Выработка реактивной мощности на электростанциях

Полная мощность, вырабатываемая генератором, включает активную и реактивную составляющие:

, ,

где — коэффициент мощности генератора.

Синхронные генераторы на электростанциях вместе с другими источниками реактивной мощности обеспечивают и регулируют баланс реактивной мощности в современных электрических сетях. При этом изменение реактивной мощности синхронных генераторов достигается соответствующим изменением тока возбуждения. В номинальном режиме генератор вырабатывает номинальные значения активной и реактивной мощностей при .Уменьшая ток возбуждения, можно снизить реактивную мощность, выдаваемую генератором. При снижении активной мощности в сравнении с номинальным значением возможна выдача

Рис. 4.6. Ограничение реактивной мощности генератора: а—схема замещения; б—векторная диаграмма при

увеличенной реактивной мощности сверх номинальной. Такое увеличение может быть допущено в пределах, ограничиваемых номинальными токами статора и ротора.

Условия ограничения по выдаваемой реактивной мощности можно определить с помощью векторных диаграмм (рис. 4.6, б). В схему замещения генератора входят неизменное продольное синхронное реактивное сопротивление, и ЭДС , находящаяся за ним (рис. 4.6, а).

Комплексная ЭДС определяется как сумма векторов и :

где —вектор падения напряжения в сопротивлении

На векторной диаграмме из точки О проведена дуга окружности радиусом , которая определяет допустимые значения тока возбуждения или ЭДС по условиям нагрева ротора машины. Для удобства сопоставления параметров режима, предельных по условиям нагрева, как статора, так и ротора, из точки А проведена окружность радиусом , при этом , .

В треугольнике

~ ~ , ~ ~ ,

, ,

где

Рассмотрим работу генератора при , т.е. при . Допустимый для генератора режим соответствует (например, вектор ). В этом случае реактивная составляющая тока статора будет больше . Следовательно, генератор может выдать реактивную мощность

.

Однако превышение реактивной мощности над будет относительно небольшим из-за ограничений по току ротора.

Из рис. 4.6 видно, что активная составляющая тока статора при меньше номинальной. Это следует изтого, что , т.е. ; меньше следовательно, генератор может выдать активную мощность

Работа генераторов при или соответствует выработке большей, чем номинальная, активной мощности и меньшей реактивной. На рис. 4.7 отдельно изображены векторные диаграммы генератора при и . Легко убедиться из рис. 4.7, что при и .

Работа генератора при большей, чем номинальная, активной мощности связана с перегрузкой турбиныи не всегда допустима.

Возможность увеличения реактивной мощности за счет уменьшения активной допустимо использовать в случае избытка активной мощности, т. е. в режиме минимума активной нагрузки. В этом случае некоторая часть генераторов, несущих активную нагрузку, может переводиться на работу с пониженным коэффициентом мощности.

Резерв реактивной мощности и возможность перегрузок по реактивной мощности очень важны при аварийном снижении напряжения.

Рис. 4.7. Векторная диаграмма генератора при

Все генераторы оборудованы АРВ (см. § 4.6), которые при снижении напряжения на зажимах генератора автоматически увеличивают ток возбуждения и выработку реактивной мощности. Однако для увеличения выработки реактивной мощности нужно иметь в нормальном режиме резерв по току ротора при и по току статора при .

Анализ режима генератора, приведенный выше, показывает, что увеличить вырабатываемую им реактивную мощность можно лишь за счет уменьшения активной. Увеличение в режиме наибольших нагрузок за счет уменьшения экономически нецелесообразно. Эффективнее вместо снижения применять для выработки реактивной мощности компенсирующие устройства. Поэтому, как правило, в сетях для покрытия потребности в реактивной мощности применяют компенсирующие устройства.