Peraturan frekuensi dalam sistem kuasa

Dalam sistem kuasa elektrik, pada bila-bila masa tertentu, jumlah elektrik sedemikian mesti dijana seperti yang diperlukan untuk penggunaan pada masa tertentu, kerana adalah mustahil untuk mencipta rizab tenaga elektrik.

Kekerapan bersama dengan voltan adalah salah satu yang utama penunjuk kualiti kuasa... Penyimpangan frekuensi daripada biasa membawa kepada gangguan operasi loji kuasa, yang, sebagai peraturan, membawa kepada pembakaran bahan api. Pengurangan kekerapan dalam sistem membawa kepada penurunan produktiviti mekanisme dalam perusahaan perindustrian dan penurunan kecekapan unit utama loji kuasa. Peningkatan dalam kekerapan juga membawa kepada penurunan dalam kecekapan unit loji kuasa dan peningkatan dalam kerugian grid.

Pada masa ini, masalah peraturan frekuensi automatik meliputi pelbagai isu yang bersifat ekonomi dan teknikal. Sistem kuasa sedang menjalankan peraturan frekuensi automatik.

Kesan kekerapan ke atas pengendalian peralatan loji kuasa

Semua unit yang melakukan pergerakan berputar dikira dengan cara yang kecekapan tertinggi mereka direalisasikan tiga kali daripada satu kelajuan putaran yang sangat spesifik, iaitu pada satu nominal. Pada masa ini, unit yang melakukan gerakan berputar sebahagian besarnya disambungkan kepada mesin elektrik.

Pengeluaran dan penggunaan tenaga elektrik dijalankan terutamanya pada arus ulang alik; oleh itu, majoriti blok yang melakukan gerakan berputar dikaitkan dengan kekerapan arus ulang-alik. Sesungguhnya, sama seperti kekerapan alternator yang dihasilkan oleh alternator bergantung pada kelajuan turbin, maka kelajuan mekanisme yang digerakkan oleh motor AC bergantung pada frekuensi.

Penyimpangan frekuensi arus ulang-alik daripada nilai nominal mempunyai kesan yang berbeza pada jenis unit yang berbeza, serta pada peranti dan radas yang berbeza di mana kecekapan sistem kuasa bergantung.

Turbin stim dan bilahnya direka bentuk sedemikian rupa sehingga kuasa aci maksimum yang mungkin disediakan pada kelajuan terkadar (frekuensi) dan input wap lancar. Dalam kes ini, penurunan dalam kelajuan putaran membawa kepada berlakunya kerugian untuk pelanggaran stim pada bilah dengan peningkatan serentak dalam tork, dan peningkatan dalam kelajuan putaran membawa kepada penurunan dalam tork dan peningkatan dalam hentakan pada bahagian belakang bilah. Turbin paling ekonomik berfungsi di kekerapan nominal.

Di samping itu, operasi pada frekuensi yang dikurangkan membawa kepada haus dipercepatkan bilah pemutar turbin dan bahagian lain.Perubahan dalam kekerapan menjejaskan operasi mekanisme penggunaan sendiri loji kuasa.

Kesan kekerapan ke atas prestasi pengguna elektrik

Mekanisme dan unit pengguna elektrik boleh dibahagikan kepada lima kumpulan mengikut tahap pergantungan mereka kepada frekuensi.

Kumpulan pertama. Pengguna yang perubahan frekuensinya tidak mempunyai kesan langsung ke atas kuasa yang dibangunkan. Ini termasuk: pencahayaan, relau arka elektrik, kebocoran rintangan, penerus dan beban yang dikuasakan olehnya.

Kumpulan kedua. Mekanisme yang kuasanya berbeza-beza mengikut kadar kuasa pertama frekuensi. Mekanisme ini termasuk: mesin pemotong logam, kilang bebola, pemampat.

