Управление сильноточными тиристорными преобразователями систем самовозбуждения синхронных генераторов при коротких замыканиях в энергосистеме и отказах параллельных вентильных ветвей

• Автор: Горшков, Константин Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 316 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные сокращения и обозначения

ВВЕДЕНИЕ
1. ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ В РЕЖИМЕ ФОРСИРОВКИ

ПРИ ОТКАЗАХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ВЕТВЕЙ

1.1 Анализ требований к управлению цифровыми системами самовозбуждения турбогенераторов с сильноточными тиристорными преобразователями при КЗ в энергосистеме
1.2 Особенности работы сильноточного тиристорного преобразователя системы самовозбуждения при внешних коротких

замыканиях генератора

1.3 Влияние вида и удаленности короткого замыкания на кратность форсировки по напряжению

1.4 Особенности токораспределения между плечами преобразователя

при симметричных и несимметричных КЗ генератора

1.5 Перегрев преобразователя током форсировки при отказах параллельных ветвей и способы его предотвращения
1.6 Анализ математических моделей синхронного генератора
с тиристорной системой самовозбуждения при его внешних КЗ
1.7 Выводы
2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА СИСТЕМЫ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ И ЕЕ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ
2.1 Зависимость переменных напряжений тиристорного преобразователя от вида и удаленности внешнего КЗ генератора и параметров преобразовательного трансформатора
2.2 Внешняя характеристика тиристорного преобразователя при разных способах управления тиристорами и КЗ генератора
2.3 Зависимость предельной кратности форсировки по напряжению от вида и удаленности КЗ генератора при разных способах управления тиристорами

2.4 Зависимость токораспределения между плечами тиристорного преобразователя от вида и удаленности КЗ генератора при разных способах управления тиристорами
2.5 Распределение тепловых потерь в вентильном преобразователе в несимметричных режимах работы с учетом периодических токов в
цепи ротора
2.6 Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ «СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С СИСТЕМОЙ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ - СИЛЬНОТОЧНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ»
3.1 Общая структура модели и обоснование ее параметров
3.2 Основные уравнения синхронного генератора с тиристорной системой самовозбуждения
3.3 Введение в модель уравнений электротепловых процессов
в сильноточном тиристорном преобразователе
3.4 Введение в модель алгоритмов микропроцессорной системы управления и регулирования
3.5 Интеграция модели в программу расчета токов короткого
замыкания на ЭВМ
3.6 Проверка корректности и адекватности модели
3.7 Выводы
4. АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИЛЬНОТОЧНЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ СИСТЕМЫ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ
ПРИ ОТКАЗАХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ВЕТВЕЙ
4.1 Алгоритм перераспределения нагрузок плеч сильноточного преобразователя путем несимметричного управления тиристорами
4.2 Алгоритм ограничения нагрузок плеч сильноточного преобразователя в режиме форсировки несимметричных КЗ
при симметричном управлении тиристорами
4.3 Определение ограничений тока ротора, обеспечивающих нормируемую длительность форсировки при симметричном и несимметричном управлении тиристорами
4.4 Ограничение длительности форсировки с нормируемой кратностью

по току ротора при симметричном и несимметричном
управлении тиристорами
4.5 Обоснование выбора алгоритма управления сильноточным тиристорным преобразователем в начале форсировки при разных
видах и удаленностях КЗ в энергосистеме
4.6 Сравнительный анализ алгоритмов управления на математической модели синхронного генератора с системой самовозбуждения
4.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение 1. Параметры энергоблока ТГВ-200-2М Челябинской ТЭЦ
Приложение 2. К оценке перегрева тиристоров током форсировки (§1.5)
Приложение 3. К выводу уравнений питающих напряжений тиристорного
преобразователя при внешних КЗ генератора (§2.1)
Приложение 4. Вывод выражения обобщенной внешней характеристики
тиристорного преобразователя (§2.2)
Приложение 5. Значения коэффициентов в уравнении распределения
интервалов проводимости тиристоров (§2.4)
Приложение 6. К выводу уравнений коэффициентов амплитуды и формы
тока тиристора на проводящем интервале (§2.5)
Приложение 7. К расчету ТПС тиристоров на интервале выключения (§3.3)..299 Приложение 8. Вывод выражений для расчета ТПС тиристоров в
установившемся режиме синхронного генератора (§3.3)
Приложение 9. К оценке адекватности модели «СГ с ССВ - ТП»
встроенными средствами среды БшшИпк (МАТГАВ) (§3.6)...306 Приложение 10. Решение уравнения 4-го порядка при расчете максимально
допустимого по нагреву ТП ССВ тока ротора СГ (§4.1)
Приложение 11. Расчет начальных значений параметров ТП в модели «СГ
с ССВ - ТП» при перераспределении нагрузок плеч (§4.1)...311 Приложение 12. Минимальные углы управления ТП ССВ с = 1 (§4.2)
Приложение 13. Выражения для дискретной обработки сигналов в
алгоритмах управления модели «СГ с ССВ - ТП» (§4.4)

ние номинальных напряжений через кратность форсировки и угол управления в номинальном режиме:

Зу[б и_
г(ном)
U (ном)
п U.
(l-cosaHO„) + L

откуда
г(ном)
сіном
Следовательно,

сін ом

1-cosa

U (ном)
(Е Ки+2Ки
-cos а
-cos а

(1.6)
что использовано ниже для определения кратности форсировки по напряжению в начальный момент времени при разной удаленности однофазного КЗ.
Получим выражения для оценки реальной кратности форсировки по напряжению при двухфазном КЗ. Линейные напряжения на вводах преобразователя при коротком замыкании между фазами «А» и «С» [130, 131, 134]:
UAC =->/3ЕгК1г sin(
• UBA = -/зЕгК2] sin юГ; (1.7)
Uсв =-43ЕгК22$т(ш-у21 -2п/3),
где К2

ЛІЇ+2Ї+4Х2
; tgv2i =
_ Хэкв.
2(1 +А.) 1 + 4 А
Коэффициенты несимметрии напряжений при соединении обмоток преобразовательного трансформатора по схеме У/У-12:

1 +А

ф + (3 + 4Х)2 4(1 + Х) ’
tgq>2i
3 + 41'
Кривые зависимостей коэффициентов от удаленности КЗ приведены на рис. 9. Выпрямленное напряжение преобразователя [133, 134]:

з4бЕ, ( К21 + 2К,

cos a
1 х.
Id~2AUT,
(1.8)
После того как определены коэффициенты К2] и К22, можно найти реальную кратность форсировки:

U (ном)

1 - cos а
К1: +2К.

-cos а
+ 1.
(1.9)
Значительно проще оценить реальную кратность форсировки при трехфазном КЗ. В этом режиме линейные напряжения на вводах тиристорного преобразователя одинаковы по величине и равны: