Разработка способов пуска газотурбинных и парогазовых установок в аварийных условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Александров, Анатолий Сергеевич

• Александров, Анатолий Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Александров, Анатолий Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ УСТАНОВКИ НЕЗАВИСИМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ ДЛЯ ЗАПУСКА ИХ В УСЛОВИЯХ СИСТЕМНОЙ АВАРИИ

1.1.Выбор независимого источника энергии для запуска ПГУ «с нуля»

1.2. Анализ режима запуска ГТУ (ПГУ) от дизель-генераторной электростанции

Выводы

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВАРИЙНОЙ АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И АЛГОРИТМА ОПЕРАТИВНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ ДЛЯ ПУСКА «С НУЛЯ» ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-450Т

2.1. Объект моделирования

2.2. Описание элементов математической модели

2.3. Верификация математической модели

2.4. Разработка алгоритма оперативных переключений подключения АДЭС к сети с.н. энергоблока ПГУ-450

Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ПУСКА «С НУЛЯ» ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-450Т С ПОМОЩЬЮ АДЭС

3.1. Исследование группового запуска потребителей с.н

3.2. Пуск короткозамкнутых асинхронных двигателей через преобразователи частоты на тиристорах

3.3. Исследование влияния частотного привода на пусковой ток асинхронного двигателя ГДК

Выводы

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ АДЭС ДЛЯ ПУСКА ПГУ С «НУЛЯ»

4.1. Определение мощности аварийной дизель-генераторной электростанции

4.2. Разработка методики расчета снижения напряжения в цепи АДЭС при пуске ПГУ «с нуля»

4.3. Выбор мощности групп потребителей с.н. для обеспечения пуска энергоблока ПГУ-450Т «с нуля»

Выводы

5. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ПГУ ДЛЯ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В УСЛОВИЯХ АВАРИЙ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

5.1. Основные задачи и обоснование возможности применения автоматического выделения энергоблока ПГУ для питания собственных нужд

5.2. Реализация АВСН на энергоблоке ПГУ - 420Т

5.3 Экспериментальное исследование режима АВСН

5.4. Оценка возможности реализации АВСН на блоках ПГУ электростанций различной конфигурации

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПАРАМЕТРЫ ОСНОВНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИМЕР РАСЧЕТА СНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦЕПИ АДЭС ПРИ ПУСКЕ ПГУ «С НУЛЯ»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРОЕКТЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ И СООРУЖАЕМЫХ ТЭС С УСТАНОВКОЙ ПГУ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 АЛГОРИТМ ОПЕРАТИВНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ ПОДКЛЮЧЕНИЯ АДЭС К СЕТИ С.Н. ЭЛЕРГОБЛОКА ПГУ-450

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способов пуска газотурбинных и парогазовых установок в аварийных условиях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Современное состояние электроэнергетики РФ с позиций обеспечения надежности электроснабжения показывает, что появляются и нарастают негативные тенденции, которые могут привести к большим проблемам.

Усложнение электрических связей энергосистем, большой парк электротехнического и теплосилового оборудования электростанций, работающего на продлённом ресурсе с устаревшими системами контроля и управления, ввод новых мощностей на базе парогазовых установок зарубежного производства, как правило недостаточно адаптированных к условиям работы в ЕЭС, являются потенциальными причинами возникновения аварийных ситуаций в энергосистемах, приводящих к погашении ТЭС без сохранения с.н. В этих условиях проблема повышения надежности и живучести тепловых электростанций с помощью ПГУ становится весьма актуальной.

Аварии в энергосистемах вследствие дефицита активной и/или реактивной мощности могут приводить к останову генерирующего оборудования электростанций и отключению электростанций от энергосистемы. В случае возникновения в энергосистеме аварийной ситуации вступает в действие системная противоаварийная автоматика (ПА), предназначенная для того, чтобы вернуть энергосистему в нормальное состояние. Если возникший небаланс производимой и потребляемой в энергосистеме мощности оказался больше возможностей аварийного регулирования и параметры частоты или напряжения на шинах собственных нужд (с.н.) электростанции приближаются к значениям, при которых работа её основного оборудования станет невозможной, электростанция должна быть отключена от энергосистемы защитами или оперативным персоналом.

Так, при аварии в мае 2005г. в системе Мосэнерго, вызванной дефицитом реактивной мощности, на московских ТЭЦ из-за перегрузки по токам статора и ротора в течении 8 минут были отключены 28 турбогенераторов [38]. При

аварии в энергосистеме Калининградской области 13.08.2011г., остались без напряжения западная часть энергосистемы Калининградской области и прекратилась выработка электроэнергии Калиниградской ТЭЦ-2 с потерей собственных нужд. Во всех случаях возникают проблемы запуска электростанции «с нуля».