Kumpulan ketiga. Mekanisme yang kuasanya berkadar dengan kuasa dua frekuensi. Ini adalah mekanisme yang momen rintangannya adalah berkadar dengan kekerapan dalam darjah pertama. Tiada mekanisme dengan momen penentangan yang tepat ini, tetapi beberapa mekanisme khas mempunyai masa yang menghampiri ini.

Kumpulan keempat. Mekanisme tork kipas yang kuasanya berkadar dengan kubus frekuensi. Mekanisme sedemikian termasuk kipas dan pam dengan rintangan kepala statik tanpa atau boleh diabaikan.

Kumpulan kelima. Mekanisme yang kuasanya bergantung pada frekuensi ke tahap yang lebih tinggi. Mekanisme sedemikian termasuk pam dengan kepala rintangan statik yang besar (cth pam suapan loji kuasa).

Prestasi empat kumpulan pengguna terakhir berkurangan dengan penurunan kekerapan dan meningkat dengan peningkatan kekerapan. Pada pandangan pertama, nampaknya ia berfaedah untuk pengguna bekerja pada kekerapan yang meningkat, tetapi ini jauh dari kes itu.

Di samping itu, apabila kekerapan meningkat, tork motor aruhan berkurangan, yang boleh menyebabkan peranti terhenti dan berhenti jika motor tidak mempunyai rizab kuasa.

Kawalan frekuensi automatik dalam sistem kuasa

Tujuan kawalan frekuensi automatik dalam sistem kuasa adalah terutamanya untuk memastikan operasi ekonomi stesen dan sistem kuasa. Kecekapan pengendalian sistem kuasa tidak boleh dicapai tanpa mengekalkan nilai frekuensi normal dan tanpa pengagihan beban yang paling menguntungkan antara unit kerja selari dan loji kuasa sistem kuasa.

Untuk mengawal kekerapan, beban diagihkan di antara beberapa unit kerja selari (stesen). Pada masa yang sama, beban diagihkan di antara unit sedemikian rupa sehingga dengan perubahan kecil dalam beban sistem (sehingga 5-10%), mod operasi sejumlah besar unit dan stesen tidak berubah.

Dengan sifat beban yang berubah-ubah, mod terbaik adalah mod di mana bahagian utama blok (stesen) membawa beban yang sepadan dengan keadaan kesamaan langkah relatif, dan turun naik kecil dan pendek beban dilindungi dengan menukar beban sebahagian kecil daripada unit.

Apabila mereka mengagihkan beban antara unit yang berfungsi secara selari, mereka cuba memastikan bahawa mereka semua berfungsi di kawasan kecekapan tertinggi. Dalam kes ini, penggunaan bahan api minimum dipastikan.

Unit yang ditugaskan untuk menampung semua perubahan beban yang tidak dirancang, i.e. peraturan frekuensi dalam sistem mesti memenuhi keperluan berikut:

• mempunyai kecekapan tinggi;

• mempunyai lengkung kecekapan beban rata, i.e. mengekalkan kecekapan tinggi ke atas pelbagai variasi beban.

Dalam kes perubahan ketara dalam beban sistem (contohnya, peningkatannya), apabila keseluruhan sistem bertukar kepada mod operasi dengan nilai keuntungan relatif yang lebih besar, kawalan frekuensi dipindahkan ke stesen sedemikian dalam yang mana magnitud keuntungan relatif adalah hampir dengan sistem.

Stesen frekuensi mempunyai julat kawalan terbesar dalam kuasa terpasangnya. Keadaan kawalan mudah dilaksanakan jika kawalan frekuensi boleh diberikan kepada satu stesen. Penyelesaian yang lebih mudah diperoleh dalam kes di mana peraturan boleh diberikan kepada satu unit.

Kelajuan turbin menentukan frekuensi dalam sistem kuasa, jadi frekuensi dikawal dengan bertindak pada gabenor kelajuan turbin. Turbin biasanya dilengkapi dengan gabenor kelajuan emparan.

Yang paling sesuai untuk kawalan frekuensi ialah turbin pemeluwapan dengan parameter stim biasa. Turbin tekanan belakang adalah jenis turbin yang tidak sesuai untuk kawalan frekuensi, kerana beban elektriknya ditentukan sepenuhnya oleh pengguna stim dan hampir sepenuhnya bebas daripada frekuensi dalam sistem .

Adalah tidak praktikal untuk mengamanahkan tugas peraturan frekuensi kepada turbin dengan sedutan wap yang besar, kerana, pertama, ia mempunyai (julat kawalan yang sangat kecil dan, kedua, ia tidak ekonomik untuk operasi beban berubah-ubah.

Untuk mengekalkan julat kawalan yang diperlukan, kuasa stesen kawalan frekuensi hendaklah sekurang-kurangnya 8 - 10% daripada beban dalam sistem supaya terdapat julat kawalan yang mencukupi. Julat peraturan loji kuasa haba tidak boleh sama dengan kapasiti dipasang. Oleh itu, kuasa CHP, yang melaraskan frekuensi, bergantung pada jenis dandang dan turbin, hendaklah dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada julat pelarasan yang diperlukan.

Kuasa terpasang terkecil bagi loji hidroelektrik untuk mencipta julat kawalan yang diperlukan boleh menjadi jauh lebih rendah daripada yang terma. Untuk loji hidroelektrik, julat peraturan biasanya sama dengan kapasiti terpasang. Apabila frekuensi dikawal oleh loji hidroelektrik, tiada had kepada kadar pertambahan beban bermula dari saat turbin dimulakan. Walau bagaimanapun, peraturan kekerapan loji hidroelektrik dikaitkan dengan komplikasi peralatan kawalan yang terkenal.

Selain daripada jenis stesen dan ciri peralatan, pemilihan stesen kawalan dipengaruhi oleh lokasinya dalam sistem elektrik iaitu jarak elektrik dari pusat beban. Sekiranya stesen terletak di tengah-tengah beban elektrik dan disambungkan ke pencawang dan stesen lain sistem melalui talian kuasa yang berkuasa, maka, sebagai peraturan, peningkatan beban stesen pengawalselia tidak membawa kepada pelanggaran kestabilan statik.

Sebaliknya, apabila stesen kawalan terletak jauh dari pusat sistem, mungkin terdapat risiko ketidakstabilan.Dalam kes ini, peraturan frekuensi mesti disertakan dengan kawalan sudut perbezaan vektor e. dan lain-lain. c.sistem dan stesen untuk mengurus atau mengawal kuasa yang dihantar.

Keperluan utama untuk sistem kawalan frekuensi mengawal:

• parameter dan had pelarasan,

• ralat statik dan dinamik,

• kadar perubahan dalam beban blok,

• memastikan kestabilan proses pengawalseliaan,

• keupayaan untuk mengawal selia dengan kaedah tertentu.

Pengawal selia hendaklah mudah dalam reka bentuk, boleh dipercayai dalam operasi dan murah.

Kaedah kawalan kekerapan dalam sistem kuasa

Pertumbuhan sistem kuasa membawa kepada keperluan untuk mengawal kekerapan beberapa blok satu stesen, dan kemudian beberapa stesen. Untuk tujuan ini, beberapa kaedah digunakan untuk memastikan operasi sistem kuasa yang stabil dan kualiti frekuensi tinggi.

Kaedah kawalan yang digunakan mestilah tidak membenarkan peningkatan dalam had sisihan frekuensi disebabkan oleh ralat yang berlaku dalam peranti tambahan (peranti pengagihan beban aktif, saluran telemetri, dsb.).

Kaedah peraturan frekuensi adalah perlu untuk memastikan bahawa frekuensi dikekalkan pada tahap tertentu, tanpa mengira beban pada unit kawalan frekuensi (melainkan, sudah tentu, keseluruhan julat kawalannya digunakan), bilangan unit dan stesen kawalan frekuensi , dan magnitud dan tempoh sisihan frekuensi.… Kaedah kawalan juga mesti memastikan penyelenggaraan nisbah beban unit kawalan tertentu dan kemasukan serentak ke dalam proses peraturan semua unit yang mengawal frekuensi.

