Zasady regulacji napięcia i mocy biernej elektrowni

Na podstawie informacji o położeniu łączników w rozdzielniach WN, wyłącz-ników blokowych oraz informacji o załączeniu (lub wyłączeniu) generatorów i transformatorów do regulacji RGWW układ identyfikuje topologię układu, czyli określa:

• na który system szyn pracują generatory,

• z którymi systemami szyn połączone są transformatory, • które systemy szyn są połączone,

• które transformatory włączone są do pracy równoległej.

Regulacja napięcia za pomocą układu RGWW polega na utrzymaniu zadanej wartości napięcia na określonych szynach WN.

Regulacja generatorów

Zadanie utrzymania żądanego poziomu napięcia na szynach realizowane jest przez sterowanie mocą bierną generatorów (aktualnie załączonych do RGWW). Odbywa się to dzięki oddziaływaniu na układy regulacji napięcia generatorów (zmiana wartości zadanej za pośrednictwem nastawników regulatora napięcia) [99].

Po wprowadzeniu przez ośrodek dyspozytorski do układu RGWW wartości zada-nych napięć dla wszystkich systemów szyn zbiorczych rozdzielni WN lub jednego (wiodącego) w przypadku szyn połączonych układ porównuje te wartości z aktualny-mi napięciaaktualny-mi poaktualny-miarowyaktualny-mi i:

• oblicza uchyb napięciowy, jaki ma być regulowany, • określa, za pomocą których generatorów ma to wykonać, • określa rozdział obciążeń na poszczególne generatory, • określa korektę wartości zadanych.

Regulacja napięcia szyn WN odbywa się zgodnie z charakterystyką przedstawioną na rysunku 3.3, a realizowaną przez układ regulacji grupowej w stosunku do każdego generatora. Dopuszczalny obszar pracy generatorów w układzie RGWW ograniczony jest dwiema prostymi: AC (ograniczenie od minimalnej mocy biernej) i BD (ograni-czenie od maksymalnej mocy biernej). W celu zapewnienia stabilnej regulacji wpro-wadza się strefę nieczułości εu. Nachylenie charakterystyki α zależy od zadanej do-puszczalnej odchyłki napięcia ΔU i strefy zawartej pomiędzy Qmin i Qmax. Zakres Q_min–Q_max stanowi dyspozycyjną moc generatora wykorzystywaną do regulacji na-pięcia. Określana jest ona przez program układu RGWW na podstawie dopuszczal-nych obszarów pracy generatorów [147]. Można przyjąć, że Q_min odpowiada pozio-mowi zadziałania ogranicznika kąta mocy. Jednak powodowałoby to w pewnych okresach częste pobudzanie ogranicznika. W związku z tym przyjmuje się, że wartość Qmin dla RGWW jest nieco większa od wartości progu działania ogranicznika kąta

mocy w regulatorze generatora (krzywa AC na charakterystyce z rys. 3.3). Podobnie sytuacja wygląda dla wartości Q_max. W celu niedopuszczenia do zadziałania ogranicz-nika dopuszczalnego prądu stojana lub wirogranicz-nika, wartość Qmax jest mniejsza od warto-ści progu ich działania.

W momencie spełnienia zależności:

ΔU = |U_z – U_s| > ε_u/2 (3.9) gdzie:

U_s – napięcie szyn WN,

Uz – napięcie zadane wynikające z charakterystyki RGWW dla danej mocy biernej,

układ regulacji grupowej zaczyna zmieniać moc bierną wytworzoną przez generatory do takiej wartości, aby zlikwidować uchyb napięciowy dla danego systemu szyn. Od-bywa się to przez impulsowe sterowanie „wyżej”, „niżej” nastawnikiem regulatora napięcia generatora. Sterowanie to powinno powodować jednorazową określoną dla danego generatora zmianę mocy biernej, a przerwa między kolejnymi impulsami po-winna wynosić kilka sekund – niezależnie od wielkości uchybu napięciowego. Po-zwoli to na osiągnięcie stanu ustalonego pomiędzy kolejnymi krokami regulacji. Układ grupowej regulacji powinien umożliwiać wykorzystywanie pełnego zakresu dopuszczalnej mocy biernej transformatorów, zależnej od obciążenia mocą czynną [212, 213]. U _WN Q _gen Qz ε_u U_min Qmin Qmax U_max ΔU α_u Uz 0 A C B D G E F H