Такие остановы часто сопровождаются повреждениями оборудования, особенно крупных агрегатов с вращающимися элементами (турбины, генераторы, питательные насосы и т.п.). Перед последующим пуском технологически необходим тщательный анализ состояния всех элементов оборудования после останова. В отдельных случаях может потребоваться вскрытие подшипников турбин и генераторов, крупных насосов, дренирование емкостей и паропроводов с последующей продувкой, прочие проверки по выявлению неблагоприятных последствий аварийного останова без электропитания с.н. Таким образом, даже в удачных случаях повторный пуск и включение в сеть электростанции после такого останова возможен лишь через большой промежуток времени.

Одной из важных задач при внедрении энергоблоков ПГУ является обеспечение необходимой надежности и живучести электростанции при условии работы в автономном режиме, вызванным отключением электростанции от энергосистемы при возникновении в последней аварийной ситуации. В автономном режиме возрастают требования к обеспечению необходимой маневренности генерирующего оборудования, увеличению скорости набора и снижения нагрузки, возможности быстрого запуска станции «с нуля». В некоторых случаях, как например в Калининградской и Сочинской энергосистемах, ТЭС становится центром запуска «с нуля» всей энергосистемы [14,15].

На большинстве ТЭС резервное питание обеспечивается от энергосистемы. В связи с этим, в режимах системных аварий слабым местом становятся системы питания их с.н. Теряя этот источник питания, с.н. теряют

надёжность и, при резких изменениях режима нагрузки, характерных для аварии, часто служат причиной её усугубления.

В этой связи разработка способов пуска газотурбинных и парогазовых установок в аварийных условиях является несомненно актуальной задачей.

Целью работы является разработка способов пуска газотурбинных и парогазовых установок в аварийных условиях.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать необходимость создания на электростанции с ГТУ и ПТУ независимого источника электроэнергии для электроснабжения потребителей с.н., обеспечивающего режимы аварийного останова, сохранения в работоспособном состоянии и запуска энергоблоков.

2. Разработать математическую модель автономной энергетической системы аварийного пуска «с нуля» электростанции. Система должна включать дизельные двигатели, синхронные генераторы, потребители с.н. в виде асинхронных двигателей и тиристорного пускового устройства. Реализовать на ЭВМ указанную математическую модель для параметров собственных нужд энергоблока ПГУ-450Т, проверив её адекватность реальным условиям.

3. Разработать алгоритм оперативных переключений, обеспечивающий подключение аварийной дизельной электростанции (АДЭС) к системе с.н. блока ПТУ, необходимый для разработки математической модели и исследования режимов АДЭС.

4. Провести с помощью математической модели автономной системы расчетные исследования возможности пуска с «нуля» энергоблока ПГУ-450Т с использованием аварийной дизельной электростанции.

5. Разработать методику определения необходимой мощности генераторов АДЭС обеспечивающих пуск с «нуля» энергоблока ПГУ, оценив погрешность её расчёта.

6. Обосновать возможность использования при пуске электростанции «с нуля» режима автоматического выделения системы собственных нужд (АВСН) энергоблока ПГУ для питания их от генератора газовой турбины энергоблока ПГУ.

7. Провести экспериментальное исследование на действующей электростанции режима выделения энергоблока ПГУ для питания с.н. электростанции.

8. Разработать рекомендации по реализации режима выделения энергоблока ПГУ с нагрузкой с.н. для электростанций различной конфигурации.

Методы исследования. Решение поставленных задач проводилось с помощью математического моделирования, экспериментальных и расчетных исследований на основе теории электромагнитных и электромеханических переходных процессов, теории электрических машин, и теории двигателей внутреннего сгорания, описываемых системами дифференциальных уравнений на базе электронно-вычислительной среды Ма^аЬ. Экспериментальные исследования выделения блока ПГУ на собственные нужны проводилось на действующей электростанции с энергоблоком ПГУ-420Т.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

1. Разработаны и реализованы способы пуска газотурбинных и парогазовых установок в аварийных условиях, обеспечивающие останов, сохранение в работоспособном состоянии и пуск «с нуля» энергоблоков после ликвидации аварии с помощью независимого источника электроэнергии в виде аварийной дизельной электростанции или энергоблока ПГУ отключенного от энергосистемы и нагруженного потребителями с.н.