Kaedah ciri statik

Kaedah paling mudah diperoleh dengan melaraskan kekerapan semua unit dalam sistem, apabila yang terakhir dilengkapi dengan pengawal selia kelajuan dengan ciri statik. Dalam operasi selari blok yang beroperasi tanpa mengalihkan ciri kawalan, pengagihan beban antara blok boleh didapati daripada persamaan ciri statik dan persamaan kuasa.

Semasa operasi, perubahan beban dengan ketara melebihi nilai yang ditentukan, oleh itu kekerapan tidak dapat dikekalkan dalam had yang ditentukan. Dengan kaedah peraturan ini, adalah perlu untuk mempunyai rizab berputar yang besar tersebar di semua unit sistem.

Kaedah ini tidak dapat memastikan operasi ekonomi loji kuasa, kerana, di satu pihak, ia tidak boleh menggunakan kapasiti penuh unit ekonomi, dan sebaliknya, beban pada semua unit sentiasa berubah.

Kaedah dengan ciri astatik

Jika semua atau sebahagian daripada unit sistem dilengkapi dengan pengawal selia frekuensi dengan ciri astatik, maka secara teorinya frekuensi dalam sistem akan kekal tidak berubah untuk sebarang perubahan dalam beban. Walau bagaimanapun, kaedah kawalan ini tidak menghasilkan nisbah beban tetap antara unit kawalan frekuensi.

Kaedah ini boleh berjaya digunakan apabila kawalan frekuensi diberikan kepada satu unit.Dalam kes ini, kuasa peranti hendaklah sekurang-kurangnya 8 — 10% daripada kuasa sistem. Tidak kira sama ada pengawal kelajuan mempunyai ciri astatik atau peranti dilengkapi dengan pengawal selia frekuensi dengan ciri astatik.

Semua perubahan beban yang tidak dirancang dilihat oleh unit dengan ciri astatik. Oleh kerana kekerapan dalam sistem kekal tidak berubah, beban pada unit lain sistem kekal tidak berubah. Kawalan frekuensi unit tunggal dalam kaedah ini adalah sempurna, tetapi terbukti tidak boleh diterima apabila kawalan frekuensi diberikan kepada berbilang unit. Kaedah ini digunakan untuk peraturan dalam sistem kuasa rendah.

Kaedah penjana

Kaedah penjana induk boleh digunakan dalam kes di mana, mengikut keadaan sistem, perlu melaraskan kekerapan beberapa unit di stesen yang sama.

Pengatur frekuensi dengan ciri astatik dipasang pada salah satu blok, dipanggil yang utama. Pengawal selia beban (penyamaan) dipasang pada blok yang tinggal, yang juga dicaj dengan tugas peraturan frekuensi. Mereka ditugaskan untuk mengekalkan nisbah yang diberikan antara beban pada unit induk dan unit lain yang membantu mengawal frekuensi. Semua turbin dalam sistem mempunyai gabenor kelajuan statik.

Kaedah statistik khayalan

Kaedah statik khayalan boleh digunakan untuk peraturan stesen tunggal dan berbilang stesen.Dalam kes kedua, mesti ada saluran telemetri dua hala antara stesen yang melaraskan frekuensi dan bilik kawalan (penghantaran petunjuk beban dari stesen ke bilik kawalan dan penghantaran pesanan automatik dari bilik kawalan ke stesen ).

Pengatur frekuensi dipasang pada setiap peranti yang terlibat dalam peraturan. Peraturan ini adalah astatik berkenaan dengan mengekalkan frekuensi dalam sistem dan statik berkenaan dengan pengagihan beban di antara penjana. Ia memastikan pengagihan beban yang stabil antara penjana modulasi.

Perkongsian beban antara peranti terkawal frekuensi dicapai melalui peranti perkongsian beban aktif. Yang terakhir, meringkaskan keseluruhan beban unit kawalan, membahagikannya di antara mereka dalam nisbah tertentu yang telah ditetapkan.

Kaedah statistik khayalan juga memungkinkan untuk mengawal frekuensi dalam sistem beberapa stesen, dan pada masa yang sama nisbah beban yang diberikan akan dihormati antara stesen dan antara unit individu.

Kaedah masa segerak

Kaedah ini menggunakan sisihan masa segerak daripada masa astronomi sebagai kriteria untuk peraturan frekuensi dalam sistem kuasa pelbagai stesen tanpa menggunakan telemekanik. Kaedah ini adalah berdasarkan pergantungan statik sisihan masa segerak dari masa astronomi, bermula dari saat tertentu dalam masa.

Pada kelajuan segerak biasa pemutar penjana turbin sistem dan kesamaan momen pusingan dan momen rintangan, pemutar motor segerak akan berputar pada kelajuan yang sama. Jika anak panah diletakkan pada paksi pemutar motor segerak, ia akan menunjukkan masa pada skala tertentu. Dengan meletakkan gear yang sesuai di antara aci motor segerak dan paksi tangan, adalah mungkin untuk membuat tangan berputar pada kelajuan jam, minit atau jarum kedua jam.

Masa yang ditunjukkan oleh anak panah ini dipanggil masa segerak. Masa astronomi diperoleh daripada sumber masa yang tepat atau daripada piawaian frekuensi arus elektrik.

Kaedah untuk kawalan serentak ciri astatik dan statik

Intipati kaedah ini adalah seperti berikut. Terdapat dua stesen kawalan dalam sistem kuasa, satu daripadanya berfungsi mengikut ciri astatik, dan yang kedua mengikut statik dengan pekali statik kecil. Untuk sisihan kecil jadual beban sebenar dari bilik kawalan, sebarang turun naik beban akan dilihat oleh stesen dengan ciri astatik.

Dalam kes ini, stesen kawalan dengan ciri statik akan mengambil bahagian dalam peraturan hanya dalam mod sementara, mengelakkan penyelewengan frekuensi yang besar. Apabila julat pelarasan stesen pertama habis, stesen kedua memasuki pelarasan. Dalam kes ini, nilai kekerapan pegun baharu akan berbeza daripada nilai nominal.

Walaupun stesen pertama mengawal kekerapan, beban pada stesen pangkalan akan kekal tidak berubah. Apabila diselaraskan oleh stesen kedua, beban pada stesen pangkalan akan menyimpang daripada yang ekonomi.Kelebihan dan kekurangan kaedah ini jelas.

Kaedah Pengurusan Kunci Kuasa

Kaedah ini terdiri daripada fakta bahawa setiap sistem kuasa yang termasuk dalam interkoneksi mengambil bahagian dalam peraturan frekuensi hanya jika sisihan frekuensi disebabkan oleh perubahan dalam beban di dalamnya. Kaedah ini adalah berdasarkan sifat berikut bagi sistem tenaga yang saling berkaitan.

Jika beban dalam mana-mana sistem kuasa telah meningkat, maka penurunan frekuensi di dalamnya disertai dengan penurunan dalam kuasa pertukaran yang diberikan, manakala dalam sistem kuasa lain, penurunan frekuensi disertai dengan peningkatan dalam kuasa pertukaran yang diberikan.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa semua peranti yang mempunyai ciri kawalan statik, cuba mengekalkan frekuensi, meningkatkan kuasa output. Oleh itu, untuk sistem kuasa di mana perubahan beban telah berlaku, tanda sisihan frekuensi dan tanda sisihan kuasa pertukaran sepadan, tetapi dalam sistem kuasa lain tanda-tanda ini tidak sama.

Setiap sistem kuasa mempunyai satu stesen kawalan di mana pengawal selia frekuensi dan geganti penyekat kuasa pertukaran dipasang.

Ia juga mungkin untuk memasang dalam salah satu sistem pengatur frekuensi yang disekat oleh geganti pertukaran kuasa, dan dalam sistem kuasa bersebelahan - pengatur kuasa pertukaran yang disekat oleh geganti frekuensi.

