Электрическое торможение генераторов реферат

Обновлено: 05.07.2024

Такие средства управления, как ОГ, ОН, ДС, каждое в отдельности и в различных сочетаниях обеспечивают повышение уровня статической устойчивости в послеаварийных режимах и оказывают воздействие и на условия динамической устойчивости.
Согласно действующим в ЕЭС нормативам переходный процесс считается устойчивым, если выполняются условия динамической устойчивости и обеспечивается статическая устойчивость с коэффициентом запаса, не ниже нормативного, на всех фазах процесса вплоть до установления нового стационарного режима. С этих позиций объем управляющих воздействий ( АРу ), необходимый для обеспечения устойчивости, в общем виде представляется следующим образом:
(25)
в частности при использовании ОГ и ОН:
(26)
где- требуемое при данной аварийной ситуации для
обеспечения устойчивости сочетание объемов отключения генераторов и нагрузки- сочетание управляющих воздействий, требуемое
по условиям обеспечения динамической устойчивости;сочетание
управляющих воздействий, требуемое по условиям обеспечения нормативного запаса статической устойчивости в послеаварийном режиме.
При этом последнее сочетание в свою очередь определяется как максимальное по условиям квазиустановившегося режима и послеаварийного режима с учетом действия систем регулирования.
При слабо выраженном динамическом процессе, в частности, во многих случаях "простого перехода": АРду не превышает ΔΡ . В этих случаях
формирование АРу на основе средств управления типа ОГ, ОН, ДС вполне оправдано, т.к. требуется корректировка режима на значительном интервале времени.
При глубоких динамических возмущениях, связанных с двух- и трехполосными короткими замыканиями вблизи шин одной из крупных электростанций, для сохранения устойчивости параллельной работы этой электростанции в первом цикле синхронных качаний может оказаться необходимым существенно большее управляющее воздействие, чем по условиям статической устойчивости, и тогда выбор по условиям (26) приведет к избыточному отключению генераторов и нагрузки в послеаварийном режиме. Практически возможны и такие аварийные ситуации, при которых для обеспечения устойчивости электростанции после глубокого аварийного возмущения необходимо отключить большую часть ее генераторов (отключение нагрузки в таких ситуациях обычно еще менее эффективно). Возврат избыточно отключенных генераторов и потребителей во многих случаях может быть осуществлен не ранее, чем через несколько минут (а иногда и часов).
Для преодоления указанных трудностей и противоречий были разработаны средства управления, обеспечивающие управляющие воздействия импульсного типа. К числу их относится и электрическое торможение генераторов (ЭТ), осуществляемое включением параллельно или последовательно специальных резисторов.
Параллельное включение резистора может осуществляться на шинах отдельных генераторов или на высоковольтных шинах электростанции (рис.11,а, б) специальным коммутирующим аппаратом. Сопротивление резистора ( Rx )

Рис. 11
выбирается из условия:
(27)

где иномш - номинальные значения напряжения генератора,
высоковольтных шин электростанции; Рном - номинальная мощность i-го генератора.

Во втором выражении (27) суммируются мощности генераторов, которые могут быть подключены к системе шин электростанции. В пределе это мощность всех генераторов электростанции и одна установка ЭТ на вес станцию. В качестве наиболее перспективного материала для резистора ЭТ в настоящее время рассматривается бетэл (электропроводящий бетон), конструкция из которого может быть установлена на открытой подстанции.
Коммутатор установки ЭТ должен обеспечивать собственное время как на включение, так и на отключение, не превышающее 0.03-0.05 с. При этом отсутствуют требования на отключение тока короткого замыкания.
Основная задача ЭТ состоит в предотвращении выпадения из синхронизма генераторов электростанции при интенсивном увеличении угла δ в первом цикле синхронных качаний. В схеме замещения включение на шины электростанции резистора ЭТ приводит очевидно к увеличению составляющей
, что эквивалентно снижению Рта . Одновременно несколько увеличивается и Z12, что обусловливает определенное уменьшение Ртэ.
Последнее при равной относительной мощности резисторов в меньшей мере проявляется при включении их на шины генераторов. Заметное влияние на изменение Ртэ и Ртэ оказывает регулирование возбуждения генераторов электростанции.
Для пояснения механизма воздействия ЭТ и определения требований к управлению включением-отключением резистора рассмотрим моментно-угловые характеристики рис.12, соответствующие рассматривавшемуся ранее случаю ослабления связи в результате отключения параллельной ЛЭП при коротком замыкании на ней. При достижении некоторого значения угла соответствующего моменту включения резистора ЭТ (рис.12,а). происходит скачкообразное изменение Рт и одновременно переход на новую моментно-угловую характеристику "г" с пониженным значением Рт.
При угле δотк резистор отключается и происходит возврат к исходному значению и характеристике "в". Условия устойчивости в первом цикле синхронных качаний согласно "правилу площадей" записываются в виде:
(28) *
* Момент включения для наглядности изображения принят с некоторой выдержкой времени после отключения к.з.

