy nie wymagające przesyłu sygnałów. W tym przypadku, z uwagi na stabilność i czułość regulacji, stosowane są regulatory całkujące uchyb częstotliwości, wykorzystujące np. różnicę wskazań zegara astronomicznego i elektrycznego.

Równanie regulacji ma wtedy postać [7.8]

A/ AP 1 ,

— +-+ — At, = 0

(7.65)

przy czym

gdzie: AP—zmiana mocy (różnica między mocą aktualną a średnią danego turbozespołu), MW; At, — różnica czasu, s; A/ — różnica między częstotliwością wzorcową a chwilową, Hz; /o—częstotliwość odniesienia (wyjściowa) bądź znamionowa, Hz; K_Aftc—współczynnik nachylenia charakterystyki statycznej turbozespołu; K, — współczynnik o wymiarze czasu, s.

Poprawność regulacji zależy od równości At, w każdej elektrowni. Jest wymagana dokładność wzorców częstotliwości rzędu 10^-4%.

Problem regulacji skomplikowała współpraca międzysystemowa. Jeśli wśród połączonych systemów jeden jest nieproporcjonalnie duży, to może on regulować tylko