LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Енергетика → Керування збудженням синхронних двигунів з метою зниження перетоків реактивної потужності та сплати за них

УДК 621.313 О.М.Бесараб, В.Л.Біляєв, кандидати техн. наук Одеський національний політехнічний університет
Україна Одеса
КЕРУВАННЯ ЗБУДЖЕННЯМ СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ З МЕТОЮ ЗНИЖЕННЯ ПЕРЕТОКІВ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ ТА СПЛАТИ ЗА НИХ
Розглянуто підхід до керування струмом збудження високовольтних синхронних двигунів з метою зниження плати за перетоки реактивної потужності і збереження двигунами динамічної стійкості під час короткочасних порушень електропостачання. Рассмотрен подход к управлению током возбуждения высоковольтных синхронных двигателей с целью снижения платы за перетоки реактивной мощности и сохранения двигателями динамической устойчивости при кратковременных нарушениях электроснабжения. It is suggested the app
oach to dec
ease payment fo

eactive powe
flaws via cont
ol of the excitation cu
ent of the high-voltage synch
onous engines. The saving dynamic sta
ility of the engines in case
ief violations of elect
ic powe
supply is conse
ned. Високовольтні синхронні двигуни (СД) досить широко використовуються на підприємствах хімічної, нафтової, газової промисловості та насосних водогінних станцій і, як відомо, є керуємими джерелами реактивної потужності. Регулювання потоків реактивної потужності в таких вузлах електричного навантаження згідно з вимогами діючої методики [1] представляє собою досить складну нетривіальну задачу. З одного боку, для забезпечення максимального запасу стійкості, необхідна робота СД з струмами збудження близькими до номінальних. З іншого, підтримання номінальних струмів збудження СД приводить до генерації ними реактивної потужності, у зв’язку з чим коефіцієнт потужності в цілому по вузлу навантаження може мати ємнісний характер. В цьому випадку плата за перетоки реактивної потужності значно збільшується, тому цілком зрозумілим є бажання електротехнічного персоналу підприємств підтримувати коефіцієнт потужності в цілому по вузлу навантаження близьким до одиниці (можливо навіть трохи меншим одиниці, але індуктивного характеру). Крім того, досить часто у електротехнічного персоналу викликає побоювання за щітковий апарат робота СД з близькими до номінальних струмами збудження. Для вирішення вказаної задачі необхідно провести технічну оцінку здатності конкретних СД забезпечити необхідний рівень фазового кута в цілому по вузлу навантаження. При цьому необхідно враховувати завантаження СД по активній потужності, яка в загальному випадку не залишається незмінною і може досягати номінальної. Обов'язковою умовою регулювання реактивної потужності є збереження динамічної стійкості СД як при різких змінах струму збудження і коефіцієнта завантаження, так і при короткочасних порушеннях електропостачання. Для вирішення перерахованих вище задач необхідна математична модель СД, що адекватно відображає електромагнітні і електромеханічні перехідні процеси, при роботі двигуна у всіх режимах які досліджуються. Бесараб О.М., Біляєв В.Л., 2006 Для з'ясування впливу різних чинників на електромагнітні і електромеханічні перехідні процеси в двигуні модель повинна надавати можливість спостерігати миттєві значення параметрів режиму. Цим умовам найбільш відповідає математичний опис синхронного двигуна у формі повних рівнянь Парка-Горєва, що став "класичним" і є рівняннями електричної рівноваги, записаними через проекції узагальнених векторів, в координатній системі d, q, 0, жорстко пов'язаної з ротором електричної машини. Таким чином, в першу чергу, шляхом математичного моделювання режимів роботи СД слід з'ясувати допустимість регулювання струму збудження так, щоб підтримувати на уводі cos =1 і оцінити можливий діапазон зміни струму збудження за умовою збереження динамічної стійкості. Верхня межа діапазону регулювання обмежується величиною номінального струму збудження. Перевищення номінального значення допускається короткочасно, тільки в період форсування збудження і не може використовуватися в тривалому режимі роботи. Зменшення струму збудження від номінального разом із зменшенням реактивної потужності, що генерується, приводить до погіршення динамічної стійкості двигуна. Нижня межа діапазону регулювання струму збудження обмежується значенням, при якому забезпечується збереження динамічної стійкості двигуна. При цьому слід врахувати, що зниження струму збудження доцільне лише до величини, при якій коефіцієнт потужності двигуна стає рівним одиниці. Таким чином, метою математичного моделювання є визначення значень струмів збудження СД при відомому завантаженні по активній потужності для забезпечення cos =1 в цілому по вузлу навантаження і збереження їх динамічної стійкості. Наступним кроком вирішення проблеми є розробка і запровадження пристрою, що здійснюватиме регулювання струмів збудження СД у розрахованих діапазонах у функції коефіцієнта потужності на уводах таким чином, щоб підтримувати його на рівні одиниці, що дозволить максимально понизити платню
335
за перетікання реактивної потужності. Технічні реалізації такого пристрою можливі досить різноманітні. Нижче, в якості прикладу, наведено технічну реалізацію поставленого завдання на нафтоперекачувальній станції (НПС). Структурну схему наведено на рис.1. В даному випадку в якості пристрою для автоматичного регулювання струму збудження чотирьох СД (2хСТД-2000 і 2хСТД-2500) використано програмований логічний контролер (ПЛК) Mic
o фірми Modicon, що входить до концерну Schneide
Elect
ic. Як вхідна інформація для ПЛК Mic
o про величину реактивної потужності, що споживається або генерується на кожному з уводів 6 кВ НПС використовуються дані вимірювань, які проводяться в режимі реального часу комплектами мікропроцесорних захистів типу Sepam2000, встановлених в розподільчому пристрої (РУ) 6 кВ. Інформація передається по запиту ПЛК Mic
o з Sepam В04, розташованих у ввідних комірках і з Sepam М04, розташованих на лініях , що відходять, безпосередньо в ПЛК. Інформація передається по протоколу Mod
us, який підтримується пристроями Sepam і ПЛК Mic
o. Оскільки відстань, на яку необхідно передати інформацію перевищує 10 м, що обумовлене розташуванням СД і РУ 6 кВ, потрібна установка відгалужувальних коробок з ізоляцією в безпосередній близькості від ПЛК Mic
o і біля кожного комплекту Sepam,
задіяних в системі керування реактивною потужністю. Фізично інформаційна шина є витою парою. Виконавчими органами управління струмом збудження СД є електронні потенціометри, які встановлюються в електроприводах КТЕС-320/115-0011-00П270 замість існуючих механічних потенціометрів. Сигнал для керування електронними потенціометрами, формується на виході двох тридцятидвохрозрядних модулів виводу ПЛК. Кожний з модулів керує двома потенціометрами. При цьому шістнадцять перших розрядів (00h-0Fh) відведено для одного, а інші шістнадцять (10h-1Fh) для другого потенціометра. Таким чином, охоплюються всі СД. Для запровадження ПЛК Mic
o також необхідне програмне забезпечення, яке дозволяє сформувати прикладну програму, відладити її і завантажити в ПЛК. В даному проекті прикладна програма виконує регулювання струму збудження чотирьох СД з метою регулювання потоків реактивної потужності так, щоб підтримувати на уводах РУ 6 кВ коефіцієнт потужності (cos =1), близьким до одиниці. Таким чином, автоматичне керування струмами збудження СД може значно зменшити плату за перетоки реактивної потужності для підприємства. Але слід відзначити, що можливість реалізації таких заходів обов’язково повинна бути підтверджена результатами математичного моделювання з використанням адекватних моделей.
Рис.1. Структурна схема керування струмом збудження СД на НПС Список використаної літератури 1. Методика обчислення плати за перетікання реактивної електроенергії між електропередавальною організацією та її споживачами. К.: Держстандарт України, 2002. – 18 с. Одержано 22.06.06 Бесараб Олександр Миколайович, к.т.н., доцент, зав. кафедрою електропостачання ОНПУ тел.: 28-85-67 сл. Біляєв Володимир Леонідович, к.т.н., доцент кафедри енергетичного менеджменту ОНПУ, тел.: 28-82-32 сл.
336
М
ИКО
М
ИКО
ИКО
ИКО
ИКО
М
ИКО
М
Sepam
04
Sepam
04
Sepam
04
Sepam
04
Sepam
04
Sep