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (68):

Электрическое торможение-ЭТ.doc

Электрическое торможение

Электрическое торможение (ЭТ) заключается в том, что в некоторых точках ЭС, в частности в точках близко примыкающих к генераторам, кратковременно подключается специальные резисторы (силовые), которые называются тормозными резисторами.

Применяют ЭТ в тех случаях, когда необходимо погасить избыточную кинетическую энергию роторов генераторов для сохранения синхронной динамической устойчивости. При осуществлении ЭТ очень важным является такой практический вопрос, как выполнение, собственно, тормозных резисторов. Так как эти резисторы должны рассеивать большую мощность, то их изготовление по традиционной технологии из сплавов высокой проводимости является очень дорогим. Поэтому в тех случаях, где применяется ЭТ, используются резисторы, например, из электротехнического бетона. В любом случае резисторы рассчитываются только для кратковременных включений.

Для осуществления ЭТ необходимы коммутационные аппараты для подключения резисторов. Главное требование к этим аппаратам – быстродействие. В принципе для этой цели могут использоваться обычные высоковольтные выключатели, но так как здесь идет речь о коммутации чисто активной цепи, то могут быть применены более простые коммутационные аппараты с облегченными устройствами дугогашения.

Для повышения эффективности ЭТ желательно подключать тормозные резисторы к точкам электрически наиболее близким к генераторам, избыточную мощность энергию роторов которых необходимо погасить.

Действие электрического торможения рассмотрим на примере схемы, в которой при коротком замыкании отключается одна из двух параллельных цепей ЛЭП (рис. 1).

Рисунок 1. Схема для иллюстрации электрического торможения.

Для иллюстрации количественного влияния тормозного резистора и места его подключения на угловую характеристику мощности рассмотрим следующий пример.

Рисунок 2. Исходная схема.

Примем систему относительных единиц при следующих базисных условиях

Электрическая удаленность точки подключения тормозного резистора изменяется изменением соотношения сопротивлений X₁ и X₂.

Примем для расчетов .

На рисунке 3 приведены зависимости собственной мощности P₁₁ и амплитуды взаимной мощности P_m₁₂ от удаленности точки подключения, которая характеризуется величиной

Во-первых, очевидно, что очень важно обеспечить по возможности малое электрическое удаление точки подключения резистора от генераторов. Во-вторых, видно, что подключение резистора мало влияет на амплитуду взаимной мощности.

Действие электрического торможения иллюстрируется на угловых характеристиках мощности и на фазовой плоскости (рис. 4). При рассмотрении этих процессов делается допущение, что за время включенного состояния резистора его сопротивление и напряжение в точке подключения не изменяются.

При возникновении КЗ и последующем переходе на послеаварийную характеристику имеет место нарушение устойчивости. Изображающая точка выходит за пределы граничной траектории и движение происходит по линии . Если не принять мер, то процесс пойдет по пунктирной линии с увеличением и . В стадии процесса, соответствующем точке "а" включаются резисторы и имеет место резкое уменьшение . Процесс идет по траектории a-b-e-c-d.

Очевидно, что важно своевременно выключить резистор (а именно на участке между точками b-c)_, то есть, в тот момент, когда изображающая точка находится в области устойчивости, например в точке "е". После этого, процесс, в виде затухающих колебаний, стягивается к точке . Если тормозной резистор будет отключаться с опозданием, например в точке "d", то будет иметь место переторможение, и процесс пойдет по штрих-пунктирной линии опять же с неограниченными увеличением и , устойчивость не будет сохранена.

