Принципи та експериментальний аналіз регуляторів напруги в електроенергетичних системах
I. Аналіз принципу роботи регуляторів напруги електроенергетичних систем
Перед аналізом принципу роботи регуляторів напруги електроенергетичних систем необхідно проаналізувати регулятор возбуждення та зробити висновки через порівняння. У практичному застосуванні регулятор возбуждення використовує відхилення напруги як зворотний сигнал для налаштування, що дозволяє утримувати напругу на з'єднанні генератора в рамках стандартного діапазону. Однак, цей тип регулятора напруги, особливо під час аварій у мережі, потребує великої кількості реактивної потужності для покращення стабільності напруги в електромережі та забезпечення якості електроенергетичної системи. Оскільки основна мета регулятора возбуждення полягає в контролю напруги на з'єднанні генератора, важко гарантувати стабільність напруги в електромережі.
У такому випадку регулятор напруги повинен бути вдосконалений. Відповідні дослідження показують, що шляхом введення системної напруги, головний трансформатор генератора та регулятор возбуждення будуть спільно контролювати напругу на з'єднанні генератора, а підвищувач напруги генератора буде керований на основі методу компенсації, одночасно збільшуючи реактивну потужність генератора, що поліпшує стабільність електроенергетичної системи. Принцип роботи регулятора напруги електроенергетичної системи полягає в контролю генератора шляхом введення відповідної напруги разом з напругою возбуждення. Коли швидкість обертання синхронного генератора збільшується, регулятор напруги електроенергетичної системи зменшує струм возбуждення та магнітний потік, щоб стабілізувати напругу, забезпечуючи безпечну та стабільну роботу електромережі.
У практичному застосуванні регулятор напруги електроенергетичної системи складається з таких компонентів, як високовольтова шина, задана напруга на з'єднанні генератора, коефіцієнт підсилення, фазова компенсація, обмеження виводу та управління включенням/виключенням. Момент включення або виключення регулятора напруги електроенергетичної системи мало впливає на регулятор та потужність генератора. При рівних умовах, регулятор напруги електроенергетичної системи може до певної міри знизити опір та реактивне опору головного трансформатора під час роботи; ступінь зниження змінюється залежно від відношення заданої напруги на з'єднанні генератора, але в цілому, це мало впливає на коефіцієнт провісу та коефіцієнт провісу потужності.
Однак, для запобігання конкуренції реактивної потужності при активному виключенні регулятора напруги двогенераторної електроенергетичної системи, паралельні генератори на з'єднанні повинні бути налаштовані на основі коригованого коефіцієнта провісу, одночасно враховуючи реактивне опору та опір головного трансформатора. Коли реактивне опору та опір головного трансформатора регулятора напруги електроенергетичної системи зменшуються, реактивне опору та опір головного трансформатора на з'єднанні зазвичай дорівнюють нулю. Якщо одиниця працює на основі коефіцієнта провісу, слід зробити все можливе, щоб збільшити стабільність електроенергетичної системи та підтримку напруги в електромережі системою возбуждення. Однак, забезпечення стабільності електроенергетичної системи таким чином все ще має певні труднощі.
II. Аналіз експериментів з регуляторами напруги електроенергетичних систем
При фактичній роботі регулятора напруги електроенергетичної системи, особливо коли окрема одиниця підключається до нескінченної шини через подвійну лінію, у контурі можуть виникнути короткозамкнення. Коли виникає короткозамкнення, напруга на з'єднанні та електромагнітна потужність зменшуються. Закомпоновано з невідкоригованою потужністю первинного двигуна, ротор схильний прискорюватися, а реактивна потужність може навіть бути вичерпаною, що підриває стабільність напруги електроенергетичної системи.
Традиційні системи возбуждення не можуть ефективно контролювати напругу. Насупереч цьому, контроль напруги на стороні високого напруги, через тісне зв'язку високовольтової шини з системою, схильний викликати швидке зниження напруги на початковій стадії аварії, роблячи його відповідь більш чутливою. Після аварії короткого замикання напруга на з'єднанні генератора та напруга на стороні високого напруги головного трансформатора зростають швидше, ніж при регуляторі возбуждення, стабілізуючи напругу за короткий час, що забезпечує стабільність напруги на шині.
Для того, щоб регулятор напруги електроенергетичної системи працював краще, його система повинна бути відповідно розрахована. Під час розрахунків, вплив режиму контролю возбуждення на критичний час відключення аналізується на основі простих систем та реальних систем. Під час розрахунку одиночної системи з нескінченною шиною, структура нескінченної шини, динамічна модель генератора, опір трансформатора та опір дволінійної системи регулятора напруги електроенергетичної системи (Принципи та Експериментальний Аналіз, Чжень Чанчунь, Гуанджоусь Байюнь Електрообладнання Co., Ltd.) повинні бути визначені. На цій основі проводиться аналіз короткозамкнення електроенергетичної системи, а відповідні результати отримуються через моделювання. Результати показують, що регулятор возбуждення та регулятор напруги електроенергетичної системи мало корелюють з критичним часом відключення.
Під час розрахунку реальної системи, мережа певної енергетичної компанії може бути використана як розрахункова мережа, а працюючий генератор певної електростанції аналізується відповідно. На цій основі проводиться аналіз короткозамкнення електроенергетичної системи. Результати показують, що при критичному часі відключення, який дорівнює стандартному значенню, регулятор напруги електроенергетичної системи не відгукається ефективно при аварії.
Для кращого аналізу регулятора напруги електроенергетичної системи, окрему одиницю можна підключити безпосередньо до мережевої системи через одну лінію, закрити вимикач на стороні високого напруги головного трансформатора генератора (переконатися, що вимикач лінії відкритий), вибрати різні коефіцієнти підсилення на основі цього конфігурації, та проаналізувати систему контролю возбуждення, використовуючи метод моделювання відповіді на крокову зміну напруги при холостому ході генератора. Результати показують, що якщо коефіцієнт підсилення занадто великий, електроенергетична система буде мати проблеми з стабільністю при холостому ході. Для кращого вирішення цієї проблеми, радить використовувати метод керування високовольтовою шиною під час тесту при холостому ході.
Регулятор напруги електроенергетичної системи також може бути проаналізований на одній і тій же шині. У експериментальному аналізі слід приділити увагу вирішенню проблеми розподілу реактивної потужності між паралельними генераторами. На практиці, одна і та ж напруга електроенергетичної системи повинна бути налаштована, щоб досягти однакового позитивного провісу. У фактичній роботі електростанції, використовуються моделювання для комбінування оригінального регулятора возбуждення з регулятором напруги електроенергетичної системи, і вони разом вирішили дефіцит реактивної потужності електроенергетичної системи. Результати показали, що під час роботи одиниць не було конкуренції за потужність, а розподіл реактивної потужності був відносно розумним.
III. Висновок
З постійним розвитком інформаційних технологій динамічні питання якості електроенергії стали фокусом для безпечного та впорядкованого функціонування електромереж. Використання лише оригінального регулятора збудження не може забезпечити досягнення цілі безпечного та впорядкованого функціонування мережі. У такому випадку потрібні компенсаційні пристрої для вирішення проблем з напругою. Комбінація регулятора напруги електромережі та регулятора збудження частково задовольняє практичні потреби. Однак, для кращого застосування регулятора напруги електромережі у електромережі, його принцип та результати тестів повинні бути проаналізовані.
З розвитком часу в електромережі будуть виникати нові проблеми. Для кращого вирішення цих проблем потрібен подальший аналіз принципу роботи регулятора напруги електромережі.
