Работа энергоблока «Синхронный генератор – ОРПМ» при близких трехфазных коротких замыканиях в энергосистеме

Управление напряжением и реактивной мощностью электростанций выполняется изменением тока возбуждения синхронных генераторов (СГ), оснащаемых тиристорными системами возбуждения, стоимость которых существенна, надежность ниже, чем других систем генератора, а быстродействие регулирования ограничено большой постоянной времени контура возбуждения. Нормируемые функции регулирования можно реализовать и в энергоблоках, выполненных по схеме «СГ с нерегулируемым возбуждением – объединенный регулятор потоков мощности (ОРПМ)» [1, 4]. Результаты исследований [1, 2, 3] таких энергоблоков подтвердили их функциональные возможности, позволяющие не только отказаться от управляемых систем возбуждения СГ, передав функции регулирования блока входящему в его состав ОРПМ, но также и увеличить глубину и быстродействие регулирования по сравнению с традиционными способами. Появляется и возможность раздельного регулирования активной, реактивной мощности и напряжения генератора [3]. Для определения перспектив применения таких энергоблоков рассмотрим их работу при развивающихся коротких замыканиях в энергосистеме, выполнив математическое моделирование в среде MATLAB Simulink.

Схема комплекса СГ с нерегулируемым возбуждением – ОРПМ – энергосистема (рис. 1). Выдача мощности блока выполнена посредством двух параллельных линий с промежуточным отбором мощности P₁, Q₁ и P₂, Q₂. Регулирование напряжения блока осуществляется вводом с помощью трансформатора Т₁ добавочного напряжения ΔU, фаза которого ρ по отношению к фазе напряжения СГ может изменяться от нуля до 360 град. эл. Амплитуда этого напряжения ограничивается параметрами трансформатора Т₁ и преобразователя ПН₁. В результате выходное напряжение Uвых блока является векторной суммой двух напряжений: напряжения на выводах статора СГ – UГ и напряжения ΔU последовательной обмотки трансформатора Т₁. Получаемая таким образом область регулирования U_вых ограничена окружностью, показанной на векторной диаграмме (рис. 2а). Преобразователь ПН₂, связанный с шинами электростанции через трансформатор Т₂, обеспечивает генерацию или потребление реактивной мощности (в зависимости от режима энергосистемы) в узле подключения блока, а также создает контур для протекания активной мощности между преобразователями ПН1 и ПН2 [4, 5, 6].