Интенсивность торможения определяется энергией, которая выделяется на резисторе за время его включенного состояния (Т_торм).

Рисунок 4. Процессы при электрическом торможении.

1 – характеристика доаварийного режима,

2 – характеристика аварийного режима,

3 – характеристика послеаварийного режима,

4 – характеристика при включении тормозного резистора,

5 – граничная фазовая траектория.
Чтобы выбрать тормозной импульс, при котором будет сохранена синхронная динамическая устойчивость, рассмотрим уравнение движения ротора генератора в промежутке времени, когда включен тормозной резистор:

В зоне включения тормозного резистора мощность турбины практически полностью компенсируется передаваемой мощностью по линии (характеристика 3 в зоне торможения). Поэтому уравнение движения во время торможения можно принять в виде

При решении уравнения пределы интегрирования по времени принимаются от момента включения резистора (), до момента отключения () а по скольжению – отдо (см. рис 4)

Так как , то требуемый тормозной импульс

При использовании электрического торможения дозировка воздействия, как правило изменяется за счет изменения , а сопротивление резистора остается неизменным.

Динамическую устойчивость генераторов при КЗ можно повысить резко увеличив их электрическую мощность в переходном режиме. Это делается путём кратковременного автоматического включения в цепь генераторов специальных нагрузочных активных сопротивлений(НАС), увеличивающих тормозной электромагнитный момент.

Нагрузочные сопротивления можно включать последовательно и параллельно.

Схема последовательного включения:

В этом случае оно включено последовательно в нейтраль или на входе генераторов, в нормальном режиме они закорачиваются спец. выключателями. При КЗ выключатели отключаются и НАС оказывается включенными в цепь генераторов. Повышается электрическая мощность генератора за счёт протекания в НАС токов КЗ. После отключения КЗ ток в обмотке статора генератора уменьшается, снижается тормозящее воздействие нагрузочных сопротивлений. Поскольку включать НАС во время КЗ при малых временах его отключения невозможно, то эффективно включение активных сопротивлений параллельно генераторам или повышающим тр-рам электростанций.

Схема параллельного включения:

Здесь активные сопротивления нагружают генератор после отключения КЗ.

Рассмотрим переходной процесс при электрическом торможении генератора.

Характеристика мощности без нагрузочного сопротивления:

Из хар-ки видно, что происходит нарушение динамической устойчивости, т.к. площадка торможения меньше площадки ускорения.

Характеристика мощности при включении нагрузочных сопротивлений:

В случае с НАС, переходной процесс протекает вначале аналогично, но в момент отключения КЗ включается нагрузочное сопротивление выключателем В. Электрическая мощность генератора резко увеличивается. Мощность турбины остаётся неизменной, площадка торможения увеличивается, динамическая устойчивость системы обеспечивается.

Анализ: при большом времени включенного состояния нагрузочных сопротивлений нарушение устойчивости может произойти после их отключений, во втором цикле качаний, вследствие перетормаживания генераторов. Это недостаток.

Электрическое торможение так же можно применять для демпфирования качаний в переходных процессах энергосистем. Для этого многократно кратковременно включается нагрузочное сопротивление в соответствующий момент переходного режима.

Разработаны два типа нагрузочных сопротивлений в виде нихромовых резисторов, помещенных в фарфоровые кожухи , залитые маслом, а так же бетэловые. Для получения необходимого сопротивления и потребляемой энергии сопротивления собираются в последовательно-параллельные цепочки. Эти устройства большие и дорогостоящие. В основном устройства электрического торможения используются на гидростанциях.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях для сохранения динамической устойчивости синхронных машин и электрических станций. Технический результат заключается в повышении эффективности электрического торможения синхронного генератора. Способ электрического торможения синхронного генератора заключается в том, что тормозной резистор подключают при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности синхронного генератора, в котором синхронный генератор отключают от сети при подключении тормозного резистора, а включают в сеть при выполнении условий синхронизации, а именно при скольжении и разности углов синхронизируемых напряжений менее допустимых значений, с одновременным отключением тормозного резистора. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях для сохранения динамической устойчивости синхронных генераторов и электрических станций.