Rys. 3.3. Charakterystyka statyczna generatorowej regulacji napięcia układu RGWW na szynach stacji WN [232]: ΔU – dopuszczalna odchyłka napięcia, Uz – napięcie zadane przy Qz = (Qmax + Qmin)/2, εu – strefa nieczułości, Qmax, Qmin – maksymalne i minimalne dopuszczalne moce bierne generatorów,

Regulacja transformatorów

Regulacja grupowa transformatorów sprzęgłowych odbywa się według kryte-rium:

• zadanego położenia przełącznika zaczepów lub przepływu mocy biernej, gdy transformator łączy szyny zbiorcze, do których przyłączone są generatory na obu poziomach napięć,

• zadanej wartości napięcia szyn lub przepływu mocy biernej przez transformator, gdy łączy on szyny zbiorcze, do których po stronie niższego napięcia nie ma przyłączonych generatorów.

Regulacja napięcia transformatora realizowana według kryterium stałego napięcia odbywa się zgodnie z charakterystyką przedstawioną na rysunku 3.4, natomiast we-dług kryterium zadanej mocy biernej, płynącej przez transformator, zgodnie z charak-terystyką przedstawioną na rysunku 3.5.

Jeżeli różnica pomiędzy wartością zadaną a mierzoną przekracza nastawioną strefę nieczułości:

ΔU = | U_zt –U_s | > ε_ut/2 (3.10) gdzie

U_s – napięcie szyn WN,

U_zt – napięcie zadane dla układu RGWW,

zostaje rozpoczęty proces liczenia czasu opóźnienia. Po przekroczeniu zadanej warto-ści czasu opóźnienia układ regulacji grupowej generuje sygnał zmiany położenia przełącznika zaczepów. Przełączenie przełącznika zaczepów nastąpi w kierunku zmniejszenia odchyłki regulacyjnej ΔU. Jeżeli w wyniku przełączenia odchyłka napię-cia ΔU pozostaje nadal większa niż εu/2, proces odliczania czasu opóźnienia jest po-wtarzany. Zmiana przekładni transformatora powinna odbywać się aż do sprowadze-nia odchyłki ΔU do wartości mniejszej niż εu/2.

Rys. 3.4. Charakterystyka statyczna regulacji transformatora według kryterium stałego napięcia szyn WN [232]

Jeżeli w czasie odliczania czasu opóźnienia nastąpi wymuszona czynnikami ze-wnętrznymi zmiana wartości odchyłki napięcia ΔU w taki sposób, że |ΔU| < ε_u/2, to licznik czasu zostaje wyzerowany.

Układ regulacji grupowej powinien zapewnić wybór sposobu określania czasu opóźnienia. Możliwe są dwa warianty:

• stała wartość czasu opóźnienia – niezależna od wartości odchyłki napięcia poza

ε_u/2,

• wartość czasu opóźnienia uzależniona od wartości odchyłki napięcia ΔU poza

εu/2.

Właściwy dobór strefy nieczułości oraz czasów opóźnienia zadziałania przełączni-ka zaczepów powinien zapewnić odpowiednią szybkość procesu regulacji napięcia z jednoczesnym ograniczeniem liczby przełączeń przełącznika zaczepów transforma-tora.

W zakresie dopuszczalnego obszaru pracy transformatora, ograniczonego dopusz-czalnymi wartościami prądów strony pierwotnej i wtórnej transformatora, regulacja odbywa się według określonego kryterium. Jeżeli osiągnięte zostaną wartości progowe prądów lub napięć transformatora, następuje blokada działania układu regulacji w kierunku, który mógłby zwiększyć przekroczenia wartości dopuszczalnych.

U _WN Q _{t (I )} Q_zt ε_Qt ε_ut U_min

Q_min(I_min) Q_max(Imax)

U_max 0 A ^B C D E F

Rys. 3.5. Charakterystyka statyczna regulacji transformatora według kryterium stałej mocy biernej przepływającej przez transformator [232]

ε_{ut ε}

3.4. Układy regulacji grupowej