УСТОЙЧИВОСТЬ КОЛЕБАНИЙ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Неустановившийся режим работы ГЭС вызывает переходные процессы в ее гидравлических, механических и электромеханических звеньях. К гидравлическим переходным процессам относится изменение скорости течения и давлений в напорных водоводах при гидравлическом ударе и колебания водных масс в системе деривация— резервуар, возникающие при быстрых изменениях нагрузки турбин. Механические переходные процессы характеризуются отклонениями частоты вращения агрегатов от нормальной. Изменение числа оборотов сопровождается перемещением механизмов, регулирующих расход воды и скорость вращения турбин. К электромеханическим переходным процессам относятся качания роторов и связанные с этим изменения электродвижущей силы и напряжения. Влиять на переходные процессы можно либо за счет применения тех или иных электромеханических устройств, либо путем подбора соответствующих размеров уравнительного резервуара, что является более надежным.
Для нормальной эксплуатации ГЭС необходимо, чтобы всякий неустановившийся процесс в любом звене системы затухал и стремился перейти в установившийся. Задача определения условий, обеспечивающих затухание неустановившихся процессов при эксплуатации тельными резервуарами различает устойчивость «в большом», часто называемые в электротехникенапоРнон отво~ динамической устойчивостью. деривации в
Под устойчивостью в малом понимается устойчивость к малым (теоретически бесконечно малым) начальным вбс ПРВ ниям, действующим на систему. Исследование устойчивости в 0Ш-еи шом представляет собой выяснение условий устойчивости системы прр любых возможных конечных возмущениях установившегося режима, после которых система в результате затухания колебаний перейдет к новому или возвратится к первоначальному установившемуся режиму.
УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ ИЗОЛИРОВАННОЙ ГЭС ПРИ МАЛЫХ НАЧАЛЬНЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ
Рассмотрим простейший случай, когда ГЭС имеет один резервуар цилиндрического типа и работает на изолированную сеть. Предположим, что на ГЭС установлены быстродействующие (идеальные) автоматические регуляторы турбин, которые поддерживают их мощность постоянной, мгновенно отзываясь на малейшие отклонения параметров регулирования. Кроме того, будем считать, что КПД турбины в условиях неустановившегося режима остается постоянным. Пусть при работе турбин с расходом. Q0 и напором Н0 мощность ГЭС составляла N0. Если по тем или иным причинам произошло небольшое понижение Аг уровня в резервуаре, то напор агрегата уменьшится на малую величину. Регулятор, стремясь поддержать постоянной мощность агрегата N==Nn, увеличит расход на небольшую величину AQ. Скорость течения воды в напорной деривации при этом тоже получит малое приращение Ап, что повлечет за собой изменение потерь напора на трение. Из условий равенства мощности N0 при расходе Qо и напоре Но и мощности N при изменившемся расходе и напоре можно получить уравнение, математический анализ 0 = 4, с. 285 которого показывает, что малые колебания будут затухающими, если соблюдаются два условия устойчивости.
Если учесть изменение КПД турбин, волновые явления в водохранилище головного узла, в отводящем канале, то площадь резервуара F следует увеличить примерно на 5 %. Установлено также, что для обеспечения устойчивости больших колебаний при изменений нагрузки ГЭС необходима площадь уравнительного резервуара 1,05 Екр. Если к тому же учесть, что в реальных условиях возможны некоторые отклонения от проектных.данных, то можно принимать
Устойчивость режимов ГЭС, работающих в энергосистеме (ЭЭС), зависит от ряда факторов, в том числе от того, работает ли ГЭС с вторичным регулированием или без него. Совместная работа ГЭС без вторичного регулирования с другими электростанциями существенно облегчает условия устойчивости по сравнению с изолированно работающей ГЭС. Если пренебречь волновыми процессами в подводящем и отводящем каналах и потерями напора в трубопроводе, то условие устойчивости примет вид:
Н. А. Картвелишвили и Д. А. Догонадзе показали, что при соот-ветствующей наладке регуляторов паровых и гидравлических турбин на площадь резервуара не накладывается никаких ограничений. Этот вывод относится лишь к определенным условиям. Сократить критическую площадь сечения уравнительного резервуара для ГЭС, работающей в энергосистеме, против минимума, требуемого формулой (16-5), можно за счет надлежащего подбора остаточной неравномерсти регулятора скорости гидротурбины путем увеличения постоянной времени катаракта. В каждом конкретном случае требуется согласование этого вопроса с энергосистемой и заводом-изготовителем регулятора скорости гидротурбины. От завода и энергосистемы требуется подтверждение того, что во всех реальных режимах возможно задать необходимое увеличенное соотношение между остаточными неравномерностями регуляторов скорости агрегатов данной ГЭС и других станций, при которой имеет место требуемое обеспечение условий устойчивости. Только после тщательного анализа всех сопутствующих в работе ГЭС обстоятельств, включая возможность разладки системы регулирования турбин, можно выяснить возможность такой наладки системы регулирования. Необходимо также исключить возможность работы ГЭС на изолированный район.
Условия устойчивости для ГЭС в энергосистеме при наличии бы-стродействующего вторичного регулирования (когда время ликвидации остаточной неравномерности регулирования составляет 1—2 с) оказываются совпадающими с условиями (16-5) для изолированно работающей ГЭС.
При совместной работе ГЭС условие (16-5) должно выполняться также в тех случаях, когда настройка регуляторов скорости хотя бы одного агрегата данной ГЭС близка к астатической (остаточная неравномерность регулирования равна нулю).