2. Впервые разработана математическая модель, алгоритм и программа расчета на ЭВМ автономной системы, включающей дизельные двигатели, синхронные генераторы, потребители с.н. в виде асинхронных двигателей

и тиристорного пускового устройства, предназначенная для исследования режима пуска «с нуля» энергоблока ПТУ;

3. Разработана методика определения мощности аварийной дизельной электростанции достаточной для пуска блока ГТГУ «с нуля», базирующаяся на определении допустимого провала напряжения в автономной системе при пуске ПТУ;

4. На основании экспериментальных и расчётных исследований впервые обоснована возможность использования при пуске электростанции «с нуля» режима автоматического выделения энергоблока ПГУ для питания собственных нужд электростанции.

Достоверность сформулированных научных положений диссертационной работы обеспечивается корректным использованием теории переходных процессов электрических машин переменного тока и двигателей внутреннего сгорания, обоснованностью принятых допущений и удовлетворительным совпадением результатов расчета с экспериментальными данными.

На защиту выносятся:

Способы повышения надёжности и живучести электростанций с энергоблоками ПГУ, заключающиеся в аварийном останове, сохранении в работоспособном состоянии и пуске энергоблоков с помощью независимого резервного источника электроэнергии в виде аварийной дизельной электростанции или энергоблока ПГУ отключенного от энергосистемы и нагруженного потребителями с.н. ТЭС. Математическая модель автономной системы, включающей дизельные двигатели, синхронные генераторы, потребители с.н. в виде асинхронных двигателей и тиристорного пускового устройства, предназначенная для исследования режима пуска «с нуля» энергоблока ПГУ.

Практическая ценность работы.

1. Методика по определению мощности АДЭС рекомендована для использования проектными организациями при разработке проектов внедрения энергоблоков ПГУ;

2. Сформулированные положения и рекомендации по реализации режима АВСН могут быть использованы в качестве мероприятий по повышению надежности ТЭС с ПГУ как вновь проектируемых, так и реконструируемых;

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Предложенные рекомендации по режиму АВСН в настоящее время реализованы в составе комплекса противоаварийной автоматики на блоке ПГУ-410 Т ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго»;

2. Результаты исследований по способам пуска потребителей с.н. блока ПГУ-450 Т с целью их успешного пуска от АДЭС могут быть учтены при наладке оборудования Калининградской ТЭЦ-2.

Публикации. Основные материалы изложены в шести публикациях, в том числе в трёх статьях [41,42,63] в журналах по списку ВАК: «Вестник МЭИ», «Энергетик» и «Промышленная энергетика».

Апробация работы. Результаты работы были апробированы на шестнадцатой ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, г. Москва 2010г.), на семнадцатой ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, г. Москва 2011г.), на конференции молодых специалистов в ОАО «Институт «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ» (г. Москва 2012 г.).

Личный вклад соискателя. Разработка математической модели, алгоритма и программы расчета на ЭВМ автономной системы, включающей дизельные двигатели, синхронные генераторы, потребители с.н. в виде асинхронных двигателей и тиристорного пускового устройства, предназначенная для исследования режима пуска «с нуля» энергоблока ПГУ. Разработка методики определения мощности аварийной дизельной электростанции достаточной для пуска блока ПГУ «с нуля», базирующейся на определении допустимого провала напряжения в автономной системе при пуске ПГУ. На основании экспериментальных и расчётных исследований впервые обоснована возможность использования при пуске электростанции «с нуля» режима автоматического выделения энергоблока ПГУ для питания собственных нужд электростанции.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, состоящего из 71 наименования, трёх приложений. Основной текст представлен на 138 страницах и включает 55 рисунков. Общий объём диссертации 163 страниц.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования и раскрыта структура диссертации.

В первой главе проводится анализ современных проблем энергосистемы, связанных с надежностью генерирующих мощностей. Ставится вопрос о пуске ПГУ в случае крупной системной аварии, которая может повлечь за собой посадку станции «на нуль». Для повышения надежности и живучести как самой электростанции так и энергосистемы предлагается разработать специальные меры, которые будут закладываться при проектировании новых блоков ПГУ. Такими мерами может быть использование аварийных независимых источников энергии (НИЭ) для пуска ПГУ.

На большинстве ТЭС резервное питание обеспечивается от энергосистемы. В связи с этим, в режимах системных аварий слабым местом становятся системы питания с.н. Теряя этот источник питания, с.н. теряют надёжность и, при резких изменениях режима нагрузки, характерных для аварии, часто служат причиной её усугубления. Поэтому на случай аварийной потери питания электростанции от энергосистемы, на ней должны быть предусмотрены НИЭ, в функции которых входит:

- безопасный останов отключаемого оборудования ТЭС;

- поддержание остановленного оборудования в состоянии готовности к пуску;

- быстрый пуск и подключение ТЭС к энергосистеме после восстановления режима её работы.

В настоящее время в энергетической отрасли Российской Федерации действуют два Стандарта ОАО «СО ЕЭС», содержащие достаточно подробные требования к противоаварийной автоматике (ПА), и некоторые общие требования к способу сохранения с.н. электростанции при системных авариях [17, 18]. Анализ этих документов показал, что они не определяют конкретные способы практической реализации независимых источников энергии.

В работе рекомендуется два способа пуска ПГУ в аварийных условиях от (НИЭ):

1. Применение независимых аварийных электростанций для питания с.н. запускаемого энергоблока ПГУ (газопоршневые установки, дизельные электростанции, ГТУ малой мощности).

2. Автоматическое выделение газовой турбины энергоблока ПГУ для питания с.н. (АВСН), при этом происходит останов паровой турбины поскольку выдача мощности энергоблоком в систему прекращается.

В главе поставлена задача разработать методику, позволяющую инженеру-проектировщику выбрать мощность АДЭС обеспечивающую успешный запуск потребителей с.н. при запуске энергоблока ПГУ, а так же рассмотреть способы пуска асинхронных двигателей, приводящих к снижению пускового тока соответствующего мощности установленной АДЭС.

Проведён анализ процесса запуска ГТУ, который показал что ТПУ в режиме пуска потребляет значительную мощность от сети до тех пор пока не произойдет зажигание топлива в камере сгорания. Данный факт был учтён при выборе мощности АДЭС. Выводы по первой главе:

1. Анализ нормативных документов посвящённых сохранению с.н. электростанций при системных авариях показал, что они не определяют конкретные способы практической реализации независимых источников энергии.

2. Анализ 24-х проектов ТЭС предусматривающих установку ПГУ мощностью 100-450 МВт показал, что ни один из проектов не предусматривает обеспечение пуска энергоблоков ПГУ в аварийных режимах.

3. Предложено в качестве независимых источников энергии, в зависимости от условий на ТЭС, использовать дизельную электростанцию или автоматическое выделение энергоблока ПГУ электростанции для питания собственных нужд и, при необходимости, местной нагрузки электростанции.

4. Для обоснования рекомендаций по запуску ТЭС, необходимо выполнить экспериментальные и расчетные исследования возможности пуска «с нуля» энергоблоков ПГУ с помощью указанных выше способов для условий действующих электростанций (ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» и Калининградская ТЭЦ-2).

Во второй главе разработана математическая модель аварийной автономной энергосистемы, включающая дизельные двигатели, синхронные генераторы, потребители с.н. в виде асинхронных двигателей и ТПУ, собранная для осуществления пуска энергоблока «с нуля» (рис. 2.1).

На схеме АДЭС подключена к шинам 6 кВ, для питания потребителей с.н. одной из газотурбинных установок (ГТУ) типа ГТЭ-160 блока ПГУ-450, а также основных механизмов паросиловой части, которые обеспечат нормальную работу котла-утилизатора.

В работе для энергоблока ПГУ450 были определены три различных группы механизмов с.н. в зависимости от состава и вида топлива:

1. Природный газ при давлении в газопроводе более 2,33 МПа;

2. Природный газ при давлении в газопроводе менее 2,33 МПа;

3. Мазут, (природный газ отсутствует).

Анализ состава потребителей с.н. показал, что электрическая нагрузка с.н. значительно изменяется при учёте газо-дожимного компрессора (ГДК), который необходим при давлении газа в газопроводе ниже 2,33 МПа. Мощность ГДК рана 6,2 МВт, что составляет 38% от мощности с.н. В двух других режимах ГДК не используется и электрическая нагрузка с.н. значительно ниже и примерно одинаковая.

Целью моделирования является изучение процесса запуска потребителей с.н. с оценкой провала напряжения на шинах АДЭС для обеспечения её устойчивой работы, а так же разработка рекомендаций для обеспечения более благоприятных условий пуска, поскольку основным потребителями являются асинхронные двигатели.

Разработка математической модели производится в операционной среде MATLAB.

Моделирование процессов в синхронном генераторе выполнено в соответствии и дифференциальными уравнениями Парка-Горева [23,24,25], при каждом шаге расчёта производится перерасчет переменных от координат d,q к фазным координатам а,Ь,с.

Математическая модель дизельного двигателя описана моментно-скоростной характеристикой, показывающей что уменьшение тормозящего момента на валу дизель-генератора на величину АМ за счёт сброса активной нагрузки генератором приведёт к увеличению частоты вращения Асо ротора генератора и повлияет на частоту выходного напряжения.

Модель асинхронного двигателя (АД) включает в себя модель электрической части, представленной моделью пространства состояний четвертого порядка, и модель механической части в виде системы второго

порядка. Все электрические переменные и параметры машины приведены к статору в виде многоконтурной схемы замещения, которая принята за основу при описании АД. Уравнения электрической части машины представлены в системе координат с1, q.

Учитывая, что основной целью исследования на модели является определение максимального провала напряжения в цепи АДЭС при пуске энергоблока ПГУ, в работе принято ТПУ с питающим трансформатором представить упрощенно в виде эквивалентной нагрузки, подключенной к шинам 6 кВ АДЭС.

Проверка адекватности математической модели автономной системы, выполнена сопоставлением результатов расчета на модели с результатами аналогичного эксперимента [33]. Эксперимент представляет собой пуск асинхронного двигателя мощностью 50 кВт с шестикратным пусковым током от дизель-генератора мощностью 100 кВт.

Для определения основных этапов исследований на математической модели разработан алгоритм оперативных переключений запуска «с нуля» блока ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 (КТЭЦ-2) с описанием режимов работы АДЭС (приложение 4), а именно:

1. Работа дизель-генераторной электростанции в нормальном режиме. В данном режиме все дизель-генераторные установки должны быть отключены от сети и находятся в «горячем» резерве (под «горячим» резервом понимается, что технологические параметры топлива, масла и охлаждающей жидкости двигателя дизель-генератора поддерживаются постоянно в необходимых пределах для быстрого пуска).

2. Работа дизель-генераторной электростанции в режиме аварийного останова энергоблока. До наступления данного режима все дизель-генераторные установки отключены от сети и находятся в "горячем" резерве. При аварийном останове оборудования 1-ого и 2-ого энергоблоков и потере напряжения на с.н., оперативный персонал КТЭЦ-2 подготавливает схему для запуска и подачи напряжения на ГРУ-6 кВ АДЭС.

3. Работа дизель-генераторной электростанции в режиме разворота «с нуля» газотурбинной установки. По мере готовности оборудования КТЭЦ-2 к запуску, оперативным персоналом КТЭЦ-2 подготавливается схема для разворота одной из газотурбинных установок. При подготовке технологической схемы для разворота одной из газотурбинных установок участвует оборудование, которое подключается к сети с.н. с определенным интервалом времени. Перечень этого оборудования зависит от того на каком топливе пускается ГТУ (табл. 2.1; 2.2; 2.3). После подготовки технологического оборудования к развороту ГТУ в ПТК-КТЭЦ-2 запускается пошаговая программа пуска потребителей в соответствии с технологической последовательностью. В момент подачи команды на пуск тиристорного-пускового устройства. Выводы по второй главе:

1 .Разработана математическая модель расчета переходных процессов автономной энергосистемы предназначенной для пуска «с нуля» энергоблока ПГУ-450Т. Система включает электростанцию из трех блоков в виде дизельных двигателей и синхронных генераторов, потребителей с.н. и ТПУ энергоблока ПГУ-450Т.

2. Адекватность расчетной модели автономной энергосистемы доказана удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных параметров переходного процесса пуска механизмов с.н. от АДЭС и может быть использована при исследовании режимов автономного пуска различных типов блоков ГТУ и ПГУ.

3. Разработан алгоритм оперативных переключений в схеме автономной системы КТЭЦ-2, осуществляющий режимы работы АДЭС. Алгоритм позволяет собирать схемы отражающие режимы нормальной работы, аварийного останова и разворота «с нуля» ГТУ, генераторов АДЭС и потребителей с.н., и был использован при разработке математической модели и проведении исследований на ней.

В третьей главе выполнены расчетные исследования методов пуска «с нуля» энергоблока ПГУ-450Т с помощью АДЭС. Исследования предусматривали определение наибольшего снижения напряжения в цепи АДЭС при следующих методах запуска потребителей с.н.:

• Прямой одновременный пуск потребителей с.н. энергоблока ПГУ при

давлении газа выше 2,33 МПа;

• Прямой одновременный пуск потребителей с.н. энергоблока ПГУ при

давлении газа ниже 2,33 МПа;

• Ступенчатый пуск потребителей с.н. (при давлении газа ниже 2,33 МПа);

• Частотный пуск асинхронного электродвигателя газодожимного

компрессора.

Анализ результатов расчета прямого одновременного пуска потребителей с.н. энергоблока ПГУ при давлении газа выше 2,33 МПа показал, что при прямом пуске потребителей с.н. снижение напряжения находилось в допустимых пределах: 0,837 ином при пуске АД и 0,86 Ином при подключении ТПУ. На основании проведенных расчетов можно считать запуск успешным. Однако стоит отметить, что при подключении ТПУ, вследствие снижения напряжения на выводах генераторов АДЭС работающие АД механизмов с.н. ушли в самозапуск.

Анализ результатов расчета прямого одновременного пуска потребителей с.н. энергоблока ПГУ при давлении газа ниже 2,33 МПа показал, что данный режим является тяжёлым для генераторов АДЭС и вследствии их перегрузки, результатом которой становится значительный провал напряжения в питающей сети (0,68 ином), а также снижения частоты напряжения до 0,856/НОМ происходит неуспешный запуск механизмов с.н., поскольку допустимое снижение напряжения на выводах генераторов АДЭС по условию защиты их от перегрузки составляет 0,7 ином. Эта проблема возникла при наладке работы АДЭС на КТЭЦ-2.

Анализ полученных результатов показывает, что наибольшее падение напряжения (0, 68 ином) имеет место в начальный момент времени, то есть до

включения ТПУ, поэтому упрощенное представление ТПУ в модели практически не оказывает влияния на расчет переходного процесса при запуске асинхронных двигателей на этом интервале времени.

Для осуществления режима ступенчатого пуска, в работе потребители с.н. разбиты по группам следующим образом: в первую группу выделены все АД кроме ГДК при этом PCH.rpi = 4500 кВт; во вторую группу входит ГДК Рсн гр2 = 6200 кВт; и в третью ТПУ Рсн.грз = 6200 кВт. При этом временем запуска каждой следующей группы является время окончания переходного процесса в системе возбуждения генераторов АДЭС, при пуске предыдущей группы.. При пуске первой группы потребителей с.н., напряжение на шинах АДЭС снизилось до 0.837 Uhom, при запуске второй группы - ГДК до 0.74Uhom, а снижение частоты вращения до 0.86 o.e. Частота вращения электродвигателя ПЭНа при пуске снизилась до 0.94, а при пуске ГДК до 0.95.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что ступенчатый запуск потребителей с.н. позволяет уменьшить провал напряжения и частоты сети.

Анализ результатов расчёта частотного пуска асинхронного электродвигателя газодожимного компрессора показал, что применение частотно регулируемых преобразователей для пуска асинхронного двигателя ГДК позволил снизить значение пускового тока до 2.92/ном (на 3, 65) o.e., что является существенной величиной. Однако вследствие снижения пускового тока, время нарастания электромагнитного момента до номинальной величины увеличивается и как следствие увеличивается время пуска (tn = 4 с). Опыт моделирования таких систем показывает, что значение пускового тока АД питающегося от тирристорного преобразователя можно варьировать в интервале от 2 до 5 o.e. Выводы по третьей главе:

1. Расчетные исследования на ЭВМ возможности пуска «с нуля» энергоблока ПГУ-450 с использованием аварийной дизельной электростанции при различных способах пуска потребителей с.н. показали:

- при прямом одновременном пуске потребителей с.н. энергоблока ПГУ при давлении газа выше 2.33 МПа снижение напряжения находилось в допустимых пределах (0, 837 Uhom при пуске АД и 0.86 Uhom при подключении ТПУ), что дает основание считать запуск энергоблока ПГУ успешным;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Александров, Анатолий Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Концепция технического перевооружения энергетического хозяйства г. Москвы и Московской области.: Изд. РАН - 2005 г.

2. Рекомендации по проектированию электрической части парогазовых и газотурбинных установок.: Изд. Мин. Энергетики и топлива РФ - 1993г.

3. Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы: СП-Б Изд. Судостроение, 1985 г.

4. Вольдек А.И. Электрические машины: М.: Изд. Энергия, 1974г.

5. Костенко М.П. Электрические машины. Ч.1.: М.-Л. «Энергия», 1964 г.

6. Мелешкин Г.А. Переходные режимы судовых электро-энергетических систем. СП-Б.: Издательство «Судостроение», 1975 г.

7. Крючков И.П., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989 г.

8. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1984г.

9. Трещев И.И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока: Энергия, 1980г.

10. Методические указания по устойчивости энергосистем: ЦПТИ ОРГРЭС, 2004г.

11. Скляревский Ю.И. Расчёт сети в комплексах на модели постоянного тока. М.: Труды МЭИ выпуск № 274, 1974г.

12. Стандарт ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.29.240.008-2008 Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования., 2008 г.

13. Стандарт к приказу №104/1 от 01.04.08г. Технические правила организации в ЕЭС России автоматического ограничения снижения

частоты при аварийном дефиците активной мощности (автоматическая частотная разгрузка).

14. Федотов М.В., Сиваков Л.И., Медведева Т.Г. Использование аварийной дизельной электростанции для пуска ТЭС «с нуля».: Газотурбинные технологии, №6, 2009.

15. Сахаров С.Н., Кузьмичев В.А. Расчетно - экспериментальная проверка режимов самозапуска механизмов собственных нужд ПТУ - 450 Калининградской ТЭЦ-2 при перерывах питания.: Электрические станции №4, 2008.

16. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах, Учебник для электроэнергетических специальностей вузов - 4-е издание переработанное и дополненное -М.: Высшая школа, 1985г.

17. Скляревский Ю.И. Уравнения синхронной машины при несиметричных режимах. :Труды МЭИ выпуск №209, 1974 г.

18. Скляревский Ю.И., Гаптраупов Г.Г. Расчёт на ЦВМ пусковых режимов крупных синхронных двигателей. : Труды МЭИ выпуск №274, 1975 г.

19. Неуймин В. А. О некоторых проблемах, связанных с внедрением ПГУ: Энерго Инфо, №8, 2012 г.

20. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986 г.

21.Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB SimPowerSystems и Simulink.: ДМК Пресс, 2007 г.

22. Yeager К.Е, Willis J.R. "Modeling of Emergency Diesel Generators in an800 Megawatt Nuclear Power Plant" IEEE Transactions on Energy Conversion,Vol.8, No.3, September, 1993.

23. Ульянов C.A. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебник для вузов. М.:Энергия, 1970.

24. Крючков И.П., Старшинов В.А., Гусев Ю.П., Пираторов М.В.

Переходные процессы в электроэнергетических системах: учебник для вузов / под редакцией И.П. Крючкова. М: Издательский дом МЭИ, 2008г.

25. Горев A.A. Переходные процессы синхронной машины. Л.:Наука 1985.

26. Зеленохат Н.И. Элементы теории управления переходными режимами электроэнергетических систем. М.: Изд-во МЭИ, 1992г.

27. R.L. Klein, P. Famouri. MODELING AND SIMULATION OF SELECTED DISTRIBUTED GENERATION SOURCES AND THEIR ASSESSMENT: College of Engineering and Mineral Resources at West Virginia University 1999;

28. Виницкий Ю.Д., Гельфанд Я.С., Сытин А.П. Тиристорные пусковые устройства в электроэнергетике. М.: Энергоатомиздат, 1992г.

29. Сивокобыленко В.Ф. Математическое моделирование в электротехнике и энергетике.: Донецк, 2005г.

30. Сивокобыленко В.Ф., Костенко В.И. Математическое моделирование двигателей собственных нужд электростанций: Учебное пособие Донецк:ДПИ, 1979.

31. Пронин М.В., Воронцов А.Г. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями (моделирование, расчет, применение).: Изд. «Силовые машины» «Электросила», 2004.

32. Кузнецов Ю.П. Объектное моделирование электрических станций и подстанций в операционной среде «MATLAB». М: Издательский дом МЭИ, 2008г.

33. Меркурьев Г.В., Шаргин Ю.М., «Устойчивость энергосистем»: Санкт-Петербург НОУ «ЦПК энергетики», 2005г.

34. Володин А.И. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей. - М.: Транспорт, 1985 г.

35. Богаевский А.Б. Метод определения оптимальных характеристик нагружения для микроконтроллерных регуляторов транспортных дизель-

электрических установок// Пращ Л у ган ського в i дд i л е н н я Mi ж н аро д. акад. шформатизацй'. Науч. журн. №2, 2004.-е. 52

36. Богаевский А.Б., Смирнов О.П. Использование сеточных моделей при определении оптимального закона управления нагружения силового агрегата дизель-поезда// Сб. науч. трудов «Автомоб. транспорт», вып. 15 , г. Харьков: РИО ХНАДУ, 2004 г. с. 86-89.

37. Жуков В.В. Короткие замыкания в узлах комплексной нагрузки электрических систем./Под редакцией А.Ф. Дьякова М.: Издательство МЭИ, 1994г.

38. Коган Ф.Л. О причинах развития известной аварии в Московской энергосистеме.: Электричество №5, 2008г.

39. Буртаков B.C., Касьянов Л.Н., Глускер Б.Н., Кузьмичёв В.А.

Автоматическое выделение собственных нужд ТЭС при аварийных изменениях частоты или напряжения в сети.: Электрические станции №9, 2012г.

40.Свод правил по проектированию тепловых электрических станций - СП ТЭС - 2007г.

41.Александров A.C., Жуков В.В., Кузьмичев В.А. О некоторых проблемах надёжности и живучести электростанций с парогазовыми установками.: Энергетик №12, 2012г.

42. Александров A.C., Жуков В.В., Кузьмичев В.А. Повышение надежности электроснабжения районных тепловых станций с помощью газотурбинных установок: Промышленная энергетика №3, 2013г.

43. Фельдман М.Л., Черновец А.К. Особенности электрической части атомных электростанций. Л.: Энергия, 1972 г.

44. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М.: Наука, 1966г.

45. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов A.B. Проектирование схем электроустановок. / учебное пособие для вузов,- М.: Издательский дом МЭИ, 2004г.

46. Павлюк К., Беднарек С. Пуск и асинхронные режимы синхронных двигателей М.: Энергия, 1971г.

47. Вейнгер A.M. Регулируемый синхронный электропривод М.: Энергоатомиздат, 1985г.

48. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Л.: Энергоатомиздат, 1984г.

49. Воронцов А.Г., Калачиков П.Н., Крутяков Е.А., Пронин М.В. Математические модели приводов с асинхронными машинами с фазным и короткозамкнутым ротором и устройствами плавного пуска. Сб.: Электросила, №41, 2002г.

50. Глебов И.А., Шулаков Н.В., Крутяков Е.А., Проблемы пуска сверхмощных синхронных машин. Л.: Наука, 1988 г.

51. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. М.: Энергия, 1980 г.

52. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1987 г.

53. Эпиштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1982 г.

54. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. М.: Энергоатомиздат, 1985 г.

55. Андрюшенко А.И., Лапшов В.Н. Парогазовые установки электростанций. М.: Энергия, 1965 г.

56. Безлепкин В.П. Парогазовые и паротурбинные установки электростанций. СПб.: СПбГТУ, 1997 г.

57. Технические требования к манервренности энергетических парогазовых установок бочных ТЭС. М.: ОРГРЭС, 1996г.

58. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем. М.: Энергия, 1979г.

59. Проданов Л.В. Учет изменения параметров асинхронных машин при определении моментных характеристик по каталожным данным.: Труды МЭИ выпуск №274, 1975.

60. Анишев Е.Ю., Каржев A.B., Лазарев Г.Б., Новаковский А.Н., Раздин Д.А., Титов В.П. Система частотного пуска мощного турбогенератора высокотемпературной гелиевой энергоустановки. М.: Вестник ВНИИЭ, 2004г.

61. Рябинин И.А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. Судостроение, 1967.

62. Лоханин Е.К., Мамиконянц Л.Г. Еще раз о математическом моделировании синхронных и асинхронизированных машин при анализе процессов в энергосистемах. Электричество №2, 2000г.

63. Александров A.C., Жуков В.В. Ограничение токов коротких замыканий в сетях высокого напряжения развивающихся энергосистем.: Вестник МЭИ №2, 2012г.

64.Сивокобыленко В.Ф., Меженкова М.А. Математическое моделирование электромеханических переходных процессов на электрических станциях. Электричество №4, 2000 г.

65. Черновец А.К., Федотов А.И. Метематическое моделирование схемы собственных нужд электростанции с использованнием многоконтурной схемы замещения асинхронного двигателя.: Энергетика №10, 1978 г.

66. ГОСТ 533-2000. Машины электрические вращающиеся. Генераторы. Общие технические условия. М.:Изд-во стандартов, 2000г.

67. РД 34.20.577 - 77. Методические указания по определению устойчивости энергосистем. Часть 1., 1977 г.

68. Скляревский Ю.И. Синронный машинный пуск агрегатов ГАЭС. :Труды МЭИ выпуск №209, 1974 г.

69. Проданов Л.В. Использование асинхронного частотного пуска двигатель-генераторов на ГАЭС.: Труды МЭИ выпуск №209, 1974г.