Details

Данная работа посвящена исследованию переходных и аварийных процессов, возникающих в электроэнергетической системе при нарушениях в системе возбуждения турбогенератора. В работе рассматривается статическая тиристорная система независимого возбуждения, её состав, принцип действия, особенности регулирования и влияние неисправностей в силовой и управляющей частях системы возбуждения на работу синхронного генератора. В ходе работы были решены следующие задачи: 1. рассмотрены особенности работы систем возбуждения синхронных генераторов и их влияние на устойчивость электроэнергетической системы; 2. разработана имитационная модель турбогенератора с тиристорной системой возбуждения в программном комплексе «РИТМ»; 3. выполнено моделирование аварийных воздействий в системе возбуждения при различных исходных режимах работы генератора; 4. проведён анализ изменения напряжения возбуждения, тока возбуждения, напряжения на выводах генератора, активной и реактивной мощностей; 5. исследовано влияние соседнего генератора электрической станции на характер аварийных процессов в электроэнергетической системе. В работе рассмотрены аварийные режимы, связанные с пропуском управляющих импульсов тиристора, пробоем тиристора преобразователя, а также двухфазным коротким замыканием в цепи переменного тока возбудителя. По результатам моделирования установлено, что нарушения в системе возбуждения приводят к искажению формы напряжения возбуждения, появлению дополнительных пульсаций тока возбуждения, изменению активной и реактивной мощностей генератора, а в наиболее тяжёлых случаях — к нарушению устойчивой работы системы. Показано, что наиболее опасные процессы наблюдаются в режиме пониженной активной и реактивной нагрузки, при котором аварийное воздействие вызывает наибольшее снижение напряжения на выводах генератора и наиболее выраженные изменения анализируемых электрических величин. При наличии на электрической станции второго турбоагрегата характер переходных процессов изменяется: второй генератор оказывает поддерживающее влияние на режим работы системы и в ряде случаев способствует сохранению устойчивости после аварийного воздействия. Результаты работы могут быть использованы при анализе аварийных процессов в системах возбуждения турбогенераторов, а также при разработке и проверке имитационных моделей электроэнергетических систем.

This thesis is devoted to the study of transient and emergency processes occurring in an electric power system under faults in the excitation system of a turbogenerator. The work considers a static thyristor independent excitation system, its structure, operating principle, control features, and the influence of faults in the power and control parts of the excitation system on the operation of a synchronous generator. The following tasks were solved in the course of the study: 1. the operating features of synchronous generator excitation systems and their influence on power system stability were considered; 2. a simulation model of a turbogenerator with a thyristor excitation system was developed in the RITM software package; 3. emergency disturbances in the excitation system were simulated under different initial operating conditions of the generator; 4. changes in excitation voltage, excitation current, generator terminal voltage, active and reactive power were analyzed; 5. the influence of a neighboring generator at the power station on the behavior of emergency processes in the electric power system was investigated. The study considers emergency modes associated with missing thyristor control pulses, thyristor breakdown in the converter, and a two-phase short circuit in the AC  circuit of the exciter. The simulation results show that faults in the excitation system cause distortion of the excitation voltage waveform, additional excitation current pulsations, changes in the active and reactive power of the generator, and, in the most severe cases, loss of stable system operation. It is shown that the most dangerous processes occur under reduced active and reactive power output conditions, where the emergency disturbance causes the greatest decrease in generator terminal voltage and the most significant changes in the analyzed electrical quantities. The presence of a second turbogenerator at the power station changes the nature of the transient processes: the second generator has a supporting effect on the system operating mode and, in some cases, contributes to maintaining stability after the disturbance. The results of this work can be used for the analysis of emergency processes in turbogenerator excitation systems, as well as for the development and verification of simulation models of electric power systems.