Известен способ электрического торможения синхронного генератора (авторское свидетельство СССР №900365, М. Кл 3 . Н02J 3/24, 1982) путем подключения к нему с началом паузы автоматического повторного включения тормозных резисторов, мощность которых определяют в зависимости от предаварийной мощности генератора и тяжести аварии, и отключения тормозных резисторов при достижении скольжением синхронного генератора отрицательного значения, в котором с целью повышения качества переходного процесса, при достижении скольжением отрицательного значения отключают часть тормозных резисторов, мощность которых выбрана в пределах 30-80% мощности подключенных резисторов, а оставшуюся часть резисторов отключают одновременно с окончанием паузы автоматического повторного включения.

Указанный способ обладает следующими недостатками: мощность тормозных резисторов не остается постоянной, но варьируется дискретно в конкретной аварии в зависимости от предаварийной мощности генератора и тяжести аварии; мощность тормозных резисторов разбивается на части, и оставшуюся часть резисторов отключают одновременно с окончанием паузы автоматического повторного включения. Эти недостатки усложняют и удорожают установку и схему управления ею, не обеспечиваются минимальное скольжение и разность углов между синхронизируемыми напряжениями на момент повторного включения, предел по динамической устойчивости не достигает предела по статической устойчивости.

Кроме того, известен способ электрического торможения синхронного генератора путем параллельного включения тормозных резисторов (Кощеев Л.А. Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических системах. Ленинградское отделение Энергоатомиздата. 191065 Ленинград, Д-65, Марсово поле, I. Типография ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 195220 Ленинград, К-220, Гжатская ул., 21., Стр. 55-63), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в подключении тормозных резисторов к шинам отдельных генераторов или к высоковольтным шинам электростанции при коротком замыкании с последующим их отключением в определенный момент времени, который зависит от начальных условий и изменения режимных параметров (электрической мощности, угла, скорости его изменения и др.)

Указанный способ обладает следующим недостатком при затяжных коротких замыканиях (например, при работе устройства резервирования отказа выключателя) угол δ может достичь величин, не позволяющих предотвратить выпадение генераторов из синхронизма, что приводит к недостаточно эффективному торможению. Кроме того, существует вероятность выпадения из синхронизма в первом или втором цикле качаний.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является повышение эффективности электрического торможения синхронного генератора.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, заключающемся в том, что тормозной резистор подключают при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности синхронного генератора, в котором синхронный генератор отключают от сети при подключении тормозного резистора, а включают в сеть при выполнении условий синхронизации, а именно при скольжении и разности углов синхронизируемых напряжений менее допустимых значений, с одновременным отключением тормозного резистора.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ - схема электрической сети с синхронным генератором СГ, включенным в сеть на параллельную работу с другими синхронными генераторами энергосистемы.

Устройство (схема) электрической сети содержит СГ (1), шины СГ (2), устройство синхронизации УС (3), шины подключения СГ к сети (4), выключатель В1 (5), выключатель В2 (6), существующая релейная защита РЗ (7), тормозной резистор TP (8).

К шинам (2) СГ через выключатель (6) В2 подключен TP (8), который устраняет небалансы активной мощности СМ при аварии. Выключатель В1 (5) отключает СГ от сети и включает ее в сеть. УС (3) измеряет взаимный угол и скольжение между шинами (2) и (4) и дает команду на включение В1 (5) и отключения В2 (6) при выполнении условий синхронизации. Команды на включение выключателя 6 (В2) и отключение выключателя 5 (В1) при возникновении аварии поступают от существующей РЗ (7).

Способ осуществляется следующим образом. Аварию, которая может привести к нарушению динамической устойчивости СГ (1), фиксирует существующая РЗ (7) и дает команды на отключение В1 (5) и включение В2 (6). В1 (5) отключает СГ (1) от сети, что устраняет зависимость текущей мощности TP (8) от вида аварии, уровня напряжения в сети при аварии и повышает эффективность действия TP (8). Так как СГ (1) на время торможения отключен от шин сети (4), то асинхронного хода между шинами (2) и (4) не возникает и нет взаимного влияния напряжений указанных шин. В момент снижения взаимных скольжения и угла между шинами (2) и узлом (4) до значений уставок отключается выключатель В2 (6) и включается выключатель В1 (5). Таким образом, выполняется точная синхронизация СГ (1) с минимальными возмущениями, что позволяет существенно повысить доаварийную активную мощность СГ (1), довести ее до предела по статической устойчивости, отказаться от дополнительного сетевого строительства, вызванного необходимостью выполнения нормативов по сохранению динамической устойчивости.

Таким образом, в отличие от прототипа, предлагаемый способ решает задачу (получает технический результат) повышения эффективности электрического торможения синхронного генератора, за счет того что синхронный генератор отключают от сети при подключении тормозного резистора, а включают в сеть при выполнении условий синхронизации, а именно при скольжении и разности углов синхронизируемых напряжений менее допустимых значений, с одновременным отключением тормозного резистора, что приводит к устранению влияния на успешность электрического торможения синхронного генератора таких факторов как длительность короткого замыкания, интенсивность изменения угла δ, изменения напряжения на шинах генератора после включения тормозного резистора.

Способ электрического торможения синхронного генератора, заключающийся в том, что тормозной резистор подключают при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности синхронного генератора, отличающийся тем, что синхронный генератор отключают от сети при подключении тормозного резистора, а включают в сеть при выполнении условий синхронизации, а именно при скольжении и разности углов синхронизируемых напряжений менее допустимых значений, с одновременным отключением тормозного резистора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автономной генерации электрической энергии. Технический результат заключается в обеспечении работы линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора в широком диапазоне частот и улучшении КПД генерации за счет выполнения рабочего режима генерации в наиболее оптимальных зонах возвратно-поступательного цикла перемещения подвижного элемента генератора.

Изобретение может быть использовано в автоматизированных дизельных электростанциях. Способ автоматического регулирования давления наддувочного воздуха дизель-генератора (1), (2) в динамических режимах заключается в использовании двухэтапного по времени регулирования давления наддувочного воздуха дизеля (2) в динамических режимах.

Изобретение относится к области электротехники. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в уменьшении ущерба для потребителей при возникновении аварийных возмущений в ЭЭС.

Настоящее изобретение относится к электрической машине, в частности, электрическая машина представляет собой синхронный генератор, выполненный с возможностью соединения с газовой или гидротурбиной.

Изобретение относится к системам распределения мощности на морских судах. Система распределения мощности содержит первую шину распределения, вторую шину распределения и мультиимпульсный выпрямитель, имеющий выводы, подключенные к первой шине распределения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для торможения ротора электромеханического преобразователя энергии на магнитных подшипниках.

Изобретение касается системы и способа для медленного проворачивания валопровода. Технический результат заключается в обеспечении возможности медленного проворачивания валопровода на электростанции без применения при этом внешнего масляного гидромотора.

Изобретение относится к области малой, децентрализованной электроэнергетики и может быть использовано для электроснабжения объектов с автономными электростанциями, например морских судов, объектов морской инфраструктуры, сельского и лесного хозяйств, горнорудной промышленности, береговых рыбоперерабатывающих предприятий и др.

Изобретение относится к способу регулирования напряжения вспомогательного генератора переменного тока тепловоза в его электрической тяговой системе. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для улучшения динамической устойчивости электроэнергетических систем, а также для демпфирования электромеханических колебаний ротора генератора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях частоты для управления асинхронными двигателями. Техническим результатом является исключение контроля скорости, повышение надежности и эффективности электропривода в тормозном режиме.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для динамического торможения трехфазного асинхронного электродвигателя и для его пуска от автономного источника электрической энергии соизмеримой мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. Технический результат - повышение надежности и эффективности торможения за счет улучшения условий самовозбуждения двигателей и увеличение тормозного момента.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах прачечных машин. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивая вращение якоря асинхронного электродвигателя в прямом и в обратном направлениях, плавно набирая в заданное время заданную скорость вращения асинхронного электродвигателя при разгоне и плавно снижая в заданное время при торможении.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для торможения асинхронных электродвигателей. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в асинхронном электроприводе для плавного пуска, динамического торможения. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе с трехфазными асинхронными двигателями и для плавного пуска, динамического торможения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов, в химической и металлургической промышленности. .

Использование: в области электротехники. Технический результат – расширение функциональных возможностей путем исключения одновременного включения трехфазного и однофазного магнитных пускателей при низких температурах окружающей среды, обеспечения сигнализации работы однофазного нагревателя и сигнализации обрыва фазы питающей сети трехфазного потребителя.

Читайте также: