1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Схема коллекторного генератора постоянной частоты с переменнон скоростью вра- щения. мощности, является крайне нежелательным. К тому же сопутствующее усложнению схемы уменьшение ее к. п. д. может снизить и даже вовсе обесце~н1тть эффект, полученный от повышения коэффициента использования энергии ветра ветроколесом (рис. 1-22).
Правильным направлением в развитии ветроэлектрических станций мощностью до 1000 квт следует считать создание для них ветроэлектрических агрегатов при работе ветродвигателя на переменном числе модулей и постоянной скооости вращения, что приводит к иопользова. нию нормальной электрической машины переменного тока.
Что же касается более крупных ветроэлектроста~нций, то здесь следует идти не по пути увеличения мощности одного ветроагрегата, а по пути увеличения числа 12 †24 ветроагрегатов. Это позволит обойти конструктивные затруднения, свойственные крупным ветроагрегатам, и бу-.
дет способствовать повышению устойчивости электрической системы благодаря вводу рассредоточенных мощностей со значительными маховыми массами. Как известно, способность синхронной машины к генерированню не только активной, но и реактивной мощности предопределила исключительное применение этого типа машины переменного тока в качестве генераторов электрических станций, Это соображение остается справедливым и столь же важным для ветроэлектрических станций. Поэтому является правильным внедрение на ветроэлектрических установках синхронных генераторов, как это обычно и имеет место на электростанциях.
Но ветродвигатель, являющийся приводным двигателем электрического генератора, устанавливается в воздушном потоке открыто и иопользует непосредственно его кинетическую энергию, меняющуюся непреры~в1ю и прог извольно. Это вносит новые моменты в работу синхронных генераторов сравпительно с тем, как она проходит на тепловых и гидравлических электростанциях. Поскольку ооновная специфика вызвана пульсацией подво- димой энергии, приобретают значение частотные характеристики самой электрической системы и становится существенным, насколько жесткой является связь электрического генератора с системой, Синхронный генератор в этом смысле уступает аеинхронному, который, работая со скольжением относительно сети, дает возможность большего йроявлсния маховичных свойств ветроагрегата и определяет более благоприятные условия его работы в динамических режимах. 4-2.
СИНХРОНИЗАЦИЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИИ ~Применение на генераторах ВЭС точной синхронизации весьма затруднительно и фактически не имеет места. Успешное включение синхронного генератора в сеть по методу точной синхронизации предполагает, что подключаемая машина после включения не вьгпадаетиз сннхрониэма, и толчок тока, возникаю1ций прн включении, не превосходит допустимого значения. Условие сохранения устойчивости предопределяет предельные значения скольжений, которые могут быть допушены в момент 176 включения (здесь скольжение определяется разностью в момент включения угловых скоростей, работающего и приключаемого генераторов).
Условие предельного толчка тока приводит к определенной величине угла б, допустимого в момент включения (угол б является углом сдвига вектора э. д. с, за синхронным реактивным сопротивлением относительно вектора на~пряжения). На рис. 4-4 приведены диаграммы~ предельных скольс жений з= — —, найдпнные, исходя из условия устойэс чивой синхронизации ВЭС В-18, и там же нанесена зона допустимых углов включения, полученная по условию допустимого толчка тока при включении (заштрихованная площадка). Из рис. 4-4 видно, что даже при отсутствии избыточного момента область уопешной синхронизации, ограниченная двумя указанными выше семействами кривых, определяет малые величины допустимых скольжений и углов включения. Появление на валу генератора избыточной мощности Р (обозначенной в долях от номинальной) заметно суживает область успешной синхронизации.
Между тем вследствие практичвски непрерывной пульсации скорости ветра неизбежно наличие на валу генераторов ВЭС избыточного момента той или иной величины. Из рис 4-4 также следует, что допустимые по условию устойчивости величины скольжений обратно,пропорциональны величине механической постоянной инерУм ции Т = —, увеличение которой, характерное для '~~и ветроагрегатов, суживает область успешной синхронизации, Метод самосинхронизации по сравнению с точной синхронизацией позволяет расширить пределы допустимых скольжений при включении генератора в сеть, а также не требует проверки фазы включения На этих основаниях, а также имея в виду простоту операции включения и 'надежность ее осуществления, самосинхронизапия является практически единственньгм способом синхронизации генераторов ВЭС.
Обычно при самосинхропизации принимается, чтодействуюшее значение периодической составляющей тока 12» 179 Рис. 4-4, Области успешной синхронизации. переходного процесса при включеиии должно удовлетво- рять условию Ыс 1„=, ' — (3,5, (4-2) + «с где У, — напряжение сети; 'Ф х„ — переходное реактивное сопротивление геиератора; !80 х — реактивное сопротивление связи между генератором и сетью.
Здесь и в дальнейшем тексте этого параграфа все величпиы, если нет оговорки, даны в системе отиосительиых едиииц. Нахождение предельиы~х значений скольжения и уско. реиия при самосиихроиизации требует рассмотрения движения ротора генератора при включении в сеть.
Методика такого исследования достаточио сложна, являясь одним из специальных вопросов теории сиихровиых машии. Для практических целей оценка начальных условий, допустимых при са|мосиихроиизации, может быть произведена иа основе сопоставления электромагнитиых и механических момвитов„действующих иа вал сиихрояиого генератора. При отсутствии возбуждения вхождение .в сиихронизм для явнополюсиых генераторов определяется иаличием реактивного момента синхронного генератора. При включении генератора с частотой вращения, меившей частоты сети (окольжение генератора з<0), самосиихроиизация будет успешной при условии, что величина избыточного момента со стороны ветродвигателя будет пе больше максимальной величины реактивного момента генератора; (цр хи — х хн "е В случае, когда з)0, избыточный механической момент должен дополнительно удовлетворять условию й!уа хл — хн аТл хих !+(«Т,, )' где У вЂ” напряжение сети; хи и х — синхронное реактивиое сопротивление геиератора соответственно по продольной и поперечиой осям; Мс„, — постоянная составляющая асинхронного момента синхронного геиератора при наличии скольжения ротора, называемая средиим асинхроииым моментом; Й вЂ” коэффициент, учитывающий наличие периодических составляющих асинхронного момента !8! синхронной машины, обусловливающих снижение величины допустимого избыточного момента и имеющий величину порядка й=0,8; Р хе+ хс Т =Т вЂ” — — — — постоянная времени обмотки воз- А, х~+х, буждения генератора (ротора) по продольной оси в переходном режиме (при короткозамкнутой обмотке статора), сел; Те — постоянная времени обмотки ротора при холостом ходе (разомкнутой обмотке статора), сел.
По предельному избыточному моменту, определенному по (4-3) и (4-4), находится допустимое ускорение при включении генератора по методу самосинхронизации. Величина допустимого ускорения определяется из уравнения движения системы ветродвигатель †генерат по формуле: л1, 1 — '= — — М„, сц T исб' (4-5) Ехо С вЂ” пг' М = — — (1 — е ")з)пй, с х„.1 (4-6) где ń— э. д. с.
генератора за синхронной реактивностью по продольной осн; 182 где ( — частота сети; М„, — избыточный механический момент; Т вЂ” механическая постоянная инерции агрегата, сед. Так как реактивный момент имеет период в 2 раза меньший ~периода синхронного момента, то в случае вхождения генератора в синхронизм за счет реактивного момента при последующей подаче возбуждения возможен поворот ротора в пространстве на 180' (электрических). При этом будут на~блюдаться качания ротора и толчок тока.
Во избежание указанного обстоятельства рекамендуетоя производить возбуждение ротора непосредственно после подключения обмотки статора генератора к се. ти. Возникающий при этом си~нхронный момент в конечном итоге и втягивает ротор генератора в синхронпэм. Опасаться возникновения каких-либо толчков при подаче возбуждения не следует, так как синхронный момент нарастает постепенно, согласно выражению ус(х — х„') М вЂ” 2 ух хх Н (4-7) где в значения сопротивлений х„и хх включено также сопротивление внешней сети. Возникающий момент вращения частично воопринимается креплениями активной стали и станины статора к фу~яда~менту, частично передается на вал между генера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
