8.9. Исследование асинхронного режима на математической модели

Для проверки действия защиты и дальнейших исследований режимов работы генератора при потере возбуждения была создана математическая модель генератора на основе уравнений Парка-Горева с представлением ротора трехконтурной схемой замещения. Расчетная схема содержит два мощных турбогенератора, работающих через блочные трансформаторы и сопротивление связи на сеть бесконечной мощности. На одном генераторе моделировались режимы потери возбуждения, другой - замещал остальные параллельно работающие генераторы станции.

Математическая модель включает уравнения автоматических регуляторов возбуждения генераторов и систему регулирования частоты вращения. Численное интегрирование системы дифференциальных уравнений, описывающих переходные процессы, осуществлялось в следующих случаях потери возбуждения: отключение АГП, замыкание обмотки возбуждения на сопротивление, на вентили и накоротко, частичная потеря возбуждения.

На рис. 8. 22, а, б, в представлены наиболее характерные годографы сопротивления на выводах генератора при различных исходных режимах и аварийных ситуациях. Цифрами 1 и 2 отмечены круговая и эллиптическая характеристики срабатывания защиты. Кривые 3-7 отражают изменение сопротивления в послеаварийных режимах. На годографах поставлены цифры, отмечающие время достижения данного значения сопротивления от начала аварии.

Ложное отключение АГП генератора, работающего с большой доаварийной нагрузкой, сопровождается асинхронным ходом и уже через 0, 4 - 0, 45 с (годограф 4) достигает областей срабатывания 1 и 2. Режим характеризуется быстрым ростом скольжения, которое к концу проворота может достигать 4-5 %. При недовозбуждении в исходном режиме годограф 3 еще быстрее достигает области срабатывания защиты (0, 3 - 0, 4 с).

Процесс выпадения из синхронизма при небольшой исходной нагрузке и замыкании обмотки возбуждения накоротко происходит значительно медленнее (годограф 5), что объясняется постепенным затуханием тока в обмотке ротора.

Обратим внимание на характер изменения сопротивления Z_p в переходном режиме. В начальный момент времени после возмущения годограф идет по окружности из точки N в точку А (см. рис. 8. 15). Это соответствует уменьшению э. д. с. генератора при очень малом скольжении ротора. Затем начинает нарастать скольжение и соответственно увеличивается угол , что приводит к перемещению конца вектора Z_p справа налево по рисунку. В дальнейшем продолжается снижение возбуждения и увеличение угла , так что годограф закручивается против часовой стрелки, приближаясь к точке А на характеристике .

Годограф 6 (рис. 8. 22, б) при качаниях генератора расположен в нижней части полуплоскости. Характерно начальное закручивание годографа по часовой стрелке, что свидетельствует об уменьшении угла  в сравнении со значением в доаварийном режиме. В точке М годограф достигает своего предельного значения по углу , после чего начинается обратное движение против часовой стрелки. Годограф заходит в область срабатывания характеристики 1 и защита, выполненная только на одном таком реле, может сработать неверно.

Наличие выдержки времени у подобной защиты предотвращает ложное действие. Защита с эллиптической характеристикой не подвержена действию качаний, и никакой дополнительной отстройки здесь не требуется.

Асинхронный режим возбужденного генератора показан на рис. 8. 22, в. В доаварийном режиме генератор работал с малой активной нагрузкой и был недовозбужден. В отношении выявления потери возбуждения этот режим наиболее сложный. И тем не менее, развитая логика защиты позволяет четко фиксировать эти режимы.