Kaedah kedua mempunyai kelebihan berbanding yang pertama jika pengawal selia kuasa AC boleh beroperasi pada frekuensi undian.

Apabila beban dalam sistem kuasa berubah, tanda-tanda penyelewengan frekuensi dan kuasa pertukaran bertepatan, litar kawalan tidak disekat, dan di bawah tindakan pengatur frekuensi, beban pada blok sistem ini meningkat atau berkurangan. Dalam sistem kuasa lain, tanda-tanda sisihan frekuensi dan kuasa pertukaran adalah berbeza dan oleh itu litar kawalan disekat.

Peraturan melalui kaedah ini memerlukan kehadiran saluran televisyen antara pencawang dari mana talian penyambung berlepas ke sistem kuasa lain dan stesen yang mengawal frekuensi atau aliran pertukaran. Kaedah kawalan menyekat boleh berjaya digunakan dalam kes di mana sistem kuasa disambungkan dengan hanya satu sambungan antara satu sama lain.

Kaedah sistem kekerapan

Dalam sistem saling berkaitan yang merangkumi beberapa sistem kuasa, kawalan frekuensi kadangkala diberikan kepada satu sistem manakala yang lain mengawal kuasa yang dihantar.

Kaedah statistik dalaman

Kaedah ini adalah pembangunan lanjut kaedah menyekat kawalan. Menyekat atau mengukuhkan tindakan pengatur frekuensi tidak dilakukan dengan cara geganti kuasa khas, tetapi dengan mencipta statistik dalam kuasa yang dihantar (pertukaran) antara sistem.

Dalam setiap sistem tenaga operasi selari, satu stesen pengawalseliaan diperuntukkan, di mana pengawal selia dipasang, yang mempunyai statistik dari segi kuasa pertukaran. Pengawal selia bertindak balas kepada kedua-dua nilai mutlak frekuensi dan kuasa pertukaran, manakala yang kedua dikekalkan malar, dan kekerapan adalah sama dengan yang nominal.

Dalam amalan, dalam sistem kuasa pada siang hari beban tidak kekal tidak berubah, tetapi perubahan mengikut jadual beban, bilangan dan kuasa penjana dalam sistem dan kuasa pertukaran yang ditentukan juga tidak kekal tidak berubah. Oleh itu, pekali statik sistem tidak kekal malar.

Dengan kapasiti penjanaan yang lebih tinggi dalam sistem, ia lebih kecil dan dengan kuasa yang lebih rendah, sebaliknya, pekali statik sistem lebih tinggi. Oleh itu, syarat kesamaan pekali statistik yang diperlukan tidak akan sentiasa dipenuhi. Ini akan menyebabkan fakta bahawa apabila beban berubah dalam satu sistem kuasa, penukar frekuensi dalam kedua-dua sistem kuasa akan mula bertindak.

Dalam sistem kuasa di mana sisihan beban telah berlaku, penukar frekuensi akan bertindak sepanjang masa dalam satu arah semasa keseluruhan proses peraturan, cuba mengimbangi ketidakseimbangan yang terhasil. Dalam sistem kuasa kedua, operasi pengatur frekuensi akan menjadi dua arah.

Sekiranya pekali stat pengawal selia berhubung dengan kuasa pertukaran adalah lebih besar daripada pekali stat sistem, maka pada permulaan proses peraturan, stesen kawalan sistem kuasa ini akan mengurangkan beban, dengan itu meningkatkan kuasa pertukaran, dan selepas ini meningkatkan beban untuk memulihkan nilai yang ditetapkan kuasa pertukaran pada frekuensi undian.

Apabila pekali statistik pengawal selia berkenaan dengan kuasa pertukaran adalah kurang daripada pekali statistik sistem, jujukan kawalan dalam sistem kuasa kedua akan diterbalikkan (pertama, penerimaan faktor pemacu akan meningkat, dan kemudian ia akan berkurangan).