Способ электрического торможения синхронных генераторов Российский патент 2023 года по МПК H02P3/22 

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях для сохранения динамической устойчивости синхронных генераторов и электрических станций.

Известен способ повышения динамической устойчивости путем отключения части генераторов (Беркович М.А., Гладышев В.А., Семенов В.А. Автоматика энергосистем. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 240 с.: ил., Стр. 181-182). Отключение генераторов приводит к снижению мощности эквивалентной турбины стации от исходного значения, следовательно, к увеличению максимальной энергии торможения. Одновременно происходит увеличение критического угла. Устанавливается новый режим, характеризующийся равенством мощности эквивалентной турбины и электрической мощности, передаваемой в энергосистему по оставшимся в работе связям.

Указанный способ обладает следующими недостатками: время отключения синхронных генераторов может достигать нескольких суток, оставшиеся в работе генераторы могут работать в перегруженном режиме и их суммарная мощность меньше мощности доаварийного режима станции. Эти недостатки снижают выработку мощности и энергии в системе.

Известен способ электрического торможения (патент РФ №2676754, Н02J 3/24, 2019), который повышает динамическую устойчивость станции при электрическом торможении и является основополагающим прототипом для предлагаемого способа. В известном способе при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности эквивалентного синхронного генератора станции от сети отключают все генераторы и подключают тормозные резисторы для всех генераторов.

Каждый генератор оснащен системой управления, при объединении генераторы образуют сложную систему управления.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является сокращение количества отключаемых генераторов и количества используемых тормозных резисторов на станции, поскольку неотключаемая часть синхронных генераторов тормозными резисторами не оснащается. Это упрощает систему управления, сохраняя высокую эффективность электрического торможения.

Поставленная задача решается за счет того, что тормозные резисторы подключают при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности к одной части параллельно работающих на электрической станции синхронных генераторов с одновременным отключением этой часть от сети и последующим включением их в сеть при выполнении условий синхронизации с одновременным отключением тормозных резисторов, при этом, другая часть синхронных генераторов остается включенной в сеть.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство (схема) электрической сети содержит синхронные генераторы СГ (1,2,3,4), шины СГ (5,6,7,8), устройства синхронизации УС (9,10), шины подключения СГ к сети (11), выключатели В1, В2, В3, В4, В5, В6 (12,13,14,15,16,17), существующую релейную защиту РЗ (18,19), тормозные резисторы ТР (20,21).

К шинам (1,2,3,4) СГ через выключатели (13,15) подключены ТР (20,21), которые устраняют небалансы активной мощности СГ при аварии. Выключатели (12,14) отключают СГ от сети и включает ее в сеть. УС (9,10) измеряют взаимный угол и скольжение между шинами (5,6) и (11) и дают команду на включение выключателей (12,14) и отключение выключателей (13,15) при выполнении условий синхронизации. Команды на включение выключателей (12,14) и отключение выключателей (20,21) при возникновении аварии поступают от существующей РЗ (18,19).

Способ осуществляется следующим образом. Аварию, которая может привести к нарушению динамической устойчивости СГ (1,2,3,4), фиксируют существующей РЗ (18,19) и дают команды на отключение выключателей (12,14) и включение выключателей (13,15). И так далее В1, В3 (12,14) отключает СГ (1,2) от сети, что устраняет зависимость текущей мощности ТР (20,21) от вида аварии, уровня напряжения в сети при аварии и повышает эффективность действия ТР (20,21). Так как СГ (1,2) на время торможения отключены от шин сети (11), то асинхронного хода между шинами (5,6,7,8) и (11) не возникает и нет взаимного влияния напряжений указанных шин. В момент снижения взаимных скольжения и угла между шинами (5,6) и узлом (11) до значений уставок отключается выключатели В1, В3 (12,14) и включаются выключатели В2, В4 (13,14). Таким образом, выполняется точная синхронизация СГ (1,5) с минимальными возмущениями, что позволяет существенно повысить доаварийную активную мощность СГ (1,5), довести ее до предела по статической устойчивости, отказаться от дополнительного сетевого строительства, вызванного необходимостью выполнения нормативов по сохранению динамической устойчивости.

В отличие от прототипа, предлагаемый способ решает задачу (получает технический результат) упрощения системы управления, сокращения количества отключаемых генераторов и количества используемых тормозных резисторов на станции.

Допустимо включение несколькими способами: одновременное включение или поочередное включение генераторов. При поочередном включении генераторов, самый первый генератор включается в параллельную работу с более низкими условиями синхронизации.

При одинаковой загрузке генераторов возможно их одновременное включения, поскольку для всех генераторов условия синхронизации выполняются в один и тот же момент.

При поочередном включении генераторов условия синхронизации каждого генератора выполняется в разные моменты времени.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях для сохранения динамической устойчивости синхронных машин и электрических станций. Технический результат заключается упрощении системы управления и сокращении количества отключаемых генераторов и количества используемых тормозных резисторов на станции при сохранении динамической устойчивости вплоть до предела мощности по условию статической устойчивости и при сохранении высокой эффективности электрического торможения. Технический результат достигается благодаря способу электрического торможения синхронных генераторов. Способ заключается в том, что тормозные резисторы подключают при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности к одной части параллельно работающих на электрической станции синхронных генераторов с одновременным отключением этой часть от сети. В последующем отключенные синхронные генераторы включаются в сеть при выполнении условий синхронизации с одновременным отключением тормозных резисторов. При этом другая часть синхронных генераторов остается включенной в сеть и не имеет тормозных резисторов. 1 ил.

Способ электрического торможения синхронных генераторов, заключающийся в том, что к части параллельно работающих на электрической станции синхронных генераторов подключают тормозные резисторы при возникновении аварийных ускоряющих небалансов мощности, отличающийся тем, что часть синхронных генераторов отключают от сети, при подключении к ним тормозных резисторов, но не отключают другую часть синхронных генераторов, а включают в сеть при выполнении условий синхронизации, а именно при скольжении и разности углов синхронизируемых напряжений менее допустимых значений, с одновременным отключением тормозных резисторов.